基于PLC和模糊控制的变频调速恒压供水系统毕业设计
基于PLC控制的恒压供水系统设计毕业设计
毕业设计(论文)基于PLC控制的恒压供水系统设计北京航空航天大学本科毕业设计(论文)任务书Ⅰ、毕业设计(论文)题目:基于PLC控制的恒压控制供水系统设计Ⅱ、毕业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求:1、基于PLC的变频恒压供水系统的设计2、基于PLC和变频器的恒压供水泵站系统设计3、基于PLC的恒压变频供水系统的研制4、PLC及变频器恒压供水控制系统设计Ⅲ、毕业设计(论文)工作内容:1、查阅相关专业方面的资料,选题2、根据资料撰写开题报告3、继续搜集并翻阅相关资料书籍,完成论文初稿4、根据指导老师的修改意见,完成论文的终稿Ⅳ、主要参考资料:1、岂兴明.PLC与变频器2、李方园.西门子S7-200 PLC从入门到实践3、彭小红,刘志东.基于PLC的变频调速恒压供水系统的设计4、林俊赞,李雄松,尹元日.PLC在恒压供水控制系统中的应用5、姜兴忠,戴恒阳.变频恒压控水系统的机理分析校外学习中心理工科类专业类学生(学号)12934202146毕业设计(论文)时间:自2014年6月20日至2014 年10月20 日指导教师:陈燕兼职教师(并指出所负责部分):校外毕设组织协调小组(签字):注:任务书应该附在已完成的毕业设计(论文)的首页。
本人声明我声明,本论文及其研究工作是由本人在导师指导下独立完成的,在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。
作者:王静签字:时间:2014年10 月基于PLC控制的恒压供水系统设计摘要本设计根据城市小区的供水要求,设计了一套基于PLC控制的变频调速恒压供水系统。
该系统由PLC、变频器、水泵机组、压力变送器等构成。
本系统利用变频器实现对三相水泵电机的变频调速,采用“先启先停”的原则切换运行水泵。
压力传感器检测水压信号,送入PLC并与设定值比较进行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和供水量。
这样使管网水压力始终保持在设定值附近,从而实现恒压供水。
(完整版)基于PLC的变频恒压供水系统的设计毕业论文设计
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恒压供水系统毕业设计
摘要随着人民生活水平的日趋提高,新技术和先进设备的应用,使给供水设计得到了发展的机遇。
于是选择一种符合各方面规范、卫生安全而又经济合理的供水方式,对我们给供水设计带来了新的挑战。
本系统采用PLC进行逻辑控制,采用带PID功能的变频器进行压力调节,系统存在工作可靠,使用方便,压力稳定,无冲击等优越性。
本设计恒压变频供水设备由PLC、变频器、传感器、低压电气控制柜和水泵等组成。
通过PLC、变频器、继电器、接触器控制水泵机组运行状态,实现管网的恒压变流量供水要求。
设备运行时,压力传感器不断将管网水压信号变换成电信号送入PLC,经PLC运算处理后,获得最佳控制参数,通过变频器和继电器控制元件自动调整水泵机组高效率地运行。
供水系统的监控主要包括水泵的自动启停控制、供水压力的测量与调节、系统主管道水压的;系统水处理设备运转的监视、控制;故障及异常状况的报警等。
现场监控站内的控制器按预先编制的软件程序来满足自动控制的要求,即根据供水管的高/ 低水压位信号来控制水泵的启/停及进水控制阀的开关,并且进行溢水和枯水的预警等。
文中详细介绍了所选PLC机、变频器、传感器的特点、各高级单元的使用及设定情况,给出了系统工作流程图、程序设计流程图及设计程序。
关键词:可编程控制器变频器传感器1ABSTRACTIn company wi th the improvement o f peopl e’s l iv ing s t andard,t heappl ica t ion o f new t echnique and advanced equ ipment p rov ide a newdeve lopment fo r the design of wate r supp ly.I t i s a cha l l enge for us to se lec t away of wate r supp ly with h igh s t andard,secure and hea l thy, econo mica l,and reasonable. This sys tem adopts PLC log ic c ont ro l,and t ransducer with PIDfunc t ion to ad jus t the pressure, which presen t s many advantages,such as h ighre l iab i l i ty, convenience i n use,s t ab i l i ty in pressure,and wi thout impac t.The des ign i s made of Program mable Logic con t ro l l e r,t ransducer,sensor,low pressure con t ro l manufac ture tank,e tc. Through t ransducer and re lay,contac tor con t ro l pumping uni t running s ta tus,t he p ipe ne twork ach ieves to therequi rement o f cons tan t p ressure var iab le f low-ra te wate r supp ly. When the equipment on-the-f ly, pressure gauge wi thou t i nte rmiss ion t rans la tes t he p ipe network hydrau l ic p ressure s igna l to e lec t r i ca l s igna l en te r mic rocompute r,andth rough microcompute r’ar i thmet ic process ing, obt a ins op t imal con t ro