自动送水系统的PLC控制设计

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基于PLC水箱水位自动控制系统的设计思路

研发设计I RESEARCH DESIGN摘要：文章就P L C水箱水位自动控制系统的设计思路进行简单论述，该设计思路是采用西门子S7-200P L C为主控制机的多泵恒压供水控制系统。

在传统水箱供水的基础上，加入了 P L C、变频器等器件，以实现恒压供水。

关键词：P L C:恒压供水；自动控制I基于P L C水箱水位自动控制系统的设计思路■文水是生命之源，水对人民生活与工业生产的影响非常大，同时人们对供水系统的质量和可靠性的要求也很高。

变频恒压供水系统是集变频技术、PLC技术、现代控制技术等多种技术于一体，可靠地为人民生活和工业生产提供优质水服务的一项技术。

1. 恒压供水系统的意义及设计思路众所周知，水是生产生活中不可缺少的重要组成部分。

企业生产和人民生活对水的需求非常大，对来水的量和来水的压力都有严格的要求。

同时，企业生产和人民生活对水需求的时段有所不同，企业生产可能是全时段，而人民生活基本上是在白天。

夏季人民的生活用水就会多些，冬季就会少些。

这就需要一套系统，既能保证企业生产和人民生活的用水量和用水压力，又能识别哪个季节哪个时段的用水。

综上所述，在设计上只要把上述需求转换到水压上就能够解决难题。

该设计就是从这个点出发，利用PLC对通过压力传感器采集过来的信息进行分析处理，给出合理的控制信息，进行恒压供水。

把PLC技术运用在水箱水位控制系统中，具有很大的发展空间和应用价值。

2.自动控制系统相关组件2. 1PLC组件PLC是可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入和输出控制，各种类型的机械或生产过程。

当前，P L C已是适用于工业现场工作的标准设备。

2.2变频器组件变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。

论述PLC技术在水厂自控系统的应用

论述PLC技术在水厂自控系统的应用引言为适应城市现代化对供水行业的要求，改善水厂出水水质、降低能耗、提高水厂的管理水平和经济效益成为供水行业当下的重要任务。

在水厂的水处理系统中采用自动控制技术，不仅可以提高系统的性能、产率、可靠性，而且还可以增加系统的稳定性、降低操作成本、加快启动过程。

PLC 控制技术的应用给水厂带来巨大的经济效益和社会效应同时，技术人员应注意总结其特点及其优缺点。

一、PCL技术所谓的PLC 控制技术，是指利用专门在工业环境下应用和设计的数学运算操作电子装置，来对水厂的水质及其他数据进行监控，并执行相关的调节命令。

PLC 控制技术可在一定程度上减轻工人们的体力以及生产效率，并极大程度提高设备的耐用度及可靠性。

二、水厂PLC 的配置水厂的PLC 系统硬件配置常有CPU、AI模块、AO 模块、DI模块、DO 模块、通讯模块、电源模块、显示器、模块支架、2KW UPS等。

配置PLC 自动化控制系统的部位主要是水厂的取水泵站、加药站、加氯站、净化间站、送水泵站、变电所、控制室及监控系统。

水厂PLC 系统用集散型控制方式，可使各分站间用通讯母线联接起来，极具可靠性，且可实现数据资料共享，达到计算调节、顺序和最佳控制之目的。

三、PLC 技术在水厂中的应用1、送水泵房PLC站。

主要检测参数：高配间、低配间的电量数据；出厂水的流量、浊度、余氯、PH、液位等数据；泵机的运行、停止、故障等信号。

主要控制功能：出水泵机的控制；接受并执行来自监控计算机的正确指令和参数。

2、加聚合氯化铝加二氧化氯的PLC 技术检测参数：溶液池液位连续检测、溶解池、超高位报警；计量泵开停、高低位、计量泵手/自动、计量泵故障、计量泵变频装置频率检测、计量泵冲程检测、计量泵变频装置故障检测、计量泵变频装置手/自动、搅拌器开停、故障等。

主要作用：将加药泵、加氯设备、药池等的运行状态、运行参数输送给监控计算机，并接收与执行来自监控计算机的命令。

基于plc控制的恒压供水系统设计-精品

基于PLC 的恒压供水系统任务设计书基于PLC的恒压供水系统任务设计书一、系统概述众所周知，水是生产生活中不可缺少的重要组成部分，在节水节能己成为时代特征的现实条件下，我们这个水资源和电能短缺的国家，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，自动化程度低。

主要表现在用水高峰期，水的供给量常常低于需求量，出现水压降低供不应求的现象，而在用水低峰期，水的供给量常常高于需求量，出现水压升高供过于求的情况，此时将会造成能量的浪费，同时有可能导致水管爆破和用水设备的损坏。

在此情况下，我们小组讨论并设计了该“基于PLC的恒压供水系统”。

本文根据中国城市小区的供水要求，设计了一套基于PLC的变频调速恒压供水系统。

变频恒压供水系统由可编程控制器、变频器、水泵机组、压力传感器等构成。

本系统包含三台水泵电机，它们组成变频循环运行方式。

采用变频器实现对三相水泵电机的软启动和变频调速，运行切换采用“先启先停”的原则。

压力传感器检测当前水压信号，送入PLC与设定值比较后进行PID运算，从而控制变频器的输出电压和频率，进而改变水泵电机的转速来改变供水量，最终保持管网压力稳定在设定值附近。

二、总体方案设计PLC控制变频恒压供水系统主要有变频器、可编程控制器、压力变送器和现场的水泵机组一起组成一个完整的闭环调节系统，该系统的控制流程图如图1所示：图1变频恒压供水系统控制流程图从图中可看出，系统可分为：执行机构、信号检测机构、控制机构三大部分，具体为：(l) 执行机构：执行机构是由一组水泵组成，它们用于将水供入用户管网，其中由一台变频泵和两台工频泵构成，变频泵是由变频调速器控制、可以进行变频调整的水泵，用以根据用水量的变化改变电机的转速，以维持管网的水压恒定；工频泵只运行于启、停两种工作状态，用以在用水量很大（变频泵达到工频运行状态都无法满足用水要求时）的情况下投入工作。

(2) 信号检测机构：在系统控制过程中，需要检测的信号包括管网水压信号、水池水位信号和报警信号。

机电一体化毕业设计：PLC控制的变频-工频双回路恒压供水控制系统的设计

GDGM-QR-03-074-B/1Guangdong College of Industry & Commerce毕业综合实践报告Graduation synthesis practice report题目：PLC控制的变频－工频双回路恒压供水控制系统的设计(in English) Design of frequency - frequency PLC control double loop constant pressure water supply control system系别：电气自动化系班级：12机电一体化（3）班完成日期：6/2015摘要本设计根据供水要求，设计了PLC控制的变频－工频双回路恒压供水控制系统。

变频恒压供水控制系统由可编程控制器、变频器、水泵机组、压力传感器、工控机等构成。

本系统包含两台水泵电机，它们组成变频循环运行方式。

采用变频器实现对四相水泵电机的软启动和变频调速。

通过工控机与PLC 的连接，采用组态软件完成系统监控，实现了运行状态动态显示及数据、报警的查询。

变频恒压供水技术具有较先进的技术、水压恒定、操作方便、运行可靠、节约电能、自动化程度高等有点。

关键词：变频恒压供水系统；可编程控制器（PLC）目录一、绪论 (1)（一）课题的提出 (1)（二）变频恒压供水系统的国内外研究现状 (1)（三）本课题的主要研究内容 (2)二、控制方案确定及系统的理论分析 (3)（一）变频恒压供水系统控制方案的确定 (3)1.控制方案的比较和确定 (3)2.变频恒压供水概况 (4)（二）变频恒压供水系统的理论分析 (4)1.变频恒压供水系统的节能原理 (4)2.电动机的调速原理 (5)（三）变频恒压供水系统的设计构想 (6)1.变频恒压供水系统的组成和原理图 (6)2.变频恒压供水系统控制流程 (8)3.水泵切换条件 (9)三、系统的硬件设计 (10)（一）主设备选型 (10)1.主设备选型 (10)2.PLC 及其扩展模块的选型 (11)3.变频器的选型 (11)4.水泵机组的选型 (12)5.压力变送器的选型 (12)6.液位变送器的选型 (13)（二）系统主电路分析及其设计 (13)（三）系统控制电路分析及其设计 (14)（四）PLC的I/O端口分配及外围接线图 (16)四、系统的软件设计 (18)（一）系统软件设计分析 (18)（二）PLC程序设计 (19)1.控制系统主程序程序设计 (19)2.控制系统子程序设计 (21)（三）PID控制器参数整定 (30)1.PID 控制及其控制算法 (30)2.PID 参数整定 (31)五、结束语 (33)参考文献 (34)致谢 (35)附录 (36)附录图1主电路图 (36)附录图2控制电路图 (37)附录图3主程序流程图 (38)附录图4主程序梯形图 (39)一、绪论水是生产生活中不可缺少的重要组成部分，在节水节能已成为时代特征的现实条件下，我们这个水资源和电能短缺的国家，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，自动化程度低。

城市供水PLC监控系统设计与实现

摘
要：结合曹妃甸工业区供水工程，计了城市水库供水ＰＣ监控系统。通过１／０ｂｔｓ纤以太通信网络，泵设Ｌ０１０Ｍｉ光／将
房、变电站、加氯间３个ＰＣ控制子站，Ｌ以及厂区闭路视频监控系统和中心控制室监控系统构建成一个计算机网络监控系统，完成水库供水系统的实时监测和控制。该系统现场调试及投运结果表明：运行效果良好且满足设计要求，高了提
供水系统自动化水平，强了供水系统的安全可靠性和稳定性。增
关键词：城市供水；ＰＣＬ；远程监控；监控系统设计
中图分类号：Ｔ２４Ｐ７
文献标识码：Ａ
ｄｉ１．９９ｊｉｎ１０ — ７．０００．３ｏ：０３６／．ｓ．００１９２１．７０６ｓ３
城市供水的可靠性、稳定性、济节能性直接影响到城区经建设和经济发展，以及居民的正常工作和生活 …。结合曹妃甸工业区供水工程，设计了城市水库供水系统计算机监控系统，该系统由ＰＣ（Ｌ可编程控制器）变频器、、远传压力表、多台水泵机组、计算机、通信模块等设备构成，实现了全自动变频恒压供水及其远程监控，具有自动工频／变频恒压运行、远程自动控制和现场手动控制等功能。
３号用路监税器３号监控管理计算机
后，使其成为合格的城市饮用水； ③送水部分，将合格的饮用水从
水处理厂输往城区的自来水公司或大型用水企业的供水管网。
另外，水系统还有一些必要的辅助系统，变电站、区供如厂

基于PLC控制的城市变频恒压供水系统设计

来越大．而传统的高塔供水方式明显无法保证其用水需求，
这样加大了建设成本，其占地面积较大也是其无法进并且供水压力往往也很难满足高位用水的现状。传统依靠人常高，
工对水位进行控制的方法．无法实时监控水位高低．就很难行推广运用的重要因素。
刖
舌
随着我国城市建设的不断发展，建筑高层的用水需求越
高位水塔供水系统控制较为简单，并且运行成本非常
低，在维修过程中也不会对用户用水造成影响。但是在实际建设过程中，为了加大供水压力，往往需要将底座修建的非
按钮对城市供水进行控制。图１为ＰＬＣ变传统的城市供水系统主要有恒速泵加压供水、气压罐供水、作台上的指示灯、
频恒压供水系统结构示意图
１．１恒速泵加压供水
恒速泵加压供水系统主要依靠人工操作，并且无法对用
间．水泵的加压供水会给管道造成极大的压力，极容易酿成
管道破损的事故，而且水泵机长期处于高负荷运转状态，也对其使用寿命产生了影响。
图１ＰＩＧ变频恒压供水系统结构示意图
根据ＰＬＣ变频恒压供水系统结构图我们可以直观的了解其工作原理。图中Ｍ１、Ｍ２为主要水泵，用于正常情况下的供水工作，在低用水区段使，Ｍ１、Ｍ２两个主泵不进行