l par ameter.The dam press beforehand made up sof tware p rogram came sa t i s fact ion se l fgovern ing ob l ige,namely on the bas i s o f h igh or low-water s igna l came cont ro lrad ia l d i f fuser in f luen t va lve’s swi tch,and proceed over fu l l and low water’s g radef rom wate r t ank and pond back of the moni tor p r ime inc lude rad ia l di f fuserautomat i sm open cease dam , wa te r l eve l f low, man met r i c measur i ng andregula te;use wate r f low, d i sp lacement'measure;w ater t reatment equipment locomot ive pu t in con t rol;water qua l i ty de tec t i on;water conserva t ion programcont ro l;mal func t ion and er ro r s ta te'en te r g rade up under observa t ion back of theth rough the medium o f t ransducer and bang-bang con t ro l com ponentse l f-cor rec t ing pumping un i t exped i t ious ly r unning. Water works on s i t esuperv i s ion in s ta t ion.The paper main ly in t roduces the charac te r s o f the PLC,t ransducer,a nd sensor,the use o f each h igh-qua l i ty un i t a ry and des ign,and p rov i des thef lowchar t o f sys tem work, p rogram and des ign.Keyword:Program mable Logic cont ro l le r Transducer sensor2目录1前言 (1)1.1供水系统发展过程及现状 (1)1.2供水系统的概述 (2)1.2.1.变频恒压供水系统主要特点: (2)1.2.3.恒压供水设备的主要应用场合: (2)1.2.4.恒压供水技术实现: (3)2系统总体设计方案 (4)2.1系统设计方案 (4)2.1.1系统控制要求 (4)2.1.2控制方案 (4)2.1.3运行特征 (5)2.1.4系统方案 (5)2.2可编程控制器(PLC)的特点及选型 (7)2.2.1PLC特点及应用 (7)2.2.2可编程控制器的选型 (8)2.2.3.PLCCPM2A模拟量输入/输出单元 (12)2.3变频器选型及特点 (15)2.3.1ABB产品信息: (15)2.3.2变频节能理论: (15)2.3.3.变频恒压供水系统及控制参数选择: (16)2.3.4.变频恒压供水系统的优点及体现 (17)2.4远传压力表 (18)2.4.1主要技术指标 (19)2.4.2结构原理 (19)2.5系统控制流程设计 (20)2.5.1系统组成及作用 (20)2.5.2系统运行过程 (20)3软件设计 (23)3.1系统中检测及控制开关I/O分配 (23)3.2I/O地址及标志位分配表.................................. (25)3.3流程图 (27)3.4程序设计: (28)4.结论 (43)致谢 (44)参考文献 (45)1第一章前言1.1供水系统发展过程及现状一般规定城市管网的水压只保证6层以下楼房的用水,其余上部各层均须“提升”水压才能满足用水要求。
基于PLC和模糊控制的变频调速恒压调节供水系统
基于PLC和模糊控制的变频调速恒压调节供水系统彭晓红肖来生广东海洋大学信息职业技术学院湛江,中国电子邮件:lgdpxh@126。
com莫智技术部湛江市新中煤化工实业有限公司湛江,中国刘国栋茂名分公司中国建设银行茂名,中国摘要——为解决高的水塔和直接水泵的水供应模式的项目电能质量差,浪费的问题,介绍其恒压供水系统,采用嵌入式模糊控制技术,采用可编程序控制器和变频器为核心。
当系统运行时,水压力管道输入到PLC从X0的终端通过压力变送器。
比较其设定值与测量的压力值,PLC控制变频器的工作频率,通过模糊计算的输出信号,以控制水泵的转速和调节水管道压力。
本文设计供水系统的水压力的实时控制性能被试验证明是可行的。
硬件模块是稳重的和可靠的,模糊控制器是正确的和有效的,这样水的压力才能保证有更好的稳定性。
关键词:模糊控制;PL;变频调速I。
引言随着经济和社会的高速发展,能源短缺正在越来越明显,人们对供水的质量和可靠的要求也越来越高。
因此,使用先进的自动化技术与高节能和高可靠性设计的恒压供水系统已成为一个必然的趋势。
因为供水用户的要求往往是不稳定的,需要一个闭环调节外变频器的使用,以保持恒定的水压,它通常是由过去的PID实现。
然而,供水系统具有巨大的滞后惯性而用户的供水要求具有较大的随机性,有可能导致水压力管道没有变化的规律,所以难以用精确的数学模型来描述这个问题。
因此,采用传统的PID控制很难达到满意的控制效果。
模糊控制技术是一个很好的方法,使用模糊推理实现系统控制,它不需要建立数学模型[1]。
近年来,许多研究人员增加了各种模糊控制策略控制计划,并取得了令人满意的结果。
李忠和其他人设计了一种通过PLC来控制的模糊控制供水系统,可以克服在传统的PID调节参数控制[2]中的问题。
赵保勇设计了一种基于一个单一的芯片上的模糊PID与自我调节因子控制器,这在控制水的非线性和滞后的特点上发挥了重要作用,也解决了在传统的PID控制[3]调整参数困难的问题。
plc变频调速恒压供水系统 毕业设计
前言传统的工厂供水系统不但花费财力与物力,而且其水量变化具有随机性,用水高峰时水压不足,低谷时又造成能量浪费。