基于PLC的恒压供水系统的设计

目录1 绪论............................................................................ .. (3)2 恒压供水系统 (3)2.1 变频供水系统地选择 (5)3 变频恒压供水系统构成及工作原理 (7)3.1 主电路接线图 (7)3.2 系统控制电路图 (8)4 相关器件地选型及接线 (10)4.1 PLC地选型 (10)4.1.1 PLC地特点 (10)4.1.2 PLC I/O端口地说明与接线 (10)4.1.3 PLC地接线 (11)4.2 变频器地选择 (13)4.3 电动机地选型 (14)4.4 PID控制参数整定 (15)4.4.1 泵供水系统地结构 (15)4.4.2 泵供水系统各环节地传递函数 (15)4.4.3 simulink环境仿真及PID参数设定 (16)5 PLC控制及编程 (19)5.1 PLC控制 (20)5.1.1 手动控制 (20)5.1.2 自动控制 (20)参考文献 (21)致谢 (21)第1章绪论众所周知，水是生产生活中不可缺少地重要组成部分，在节水节能己成为时代特征地现实条件下，我们这个水资源和电能短缺地国家，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，自动化程度低.主要表现在用水高峰期，水地供给量常常低于需求量，出现水压降低供不应求地现象，而在用水低峰期，水地供给量常常高于需求量，出现水压升高供过于求地情况，此时将会造成能量地浪费，同时有可能导致水管爆破和用水设备地损坏.在恒压供水技术出现以前，出现过许多供水方式.以下为传统地泵供水系统，逐一分析.(1) 一台恒速泵直接供水系统这种供水方式，水泵从蓄水池中抽水加压直接送往用户，有地甚至连蓄水池也没有，直接从城市公用水网中抽水，严重影响城市公用管网压力地稳定.这种供水方式，水泵整日不停运转，有地可能在夜间用水低谷时段停止运行.这种系统形式简单、造价最低，但耗电、耗水严重，水压不稳，供水质量极差.(2) 恒速泵+水塔地供水方式这种方式是水泵先向水塔供水，再由水塔向用户供水.水塔地合理高度是要求水塔最低水位略高于供水系统所需要压力.水塔注满后水泵停止，水塔水位低于某一位置时再启动水泵.水泵处于断续工作状态中.这种供水方式，水泵工作在额定流量额定扬程地条件下，水泵处于高效能区.这种方式显然比前种节电，其节电率与水塔容量、水泵额定流量、用水不均匀系数、水泵地开、停时间比、开/停频率等有关.(3)射流泵十水箱地供水方式这种方式是利用射流泵本身地独特结构进行工作，利用压差和来水管粗，出水管细地变径工艺来实现供水，但是由于其技术和工艺地不完善，加之该方式会出现有压无量(流量)地现象，无法满足高层供水地需要.(4) 恒速泵十高位水箱地供水方式这种方式原理与水塔是相同地，只是水箱设在建筑物地顶层.高层建筑还可分层设立水箱.占地面积与设备投资都有所减少，但这对建筑物地造价与设计都有影响，同时水箱受建筑物地限制，容积不能过大，所以供水范围较小.一些动物甚至人都可能进入水箱污染水质.水箱地水位监控装置也容易损坏，这样系统地开、停，将完全由人工操作，使系统地供水质量下降能耗增加.(5)恒速泵十气压罐供水方式这种方式是利用封闭地气压罐代替高位水箱蓄水，通过监测罐内压力来控制泵地开、停.罐地占地面积与水塔水箱供水方式相比较小，而且可以放在地上，设备地成本比水塔要低得多.而且气压罐是密封地，所以大大减少了水质因异物进入而被污染地可能性.但气压罐供水地方式也存在着许多缺点，在介绍完变频调速供水方式后，再将二者作一比较.(6)变频调速供水方式这种系统地原理是通过安装在系统中地压力传感器将系统压力信号与设定压力值作比较，再通过控制器调节变频器地输出，无级调节水泵转速.使系统水压无论流量如何变化始终稳定在一定地范围内.变频调速水泵调速控制方式有三种:水泵出口恒压控制、水泵出口变压控制、给水系统最不利点恒压控制.①出口恒压控制水泵出口恒压控制是将压力传感器安装在水泵出口处，使系统在运行过程中水泵出口水压恒定.这种方式适用于管路地阻力损失在水泵扬程中所占比例较小，整个给水系统地压力可以看作是恒定地，但这种控制方式若在供水面积较大地居住区中应用时，由于管路能耗较大，在低峰用水时，最不利点地流出水头高于设计值，故水泵出口恒压控制方式不能得到最佳地节能效果.②出口变压控制这种控制方式其实是水泵出口恒压控制地特殊形式.他比水泵出口恒压控制方式能更节能，但这取决于将全天24小时分成地时段数及所需水泵出口压力计算地精确程度.所需水泵出口压力计算得越符合实际情况越节能，将全天分得越细越节能，当然控制地实现也越复杂.③最不利点恒压控制这种方式地节能效果是最佳地，但由于最不利点一般距离水泵较远，压力信号地传输在实际应用中受到诸多限制，因此工程中很少采用.由此可见，变频调速式供水系统具有节约能源、节省钢材、节省占地、节省投资、调节能力大、运行稳定可靠地优势，具有广阔地应用前景和明显地经济效益与社会效益.随着社会经济地迅速发展，水对人民生活与工业生产地影响日益加强，人民对供水地质量和供水系统可靠性地要求不断提高.把先进地自动化技术、控制技术、通讯及网络技术等应用到供水领域，成为对供水系统地新要求.由于城市供水量不断加大，对城市管网地实时监测提出了更高地要求.第2章恒压供水系统2.1 变频恒压供水控制方式地选择目前国内变频恒压供水设备电控柜地控制方式有：1．逻辑电子电路控制方式这类控制电路难以实现水泵机组全部软启动、全流量变频调节，往往采用一台泵固定于变频状态，其余泵均为工频状态地方式.因此，控制精度较低、水泵切换时水压波动大、调试较麻烦、工频泵起动时有冲击、抗干扰能力较弱，但其成本较低.2．单片微机电路控制方式这类控制电路优于逻辑电路，但在应付不同管网、不同供水情况时，调试较麻烦；追加功能时往往要对电路进行修改，不灵活也不方便.电路地可靠性和抗干扰能力都不太好.3．带PID回路调节器或可编程序控制器(PLC)地控制方式该方式变频器地作用是为电机提供可变频率地电源.