而恒压供水系统却能使系统中的管道出口压力在用水量发生变化时保持不变,从而满足节能降耗的要求。
本文采用计算机(PC),可编程控制器(PLC),变频器组成变频恒压供水监控系统。
通过PLC和变频器自动调节电机的运行方式和转速的增减,实现恒压供水,既防止了能量空耗,又避免出现电机启动时冲击电流对设备的影响。
本次毕业设计的主要内容是应用可编程逻辑控制器与变频器控制水泵电机的运行,从而使供水系统的压力恒定。
本文主要内容包括三部分,第一部分是对恒压供水系统,可编程控制器PLC和变频器的概述;第二部分是基于PLC变频调速的恒压供水系统的硬件设计。
第三部分是基于PLC变频调速的恒压供水系统软件设计。
目录1 概述: (1)1.1 PLC变频调速恒压供水系统的概述: (1)1.1.1 PLC变频调速恒压供水系统得组成 (1)1.1.2 PLC变频调速恒压供水系统实现的功能 (1)1.1.3 传统供水系统存在的问题及其改进 (1)1.2 PLC基本知识简介 (2)1.2.1 PLC概述: (2)1.2.2 PLC的系统组成及各部分作用: (3)1.2.3 PLC的分类及S7-200系列PLC简介 (4)1.3 变频器简介 (5)1.3.1 通用变频器概况 (5)1.3.2 MICROMASTER420系列变频器 (6)2 PLC变频调速恒压供水系统的设计 (7)2.1 PLC变频调速恒压供水系统的PLC信号控制系统 (7)2.2 PLC与变频器硬件组成 (7)2.3 变频器的配置与连接 (7)3 PLC变频调速恒压供水系统软件程序设计 (9)3.1 PLC变频调速恒压供水系统工作原理图及流程图 (9)3.2 PLC的I/O点数的分配及外围接线图 (10)3.3恒压供水系统界面 (11)3.4 PLC变频调速恒压供水系统的完整梯形图 (15)总结 (18)主要参考文献 (19)1、概述传统的供水系统已经很难满足现在工厂的供水需求,其不足之处日趋暴露。
基于PLC变频调速恒压供水系统的设计毕业设计(论文)
基于PLC变频调速恒压供水系统的设计毕业设计(论文)洛阳理工学院毕业设计(论文)基于PLC变频调速恒压供水系统的设计摘要随着社会经济的迅速发展,人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高。
再加上目前能源紧缺,利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术,设计高性能、高节能、能适应不同领域的恒压供水系统成为必然趋势。
论文分析了采取变频调速方式实现恒压供水相对于传统的阀门控制恒压供水方式的节能机理。
通过对变频器内置PID模块参数的预置,利用远传压力表的水压反馈量,构成闭环系统,根据用水量的变化采取PID调节方式,在全流量范围内利用变频泵的连续调节和工频泵的分级调节相结合,实现恒压供水且有效节能。
依据供水要求,设计了一套由PLC、变频器、远传压力表、多台水泵机组等主要设备构成的全自动变频恒压供水,具有全自动变频恒压运行、自动工频运行和现场手动控制等功能。
关键词:可编程序控制器, 变压变频调速, 恒压供水, PLCI洛阳理工学院毕业设计(论文)PLC-BASED INVERTER CONTRL CONSTANT PRESSURE WATER SUPPLYSYSTEM DESIGNABSTRACTWith the rapid socio-economic development of water quality and water supply systems to improve reliability requirements. In addition, the current energy shortage, the use of advanced automation technology, control technology and communication technology, the design of high performance, high energy, able to adapt to different areas of constant pressure watersupply system has become an inevitable trend.Paper analyzes the way VVVF speed control constant pressure water supply compared with the traditional way of constant pressure water supply valve to control the energy-saving mechanism. Converter built by the preset parameters of PID module, using the hydraulic pressure gauge feedback Fareast one volume, constitute a closed-loop system, in accordance with changes in water consumption. In this paper, based on water requirements, the design of a set by the PLC, frequency converter, Far Easton pressure, multi-pump unit consisting of major equipment such as automatic frequency conversion constant pressure water supply, with automatic constant frequency operation, automatic frequency run and on-site features such as manual control.KEY WORDS:: programmable logic controller, VVVF speed control, constant pressure water supply, PLCII洛阳理工学院毕业设计(论文)目录前言 ................................................. 