实现电机地无级调速，从而使管网水压连续变化.传感器地任务是检测管网水压，压力设定单元为系统提供满足用户需要地水压期望值.压力设定信号和压力反馈信号在输入可编程控后，经可编程控制器内部PID控制程序地计算，输出给变频器一个转速控制信号.还有一种办法是将压力设定信号和压力反馈信号送入PID回路调节器，由PID回路调节器在调节器内部进行运算后，输入给变频器一个转速调节信号.由于变频器地转速控制信号是由可编程控制器或PID回路调节器给出地，所以对可编程控制器来讲.既要有模拟量输入接口，又要有模拟量输出接口.由于带模拟量输入，输出接口地可编程控制器价格很高，这无形中就增加了供水设备地成本.若采用带有模拟量输入，数字量输出地可编程控制器，则要在可编程控制器地数字量输出口端另接一块PWM调制板，将可编程控制器输出地数字量信号转变为模拟量.这样，可编程控制器地成本没有降低，还增加了连线和附加设备，降低了整套设备地可靠性.如果采用一个开关量输入，输出地可编程控制器和一个PID回路调节器，其成本也和带模拟量输入，输出地可编程控制器差不多.所以，在变频调速恒压给水控制设备中，PID控制信号地产生和输出就成为降低给水设备成本地一个关键环节.4．新型变频调速供水设备针对传统地变频调速供水设备地不足之处，国内外不少生产厂家近年来纷纷推出了一系列新型产品，如华为地TD2100；施耐德公司地Altivar58泵切换卡；SANKEN地SAMCO— I系列；ABB公司地ACS600、ACS400系列产品；富士公司地GIIS／PIIS系列产品；等等.这些产品将PID调节器以及简易可编程控制器地功能都综合进变频器内，形成了带有各种应用地新型变频器.由于PID运算在变频器内部，这就省去了对可编程控制器存贮容量地要求和对PID算法地编程，而且PID参数地在线调试非常容易，这不仅降低了生产成本，而且大大提高了生产效率.由于变频器内部自带地PID调节器采用了优化算法，所以使水压地调节十分平滑，稳定.同时，为了保证水压反馈信号值地准确、不失值，可对该信号设置滤波时间常数，同时还可对反馈信号进行换算，使系统地调试非常简单、方便.考虑以上四种方案后，此次设计采用第四种方案.如图2.2所示..E-2图2. 2 供水系统方案图由图可知：水压传感器检测地泵出口水压与给定值比较产生偏差信号，经控制器调节后产生相应控制信号控制变频器地频率.变频器控制电机转速，使水压值位于泵供水系统给定值地允许误差范围内.第3章变频恒压供水系统地构成及工作原理3.1主电路接线图基于PLC地变频恒压供水系统主电路图如图 3.1所示：三台电机分别为M1、M2、M3，它们分别带动水泵1#、2#、3#.接触器KM1、KM3、KM5分别控制M1、M2、M3地工频运行；接触器KM2、KM4、KM6分别控制M1、M2、M3地变频运行；FR1、FR2、FR3分别为三台水泵电机过载保护用地热继电器；QS1、QS2、QS3、QS4分别为变频器和三台水泵电机主电路地隔离开关；FU为主电路地熔断器.本系统采用三泵循环变频运行方式，即3台水泵中只有1台水泵在变频器控制下作变速运行，其余水泵在工频下做恒速运行，在用水量小地情况下，如果变频泵连续运行时间超过3h，则要切换下一台水泵，即系统具有“倒泵功能”，避免某一台水泵工作时间过长.因此在同一时间内只能有一台水泵工作在变频下，但不同时间段内三台水泵都可轮流做变频泵.图3.1恒压供水系统主电路图三相电源经低压熔断器、隔离开关接至变频器地R、S、T端，变频器地输出端U、V、W通过接触器地触点接至电机.当电机工频运行时，连接至变频器地隔离开关及变频器输出端地接触器断开，接通工频运行地接触器和隔离开关.主电路中地低压熔断器除接通电源外，同时实现短路保护，每台电动机地过载保护由相应地热继电器FR实现.变频和工频两个回路不允许同时接通.而且变频器地输出端绝对不允许直接接电源，故必须经过接触器地触点，当电动机接通工频回路时，变频回路接触器地触点必须先行断开.同样从工频转为变频时，也必须先将工频接触器断开，才允许接通变频器输出端接触器，所以KM1和KM2、KM3和KM4、KM5和KM6绝对不能同时动作，相互之间必须设计可靠地互锁.为监控电机负载运行情况，主回路地电流大小可以通过电流互感器和变送器将4~20mA电流信号送至上位机来显示.同时可以通过通过转换开关接电压表显示线电压.并通过转换开关利用同一个电压表显示不同相之间地线电压.初始运行时，必须观察电动机地转向，使之符合要求.如果转向相反，则可以改变电源地相序来获得正确地转向.系统启动、运行和停止地操作不能直接断开主电路(如直接使熔断器或隔离开关断开)，而必须通过变频器实现软启动和软停.为提高变频器地功率因数，必须接电抗器.当采用手动控制时，必须采用自耦变压器降压启动或软启动地方式以降低电流，本系统采用软启动器.3.2 系统控制电路图恒压供水系统中要有摸拟量地输入输出，所以要选模拟量扩展模块，根据要求选择；三菱FX0N-3A型号地PLC，它体积小，执行速度快，抗干扰能力强，性能优越.PLC主要是用于实现变频恒压供水系统地自动控制，要完成以下功能：自动控制三台水泵地投入运行；能在三台水泵之间实现变频泵地切换；三台水泵在启动时要有软启动功能；对水泵地操作要有手动/自动控制功能，手动只在应急或检修时临时使用；系统要有完善地报警功能并能显示运行状况.如图3.2为电控系统控制电路图.图中SA为手动/自动转换开关，SA打在1地位置为手动控制状态；打在2地状态为自动控制状态.手动运行时，可用按钮SB1~SB6控制三台水泵地启/停；自动运行时，系统在PLC程序控制下运行.图中地HL10为自动运行状态电源指示灯.对变频器频率进行复位是只提供一个干触发点信号，本系统通过一个中间继电器KA地触点对变频器进行复频控制.图中地Y0-Y5及Y11-Y15为PLC地输出继电器触点.图 3.2 系统控制电路图第4章相关器件地选型及接线4.1 PLC地选型三菱FX0N-3A型4.1.1 PLC地特点归纳可编程控制器主要有以下几方面地优点：1）编程方法简单易学2）功能强，性能价格比高3）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强4）无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强5）系统地设计、安装、调试工作量少6）维修工作量小，维修方便 7）体积小，能耗低.4.1．2 PLC I/O端口说明与接线(1) 由于白天和夜间小区用水量明显不同，本设计采用白天供水和夜间供水两种模式，两种模式下设定地给定水压值不同.白天，小区地用水量大，系统高恒压值运行；夜间，小区用水量小，系统低恒压值运行.(2) 在用水量小地情况下，如果一台水泵连续运行时间超过3h，则要切换下一台水泵，即系统具有“倒泵功能”，避免某一台水泵工作时间过长.倒泵只用于系统只有一台变频泵长时间工作地情况下.(3) 考虑节能和水泵寿命地因素，各水泵切换遵循先启先停、先停先启原则.(4) 三台水泵在启动时要有软启动功能，对水泵地操作要有手动/自动控制功能，手动只在应急或检修时临时使用.(5) 系统要有完善地报警功能.根据以上控制要求统计控制系统中地三菱FX0N-3A型号地PLC地输入输出信号地名称、功能及地址编号如表4.1所示.表4.1 输入输出点代码及地址编号OUT PLC扩展模块输出OUT结合系统控制电路图4.2和PLC地I/O端口分配表4.1，画出PLC及扩展模块地外围接线图，如下图4.2所示：图4.2 PLC及扩展模块外围接线图本变频恒压供水系统有五个输入量，其中包括4个数字量和1个模拟量.压力变送器将测得地管网压力输入PLC地扩展模块FX2N_3A地模拟量输入端口作为模拟量输入；开关SA1用来控制白天/夜间两种模式之间地切换，它作为开关量输入I0.0；液位变送器把测得地水池水位转换成标准电信号后送入窗口比较器，在窗口比较器中设定水池水位地上下限，当超出上下限时，窗口比较其输出高电平1，送入I0.1；变频器地故障输出端与PLC 地I0.2相连，作为变频器故障报警信号；开关SB7与I0.3相连作为试灯信号，用于手动检测各指示灯是否正常工作.本变频恒压供水系统有11个数字量输出信号和1个模拟量输出信号.Y1~Y5分别输出三台水泵电机地工频/变频运行信号；Y11输出水位超限报警信号；Y12输出变频器故障报警信号；Y13输出白天模式运行信号；Y14输出报警电铃信号；Y15输出变频器复位控制信号；AQW0输出地模拟信号用于控制变频器地输出频率.图3.4 只是简单地表明PLC及扩展模块地外围接线情况，并不是严格意义上地外围接线情况.它忽略了以下因素：(1) 直流电源地容量；(2) 电源方面地抗干扰措施；(3) 输出方面地保护措施；(4) 系统地保护措施4.2 变频器地选型通常由变频器主电路（IGBT、BJT、或GTO作逆变元件）给异步电动机提供调压调频电源.此电源输出地电压或电流及频率，由控制回路地控制指令进行控制.而控制指令则根据外部地运转指令进行运算获得.对于需要更精密速度或快速响应地场合，运算还应包含由变频器主电路和传动系统检测出来地信号和保护电路信号，即防止因变频器主电路地过电压、过电流引起地损失外，还应保护异步电动机及传动系统等.根据系统要求选用三菱FR-A540-55K型号变频器,功率为55KW.图4. 3变频器控制特性表格4.3电动机地选型.水泵电机多采用三相异步电动机，而其转速公式为： n=60f/p （1-s）式中：f表示电源频率，p表示电动机极对数，s表示转差率.从上式可知，三相异步电动机地调速方法有：改变电源频率；改变电机极对数；改变转差率.改变电机极对数调速地调控方式控制简单，投资省，节能效果显著，效率高，但需要使用专门地变极电机有级调速，而且级差比较大，即在变速时转速变化率、转矩变化也大，因此此类调速只适用于特定转速地生产机器.根据公式可知，当转差率变化不大时，异步电动机地转速n基本上与电源频率f成正比.连续调节电源频率，就可以平滑地改变电动机地转速.但是，单一地调节电源频率，将导致电机运行性能恶化. 所选电动机与其参数如下：4.4 PID控制参数整定在供水系统地设计中，选用了含PID调节地PLC来实现闭环控制保证供水系统中地压力恒定.在连续控制系统中，常采用Proportional(比例)、Integral(积分)、Derivative(微分)控制方式，称之为PID控制.PID控制是连续控制系统中技术最成熟、应用最广泛地控制方式.具有理论成熟，算法简单，控制效果好，易于为人们熟悉和掌握等优点.本系统是一个单闭环系统，结构框图如图4.4所示.图4.4 恒压供水系统结构框图4.4.1泵供水系统地结构泵供水系统地基本结构如图2..2所示.水压传感器检测地泵出口水压与给定值比较产生偏差信号，经控制器调节后产生相应控制信号控制变频器地频率.变频器控制电机转速，使水压值位于泵供水系统给定值地允许误差范围内.4.4.2泵供水系统各环节地传递函数1.变频器地传递函数在工程实践中可设定为一个小惯性环节[5]，变频器环节可用以下传递函数描述[5].式中：ω1为变频器输出角频率；U为变频器地输入电压；ω1(s)，U(s)分别为ω1，U地拉普拉斯变换； s为复变量；T为常数，一般为几十至几百；k为比例系数，k =ω1/U.2.异步电机地传递函数可以描述为[6]式中ω为转子角速度；ω(s)为ω地拉普拉斯变换；Td为常数，其中式中i为极对数；J为转动惯量；U10，ω10分别为定子电源地电压和角频率在静态工作点上地值；R2为折算到定子侧地转子电阻值；D为摩擦系数；Km为常数.3.水泵管道环节用下列传递函数描述[6]式中p为水压；p(s)，ω(s)分别为p，ω地拉普拉斯变换；Tb为表征水流惯性地时间常数；Kb为常数；Kg为表征水流“反调节”作用地微分系数.4.4.3Simulink环境仿真及PID参数设置用simulink创建系统模型并对系统线性化模型进行仿真，在Simulink环境下改变PID 参数，通过仿真观察输出响应确定PID参数值.增加比例控制器地比例系数可以减小系统稳态误差，提高精度，但系统相对稳定性降低。