1 第1章绪论 (2)1.1 本课题设计的背景 ................................ 2 1.2 本课题设计的内容 .. (3)1.2.1 恒压供水系统的选型 ........................ 3 1.2.2 系统的硬件设计 ............................ 3 1.2.3 系统的软件设计 ............................ 3 1.3 系统控制的原理 .................................. 3 第2章系统的硬件设计 (5)2.1 恒压供水系统的基本构成 .......................... 6 2.2 可编程控制器(PLC)的选型 (9)2.2.1 PLC概述 ................................... 9 2.2.2 PLC的选型 ................................. 9 2.3 PLC模拟量控制单元的配置以及应用 ............... 12 2.4供水系统主要器件选型 ........................... 14 2.5 PLC及变频器控制电路 (15)2.5.1 供水系统电气主电路 ....................... 15 2.5.2 供水系统控制电路 ......................... 16 2.6 硬件接线图 ..................................... 17 2.7 控制系统的I/O点及地址分配 ..................... 19 第3章系统的软件设计 (22)3.1 PLC梯形图设计 (22)3.1.1 梯形图绘制 ............................... 22 3.1.2 梯形图指令 ............................... 25 3.1.3 程序的结果以及程序功能的实现 ............. 28 3.2 系统工作流程图 .................................29 3.3 控制系统程序设计 (30)3.3.1 启动程序 (30)III洛阳理工学院毕业设计(论文)3.3.2 水泵切换程序 ............................. 31 3.3.3 逐台停泵程序 ............................. 31 3.3.4 故障处理 (31)第4章系统调试 (32)4.1 PLC程序的运行和模拟调试 ....................... 32 4.2 系统总体调试 ................................... 32 结论 ................................................ 33 谢辞 ................................................. 34 参考文献 .............................................. 35 外文资料翻译 (36)IV洛阳理工学院毕业设计(论文)前言随着各住宅小区的宿舍楼等一座座高楼拔地而起,相应的生活用水量也大幅度增加。
基于PLC的恒压供水系统设计与调试毕业设计(论文)
当前我国供水运行管理仍然比较落后,水资源浪费现象十分严重,不能适应现代社会发展的需求。因此在供水网络中需要采用供水优化调整方案,引入计算机、变频器、可编程控制器等先进技术,使供水网络在最佳状态下运行,具有重要的现实意义。只有强化水资源的同意管理,进行合理开发,才能促进国民经济的可持续发展。
②存储器
可编程控制器配有两种存储器:系统存储器(ROM)和用户存储器(RAM)。系统存储器:存放系统管理程序。用户存储器:存放用户编制的应用程序和工作数据。
③输入输出接口
输入输出接口是PLC和现场输入与输出设备连接的部分。
A)输入接口输入接口电路用来接收和采集现场输入信号,输入回路中公共点COM通过输入元件连接到对应的输入点上,再通过输入继电器将输入元件的状态转换成CPU能够识别和处理的信号,并存储到输入映像寄存器中。PLC输入回路接线如图2-3所示。
(3)定时唤醒功能。由于系统是根据管网用水量的多少来决定投入运行水泵的台数,所以当用水量长期在某一小范围内变化时就会使得某台水泵长期运行而磨损严重,而其他水泵长期不使用造成生锈,设定本功能后则可方便的解决该问题。对于同流量的多台水泵,为使各泵平均工作时间相同,须设置定时换泵功能。在设定了定时换泵功能后,当一台变量泵连续工作时间超过设定值后,且有变量泵处于“休息”状态,则变频器自动切换启动“休息”时间最长的变量泵,并停止原变量泵,以保证各台水泵运行时间均等,延长水泵使用寿命。换泵时间可任意设定。
在20世纪90年代初我国引进德国西门子公司的PLC技术,同时变频器也开始起步应用于我国,恒压调速供水系统经历了一个逐步完善的发展过程,2008年至今中国变频恒压自动供水设备市场发展迅速,产品产出持续增长,国家产业政策鼓励变频恒压自动供水设备产业向高技术产品方向发展,国内企业新增投资项目投资逐渐增多。投资者对变频恒压自动供水设备行业的关注越来越密切,这使得变频恒压自动供水设备行业的发展需求迅速增大。
基于PLC变频调速恒压供水系统毕业设计
河南工业大学Henan Polytechnic Institute 毕业设计(论文)题目基于PLC变频调速恒压供水系统的设计班级G32105姓名指导教师目录摘要 (4)一.绪论 (4)1.1引言 (4)1.2变频恒压供水产生的背景和意义 (5)1.3变频恒压供水的现况 (5)二.变频恒压供水的理论分析 (7)2.1水泵的工作原理 (7)2.2供水电机的搭配 (7)2.3水泵的调节方式 (8)2.4恒压供水系统的能耗分析 (11)2.5供水系统的安全性问题 (14)2.6本章小结 (16)三.变频恒压供水系统的构成及控制原理 (16)3.1变频恒压供水控制系统的构成方案 (16)3.2变频恒压供水系统的结构 (17)3.3变频恒压供水系统的控制方案 (19)3.4变频恒压供水系统的水压恒定控制 (21)3.5变频供水水泵加减的控制 (22)3.6本章小节 (24)四.变频恒压供水系统的设计 (24)4.1乐山市第一水厂的现况 (24)4.2变频改造的可行性分析 (26)4.3变频电机的确定 (27)4.4变频器的选型 (27)4.5硬件设计 (28)4.6软件设计 (30)4.7本章小节 (33)摘要随着我国社会经济的发展,住房制度改革的不断深入,人们生活水平的不断提高,城市建设发展十分迅速,同时也对基础设施建设提出了更高的要求。