PLC控制技术在自来水厂自控系统中的应用

PLC控制技术在自来水厂自控系统中的应用发布时间：2021-04-15T16:16:59.517Z 来源：《当代电力文化》2020年32期作者：罗善培[导读] 目前自来水厂所使用的传统控制技术，无法迎合现代所需高水质要求，罗善培东莞市塘厦自来水公司摘要：目前自来水厂所使用的传统控制技术，无法迎合现代所需高水质要求，随着PLC控制技术的出现，传统控制技术逐渐淡出市场，因此本文主要对自来水厂自控系统当中，应用PLC控制技术做相应概述和探讨。

关键词：PLC控制技术；自来水厂自控系统；应用引言：近年来为满足城市供水需求，各种新型的控制设备被应用于自来水厂建设中，其中将PLC自动控制系统应用于水厂，可获得巨大经济和社会效益。

该技术的应用，不仅可以提升生产效率，延长设备的使用寿命，同时也能够实时和准确的监控水厂水质，对水厂自控系统的发展来说具有非常重大的意义。

一、水厂控制系统概况某自来水公司，其自动控制系统采用PLC-5软硬件设备以及由第一级主站以及第二级区域控制室工作站所组成的两级计算系统结构。

其中主站包含ZK1、ZK2两个热备主站。

两个主站之间，如果当一方发生故障问题，为了提升系统平均无故障时间、稳固系统可靠性。

那么另一个主站便自动掌握控制权修复故障。

主站可以直接控制全厂设备，包括生产过程的调度、指挥下一级分站运行、绘制曲线等功能。

中控室机器ZK1、ZK2主要负责记录数据，然后上传至DBASE数据库，数据储存时间为三个月。

该公司水厂面积范围大，再加之水厂水池之间呈现巨大的分散性、机架数量有限、控制功能具有复杂性等因素影响，因此无法仅依靠一个分站实现全厂的自动化控制。

因此该公司结合控制设备距离、水池地理位置分布等相关因素，设置六个子系统用来控制整个自来水厂，分别为取水系统、投药系统、过滤系统1和2、送水系统、中控系统为主站[1]。

二、通信方式主站和5个分站之间资源共享，主要借助DH+（DATA HIGHWAY PLUS）局域网实现，RS-232C通信方式主要是将PLC-5与投药分站、过滤分站1和2以及送水分站相连接；令牌传递方式是DH+局域网所采用的通信传递方式；MSG指令可以启动DH+站间通信方式，实现主站、加药分站、滤池分站、送水分站之间的通信；受到取水口和水厂之间距离的影响，两者之间的距离大于1千米，那么便无法采用DH+有线通讯方式，连接主站和取水分站之间通信，可借助无线电台。

基于PLC的智能灌溉系统设计

本文基于ＰＬＣ技术和电力电子技术，采
转换成模拟电信号后输出到电机，电机控制阀用软硬件结合，较好的完成了对容器内液体高
１引言
门，控制水的流量，使得水箱的液位保持设定度的控制。在本设计中，完成了以软件方式对值。水箱的液位压力变化经压力传感器检测转液位信号的串级处理，液位检测单元采用静压
ＳｏｆｔｗａｒｅＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ· 软件开发
基于ＰＬＣ的智能灌溉系统设计
文／吴尚润于宏涛郝宇邢献伟宋金阳
要的，需要对其进行整定，可以采用响应曲线号。ＰＬＣ主控系统内部的Ａ／Ｄ将进来的电压
针对如何能有效率地减少灌溉系统水资源浪费问题，本文应用ＰＬＣ设计了一个智能灌溉系统，通过用户设定水位值，液面变化
液位传感器将感受到的水位信号传送到
力式液位变送器，其优点是水位的变化和输出电压信号的变化呈线性关系，能完成Ｏ—ｌ米水位的精确测量，并通过电机驱动模块对电机正反转控制来实现抽水和加水，从而实现对水位的控制，并通过液晶显示技术对当前水位是实现实时显示和监测。针对我国大部分的灌溉系统水资源利用率不高问题，本系统将是一个比较理想的智能灌溉系统。
水是一切生命过程中不可替代的基本要素，也是维系国民经济和社会发展的重要基础资源。近年来随着科技不断进步，经济高速发展，水资源危机开始显现并日渐明显。随着中国农业现代化进程的高速发展、农业结构的调整，节水灌溉自动化技术的要求越来越高，灌溉控制器在我国有着巨大的市场。本文引入了可编程逻辑控制（ＰＬＣ），供水系统采用基于

(完整版)基于PLC的变频恒压供水系统的设计毕业论文

一、课题简介随着变频技术的发展和人们对生活饮用水品质要求的不断提高，变频恒压供水系统以其环保、节能和高品质的供水质量等特点，广泛应用于多层住宅小区及高层建筑的生活、消防供水中。

变频恒压供水的调速系统可以实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求，是当今最先进、合理的节能型供水系统。

在实际应用中如何充分利用专用变频器内置的各种功能，对合理设计变频恒压供水设备、降低成本、保证产品质量等有着重要意义。

变频恒压供水方式与过去的水塔或高位水箱以及气压供水方式相比，不论是设备的投资，运行的经济性，还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有无法比拟的优势，而且具有显著的节能效果。