城市供水系统的建设是其中的一个重要方面,供水的可靠性、稳定性、经济性直接影响到用户的正常工作和生活,也直接体现了供水管理水平的高低。
传统供水厂,特别是中小供水厂所普遍采用的恒速泵加压供水方式存在效率较低、可靠性不高、自动化程度低等缺点,难以满足当前经济生活的需要。
随着人们对供水质量和供水系统可靠性要求的不断提高,需要利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术,要求设计出高性能、高节能、能适应供水厂复杂环境的恒压供水系统成为必然趋势。
本文首先根据管网和水泵的运行特性曲线,阐明了供水系统的变频调速节能原理;从具体分析了变频恒水压供水的原理及系统的组成结构,提出不同的控制方案,通过研究和比较,得出结论:变频调速是一种优于调压调速、变极调速、串级调速、机械调速等的调速方式,是当今国际上一项效益最高、性能最好、应用最广、最有发展前途的电机调速技术.它集微机控制技术、电力电子技术和电机传动技术于一体,实现了工业交流电动机的无级调速,具有高效率、宽范围和高精度等特点的结论。
基于plc的变频恒压供水控制系统毕业设计论文
石家庄铁道学院毕业设计(论文)基于PLC的变频恒压供水控制系统VF constant pressure water supply PLC2014届石家庄铁道学院成人教育分院(系)专业电气自动化应用毕业设计(论文)任务书毕业设计(论文)开题报告摘要随着社会主义市场经济的发展,人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高;再加上目前能源紧缺,利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术,设计高性能、高节能、能适应不同领域的恒压供水系统成为必然的趋势本论文分析变频恒压供水的原理及系统的组成结构,提出不同的控制方案,通过研究和比较,本论文采用变频器和PLC实现恒压供水和数据传输,然后用数字PID对系统中的恒压控制进行设计。
最后对系统的软硬件设计进行了详细的介绍。
本论文设计与实现通过MCGS进行数据传输的远程网络巡回监控系统。
具体讲述了系统的总体设计与软件的实现,并对系统采取的可靠性措施进行了说明。
本论文的变频恒压供水系统已在国内许多实际的供水控制系统中得到应用,并取得稳定可靠的运行效果和良好的节能效果。
经实践证明该系统具有高度的可靠性和实时性,极大地提高了供水的质量,并且节省了人力,具有明显的经济效益和社会效益。
关键字:变频调速;恒压供水;PLC;MCGS;监控系统AbstractWith the rapid development of socialistic marketing economy,there is a growing demand for better quality of water supply and higher reliability of supply system. In addition ,considering the current common energy crisis, achieving the scheme of automatingthe water supply system. So it is an inevitable tendency to design and create an energy-savingconstant-pressure water supply system of excellent performance with the help of advancedtechniques of automation,monitor-control system; and communication. Meanwhile, the System can also adapt to various water Supply regions.This paper analyzes the structure of VF speed regulating constant-pressure water supply,and proposes several control methods.By careful study and comparison, PLC and inverter's method fits water supply system and datatransmission very well. Finally the paper shows the design of constant pressure supply water controller according to PID data and detailed introduction of its software and hardware.In this paper,the author designs and realizes the remote monitor and control system through MCGS, and then illustrates its general design, software implement and the measures of preventable disturbance in details.The system, which has initially been completed with reliable performance and excellent energy-saving effect, proves to possess high reliability and real-time quality. The system can not only remarkably improve the quality of water supply, but also economize on labor, which will surely bring us both economic and social benefits.Key Words:VF speed; constant pressure water supply;PLC;MCGS;monitor and control- system目录第一章绪论............................................... 错误!未定义书签。
基于PLC的恒压供水控制系统的设计-毕业论文
毕业设计(论文)毕业论文题目:基于PLC的恒压供水控制系统的设计摘要随着城市化的发展,供水的便利性和稳定性决定了用水的品质,对工作和生活有着重要的意义。
本文设计的变频调速恒压供水系统是以PLC以及频率转换器为主要控制系统,A/D转换模块将压力传感器检测到的数字信号变成标准的电信号,通过CPU的PID算法处理的差异,然后由CPU发出控制指令,改变频率可变控制器的频率和输出电压来改变泵的转速和泵数,比如一台作变速运行时其他两泵作恒速运行。
这样,主管道的压力就稳定在恒定范围内,从而保证了供水能力与用水的平衡。
此外,变频恒压供水是以PLC为基础,并与供水泵、压力表等设备相结合,实现切换水泵、运行监控、数据报警的功能。
供水系统以用户体积为基础,自动调节参数的节能系统实现了水量的恒定和多变。
该系统能保持稳定的水压,保护需水量,可应用于高层建筑、居民小区、企业生产等方面。
关键词:PLC;恒压供水;变频调速;组态软件ABSTRACTThe A / D conversion module changes the digital signal detected by the pressure sensor into the standard electrical signal, processes the difference through the PID algorithm of the CPU, and then the CPU sends out the control command, changes the frequency and output voltage of the frequency variable controller to change the speed and number of pumps, such as The other two pumps operate at constant speed when the platform is in variable speed operation. In this way, the pressure of the main pipeline is stable in a constant range, thus ensuring the balance between water supply capacity and water consumption. In addition, frequency conversion constant pressure water supply is based on PLC, and combined with water supply pump, pressure gauge and other equipment, to achieve the function of switching water pump, operation monitoring, data alarm.The water supply system is based on the user volume, and the energy-saving system with automatic adjustment parameters realizes the constant and variable water volume. The system can maintain stable water pressure and protect water demand, which can be applied to high-rise buildings, residential areas, enterprise production and other aspects.Key words: PLC; constant pressure water supply; variable frequency speed regulation; configuration softwareII目录1绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 课题背景及意义 (1)1.3 供水系统的国内外研究现状 (2)1.3.1 国内外发展与现状 (2)1.3.2变频供水系统的发展趋势 (2)1.4 PLC概述 (3)1.4.1 可编程逻辑控制器简介 (3)1.4.2 西门子S7-200系列PLC简介 (3)2 变频恒压供水系统的理论分析及方案 (5)2.1 系统的理论分析 (5)2.1.1水泵工作原理及节能原理 (5)2.1.2 供水系统恒压原理 (5)2.2 变频恒压供水系统控制方案的确定 (6)2.2.1控制方案的确定 (6)2.2.2 变频恒压供水系统的体系结构 (7)2.2.3 变频恒压供水系统控制流程 (9)2.2.4 水泵切换控制分析 (10)3 系统的硬件设计 (12)3.1 系统主要设备的选型 (12)3.1.1 PLC及其扩展模块的选型 (12)3.1.2 变频器的选型 (13)III3.1.3 水泵机组的选型 (13)3.1.4 压力变送器的选型 (13)3.2 系统主电路设计 (14)3.3 系统控制电路设计 (15)3.4 PLC的I/O端口分配及外围接线 (17)4 系统的软件设计 (20)4.1 系统软件设计分析 (20)4.2 PLC程序设计 (24)4.2.1控制系统主程序设计 (24)4.2.2 控制系统子程序设计 (27)5 监控系统的设计 (30)5.1 组态软件简介 (30)5.2 监控系统的设计 (30)5.2.1 组态王的通信参数设置 (30)5.2.2 新建工程与组态变量 (31)5.2.3 组态画面 (31)5.2.4 监控系统界面 (32)6 结论 (34)参考文献 (36)IV1绪论1.1 引言水是生命之源,人们对用水品质、安全等问题愈加重视。
基于PLC系统下的变频恒压供水系统的毕业设计论文