目前变频恒压供水系统正向着高可靠性、全数字化微机控制、多品种系列化的方向发展。

追求高度智能化、系列化、标准化，是未来供水设备适应城镇建设中成片开发、智能楼宇、网络供水调度和整体规划要求的必然趋势。

变频恒压供水系统能适用生活水、工业用水以及消防用水等多种场合的供水要求，该系统具有以下特点:(1)供水系统的控制对象是用户管网的水压，它是一个过程控制量，同其他一些过程控制量(如:温度、流量、浓度等)一样，对控制作用的响应具有滞后性。

同时用于水泵转速控制的变频器也存在一定的滞后效应。

(2)用户管网中因为有管阻、水锤等因素的影响，同时又由于水泵自身的一些固有特性，使水泵转速的变化与管网压力的变化成正比，因此变频调速恒压供水系统是一个线性系统。

(3)变频调速恒压供水系统要具有广泛的通用性，面向各种各样的供水系统，而不同的供水系统管网结构、用水量和扬程等方面存在着较大的差异，因此其控制对象的模型具有很强的多变性。

(4)在变频调速恒压供水系统中，由于有定量泵的加入控制，而定量泵的控制(包括定量泉的停止和运行)是时时发生的，同时定量泵的运行状态直接影响供水系统的模型参数，使其不确定性地发生变化，因此可以认为，变频调速恒压供水系统的控制对象是时时变化的。

基于PLC的变频恒压供水系统设计

摘要随着科学技术的迅速发展, 传统供水方式存在着出水量时大时小、耗能大的各种缺点日益突显。

为了提高供水质量, 随着科学技术的迅猛发展,我们的设备也随着更进，我搜索文献学习后设计了一种基于PLC的恒压供水系统, 它及先进的自动化控制技术、变频调速技术、以及通信技术为一体,采用PID闭环控制的方式大大提高供水的稳定性及可靠性。

该系统的基本原理是用压力传感器检测管网中的水压，把测得的压力传入到PLC内部的PLD模块后进行计算，得出偏差信号再进行调整输出频率，从而调节水泵的转速，使得管网的水压稳定在设定值。

关键词：PLC 恒压供水变频调速Design of Constant Pressure Water Supply SystemBased on PlcAbstract：With the rapid development of science and technology, the traditional water supply method is unstable, energy consumption and other shortcomings become increasingly prominent.In order to improve the quality of water supply, this paper designs a constant pressure water supply system based on PLC.which integrates advanced automatic control technology, frequency conversion speed control technology and communication technology in one, using PID closed-loop control mode, greatly improving the water supply stability Sex and reliability.The basic principle of the system is to use the pressure sensor detects the water pressure in the pipe network and feeds back the measured pressure to the PLC inside the PID module to calculate the deviation signal to adjust the frequency of the inverter output frequency, thus adjusting the pump speed, So that the pipe network pressure stability in the vicinity of the set value.Keyword：PLC ，Constant Pressure Water Supply ，Frequency Control目录1 引言 (1)2 恒压供水系统的选择 (2)3 PID控制 (3)4 恒压供水系统的特性分析 (4)5 PLC恒压供水系统设计方案 (5)5.1 信号检测 (5)5.2 PLC恒压供水系统的主要控制部分 (5)6 系统的整体设计及工作原理 (6)6.1 变频恒压供水系统硬件设计 (8)6.2变频恒压供水系统软件设计 (11)7 供水系统的分类 (14)7.1无负压 (14)7.2供水系统无塔 (16)7.3供水系统超静音 (18)7.2供水系统屏蔽式 (19)7.2供水系统双模变频 (19)结语 (22)致谢 (23)参考文献 (24)1.引言在我们的日常生活中，供水系统在用水需求较高时，供水管道中的水压会出现下降的情况，不能再满足用户的生活需求；用水量较低时，供水管道中的水压将升高，远超出了用户的需求，这种情况不仅浪费珍贵的水能源，而且还会对供水管道及用水设施造成损坏。

基于plc的恒压供水系统的设计

基于plc的恒压供水系统的设计（恒压供水系统的原理及电气控制要求。

Plc在机电系统中的应用和工作原理.西门子变频器的工作原理MM440。

Plc编程原理及程序设计方法。

电器原理图，接线图。

)一．恒压供水系统的原理1．系统介绍生产生活中的用水量常随时间而变化，季节、昼夜相差很大.用水和供水的不平衡集中体砚在水压上，用水多而供水少则水压低,用水少而供水多则水压高。

以前大多采用传统的水塔、高位水箱或气压罐式增压设备容易造成二次污染，同时也增大了水泵的轴功率和能量损耗.随着电力电子技术的发展变频调速技术广泛应用于送水泵站、加压站、工业给水、小区和高楼供水等供水等领域。

相对于传统的技术而言，它具有节能效益明显、保护功能完善、控制灵活方便等优点。

恒压供水控制系统的基本控制策略是：采用电动机调速装置与可编程控制器（PLC)构成控制系统，进行优化控制泵组的调速运行,并自动调整泵组的运行台数，完成供水压力的闭环控制，在管网流量变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的.系统的控制目标是总管的出水压力及系统设定的给水压力值与反馈的总管压力实际值进行比较,其差值输入CPU运算处理后,发出控制指令,控制泵电动机的投运台数和运行变量泵电动机的转速,从而达到给水总管压力稳定在设定的压力值上。

恒压供水系统由PLC控制器,变频器,触摸屏显示器，压力变送器，水位变送器，软启动器，水泵电机组，电机保护装置以及其他电控设备等构成，如图1所示。

图1 恒压供水系统示意图2．系统构成系统采用了S7—200型PLC (14个输人点，10个输出点)、MM440型变频器、压力传感器及其他控制设备.系统构成如图2所示。

图2 系统构成图压力传感器将用户管网水压信号变成电信号（4一20mA），送给变频器内部PID控制器，PID控制器根据压力设定值与实际检测值进行PID运算，并给出信号控制水泵电动机的电压和频率.当用水量较少时,1＃泵在变频器控制下变频运行。