基于PLC的变频恒压供水系统的设计基于PLC的变频恒压供水系统摘要:随着社会主义市场经济的发展,人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高;再加上目前能源紧缺,利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术,设计高性能、高节能、能适应不同领域的恒压供水系统成为必然的趋势本论文分析变频恒压供水的原理及系统的组成结构,提出不同的控制方案,通过研究和比较,本论文采用变频器和PLC实现恒压供水和数据传输,然后用数字PID对系统中的恒压控制进行设计。
最后对系统的软硬件设计进行了详细的介绍。
本论文设计与实现通过MCGS进行数据传输的远程网络巡回监控系统。
具体讲述了系统的总体设计与软件的实现,并对系统采取的可靠性措施进行了说明。
本论文的变频恒压供水系统已在国内许多实际的供水控制系统中得到应用,并取得稳定可靠的运行效果和良好的节能效果。
经实践证明该系统具有高度的可靠性和实时性,极大地提高了供水的质量,并且节省了人力,具有明显的经济效益和社会效益。
关键字:变频调速;恒压供水;PLC;MCGS;监控系统Frequency Conversion Constant Pressure Water-supplySystem Based on PLCAbstract:With the rapid development of socialistic marketing economy,there is a growing demand for better quality of water supply and higher reliability of supply system. In addition ,considering the current common energy crisis, achieving the scheme of automatingthe water supply system. So it is an inevitable tendency to design and create an energy-savingconstant-pressure water supply system of excellent performance with the help of advancedtechniques of automation,monitor-control system; and communication. Meanwhile, the System can also adapt to various water Supply regions.This paper analyzes the structure of VF speed regulating constant-pressure water supply,and proposes several control methods.By careful study and comparison, PLC and inverter's method fits water supply system and datatransmission very well. Finally the paper shows the design of constant pressure supply water controller according to PID data and detailed introduction of its software and hardware.In this paper,the author designs and realizes the remote monitor and control system through MCGS, and then illustrates its general design, software implement and the measures of preventable disturbance in details.The system, which has initially been completed with reliable performance and excellent energy-saving effect, proves to possess high reliability and real-time quality. The system can not only remarkably improve the quality of water supply, but also economize on labor, which will surely bring us both economic and social benefits.Key Words:VF speed; constant pressure water supply;PLC;MCGS;monitor and control- system基于PLC的变频恒压供水系统的设计第1章绪论1.1 城市供水系统的要求众所周知,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。
基于PLC变频调速恒压供水系统设计毕业设计论文
摘要根据城市居民用水标准为前提和小型自来水厂的供水要求,自行设计了基于PLC 变频调速恒压供水系统。
恒压供水系统是指用户端在任何时候,不管用水量的大小,总能保证管网中的水压恒的基本定。
变频调速恒压供水系统利用PLC、变频器、压力变送器和水泵机组组成闭环控制系统,采用了PLC进行逻辑控制,变频器对水泵机组的调速。
本系统是用3台水泵电机的变频循环运行方式,变频器和PLC作为系统控制的核心部件,时刻跟踪压力变送器检测到的管网压力和给定压力的偏差变化,经PLC内部进行PID运算,通过PLC控制变频和工频的切换,自动控制水泵的投入台数和控制变频器的输出频率,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。
本系统是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,避免了水泵的长时间运行而造成电机的损坏和减少寿命,还增加了液位变送器的实时监控水泵进水源防止水泵的空抽而损坏水泵电机和报警系统是反应系统是否运行正常,水泵电机是否过载、变频器是否异常。