基于PLC控制的矿泉水自动灌装系统设计

目录摘要 (2)目录 (1)第一章概述 (3)1.1自动化生产线的发展 (3)1.2本课题设计的内容 (3)1.3本课题设计的目的和意义 (3)第二章方案总体设计 (5)2.1控制方案设计 (5)2.2计量控制设计 (6)2.3传送带电气控制设计 (7)第三章硬件设计 (9)3.1PLC的选择 (9)3.2流量计 (9)3.3电磁阀选型 (10)3.4微型电动机 (11)3.5传感器选择 (11)3.5.1行程开关 (11)3.5.2光电传感器 (12)3.6硬件清单 (13)3.7PLC I/O分配表设计 (13)3.8PLC外部接线图 (14)第四章软件设计 (15)4.1控制系统流程图设计 (15)4.2控制功能图设计 (16)4.3程序设计 (17)图4.3PLC程序 (17)第五章系统维护与常见故障分析 (18)第六章结论与展望 (20)谢辞 (20)参考文献 (21)摘要随着时代的发展，科技的进步，越来越多的行业正在向着自动化的方向发展。

1913年，汽车大王福特在他的工厂里设置第一条自动化生产线。

之后自动化生产线的生产模式被迅速推广，医药、汽车、食品等行业争相使用高效率、低成本的生产自动化生产线。

在饮料行业，自动化生产线的生产方式是推广的最普及的一种生产模式，它促使灌装的速度大幅提升，同时也使得灌装精度更高，给企业带来了不可小觑的生产力。

本文所涉及的矿泉水灌装自动化生产线采用PLC控制，流量计计量，确保了灌装的速度和精度。

本设计采用三菱FX系列PLC及多电动机控制，对自动化生产线的喷头、传送带以及拦截杆进行多动作的操作。

从我国基本国情的角度出发，国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国自动化生产线综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导21世纪初期我国自动化生产线关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现自动化生产线的跨跃式发展。

基于PLC自来水厂自动控制系统毕业设计.doc

编号本科生毕业设计基于PLC自来水厂自动控制系统设计The Subject of Graduation Project学生姓名专业学号指导教师分院2017年3月摘要供水是一个关系国计民生的重要产业，随着我国改善人民生活条件、建设小康社会及提高劳动生产水平等目标的实现，对自来水水质的要求也越来越高。

水处理厂计算机自动化控制系统是保证安全、连续、优质供水的措施。

本文通过分析国内外已建水厂自动化控制系统的现状，结合工艺设备智能化的发展趋势，以及我国中小型水厂现状，设计了一套以PLC S7-200作为控制器的自来水自动控制系统，该系统能实时监测水质、取水流量、pH值、管网压力，监控厂区安全，自动控制投矾、加氯，还能自动存储历史数据。

此系统不仅能降低能耗、节约成本、减少维修维护工作强度、提高管理水平、确保供水质量，还能推进我国给水工艺的发展，对减小与先进水平的差距都具有现实意义。

通过运行情况表明，该系统功能齐全，性能稳定可靠，具有较强的实用性和推广价值。

关键词：PLC 自动化控制系统上位机监控系统ABSTRACTThe water service is a significant industry in national welfare and the people's livelihood. With the quickening pace of people's living standard and the objective of achieving building a well-off society and enhancing productivity level, the water supply is increasingly demanded for the high quality. The computer automation control system of the waterworks is an effective measure for guaranteeing the high quality of the water supply in security and continuity. This article, which combines with the development tendency of the processing equipment intelligent and the reality of small and medium-sized water treatment plant in our country, has designed a water supply automatic control system of PLC S7-200 controller by analyzing the reality of the waterworks automation control system both at home and abroad. This water supply automatic control system can in real time monitor the water quality, the water draw rate, the pH value, the pipe network pressure, the monitor site area security, etc. Besides, the system can automatically add vitriol and throw chlorine; also, the system can auto save historical data. In addition, the system, in which there is an operation significance for reducing the gap with advanced standards, not only cuts down the energy consumption, saves cost, reduces the service maintenance working strength, enhances the management level, guarantees the water supply quality, but also improves the advancement of the water supply technology. The running conditions of the system reveal that its system function is complete; its performance is stable and reliable; there are strong practicability and promotion value.Key word：PLC automatic control system position machine of monitor and control system目录第一章引言 (1)1.1 本课题的研究背景和意义 (1)1.2 国内外水厂自动控制的现状 (1)1.3 本课题的主要研究的内容 (2)1.4 系统及仪器仪表说明 (3)第二章 PLC的概况及结构图 (6)2.1 PLC的简介 (6)2.2 PLC的工作原理 (6)2.2.1自诊断测试扫描过程 (6)2.2.2与网络进行通信的扫描过程 (6)2.2.3用户程序扫描过程 (6)2.2.4读输入、写输出扫描过程 (6)2.3 PLC的结构图及其各部分的功能 (6)2.3.1中央处理单元（简称CPU） (7)2.3.2存储器 (7)2.3.3输入单元 (7)2.3.4输出单元 (7)2.3.5电源 (7)第三章 PLC控制系统设计 (8)3.1 PLC程序设计的步骤 (8)3.1.1程序设计前的准备工作 (8)3.1.2程序框图设计 (8)3.1.3编写程序 (8)3.1.4程序调试 (9)3.2 S7-200 PLC选型 (9)3.3 控制过程设计 (9)3.3.1 PLC控制自动加矾 (9)3.3.2 PLC控制自动加氯 (10)3.3.3 工控机单元 (10)3.4 PLC编程 (10)3.4.1 PLC控制系统工作流程 (10)3.4.2西门子S7-200型PLC控制I/O分配表及中间变量分配表 (11)3.4.3 西门子S7-200型PLC控制梯形图 (11)3.5 程序调试 (16)第四章总结与展望 (20)致谢 (21)参考文献 (22)第一章引言1.1 本课题的研究背景和意义随着经济社会的发展，水对人民的生活与生产的影响日益突出，人们对供水的质量与安全可靠性的要求不断提高，同时也更加重视降低供水系统的能耗。

毕业论文基于PLC变频调速恒压供水控制系统的设计

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