关键词:PLC、变频调速、恒压供水系统、压力变送器、液位变送器IABSTRACTThis paper is based on residential water standards for water supply requirements of the premise and waterworks, to design a PLC-based frequency control water supply system. Water Supply System means the size of the client at any time, regardless of water use, always ensure that the water pressure constant in the pipe network in the set. Frequency control water supply system uses PLC, inverter, pressure transmitter, and the pump unit to form a closed loop control system using PLC logic control, the inverter speed control of pump units.This system is the conversion cycle operation mode of the water pump motor, inverter and PLC as the core component of the system control keeps track of pressure transmitter detected the pipe network pressure and a given pressure change in error, the PID by the PLC internal operation by the PLC to control the switching of the variable frequency and power frequency, automatic control of pump input the number of units and control of inverter output frequency, and thus change the speed of the pump motor to change the supply quantity, and ultimately to maintain the stability of the pipe network pressure near the set value. This system uses the converter to achieve soft-start and frequency control three-phase water pump motor run switch using the principle of "first initial first stop" to avoid the long-running of the pump and cause damage and reduce the life of the motor, but also increase a real-time monitoring of the level transmitter pump into the empty pumping of water to prevent pump damage to the pump motor and alarm system is the response system is functioning properly, whether the pump motor overload, the inverter is abnormal.Keywords:PLC, Frequency Control, Water Supply System, pressure transmitter, level transmitterII目录1 绪论 (1)1.1 选题的背景和意义 (1)1.2 变频恒压供水的特点及应用 (1)1.2.1 变频恒压供水代替传统恒压供水的优点 (1)1.2.2 变频恒压供水的特点 (2)1.2.3 变频调速恒压供水的应用 .............................................. 错误!未定义书签。
恒压供水毕业设计基于PLC变频器和触摸屏模拟恒压供水系统的设计
毕业论文(设计)题目:基于PLC、变频器和触摸屏模拟恒压供水系统的设计系别:电子工程系专业:运算机与自动化操纵姓名:姚浩杰学号:04指导教师:封定国、张东勇、王晓云答辩日期:基于PLC、变频器和触摸屏模拟恒压供水系统的设计摘要本章以广东三向教学仪器制造SX系列“PLC操纵变频器调速用触摸屏监控恒压供水系统”为研究对象。
该系统集PLC、变频器调速器与触摸屏于一体。
整套软、硬件配套齐全,具有特有的模拟楼宇恒压供水系统采纳真实的压力装置、水泵和传感器。
通过对该系统的要紧结构与工作原理的探讨与对模拟用户供水的工作进程和操纵要求分析,给出了模拟用户用水时刻直观图、恒压供水原理图,并采纳PLC操纵变频调速器达到恒压供水的设计方式,进行了软硬件设计,列出了PLC的I/O地址分派表,绘制了PLC的I/O分派图和PLC操纵原理图,编写PLC操纵程序的梯形图和指令表;由触摸屏界面(GT)操纵和监测整个系统的运行和数据,使整个操纵系统的操作变得简单,方便。
大大提高了系统的自动化程度和有效性。
恒压供水方式技术先进、水压恒定、操作方便、运行靠得住、节约电能、自动化程度高,在泵站供水中可完成以下功能: (1)维持水压恒定;(2)操纵系统可手动/自动运行;(3)多台泵自动切换运行;(4)系统睡眠与唤醒。
当外界停止用水时,系统处于睡眠状态,直至有效水需求时自动唤醒;(5)在线调整PID参数;(6)泵组及线路爱惜检测报警、信号显示等。
关键词:可编程操纵器(PLC);变频恒压供水系统;触摸屏界面(GT);FR-A500目录第1章绪论 (4)引言 (4)课题意义 (4)国内外在该方向的研究概况 (5)本文的要紧工作 (6)第2章系统整体分析与设计 (7)系统概述 (7)恒压供水系统的节能原理 (8)恒压供水系统硬件设计 (10)第3章器件的选型及介绍 (14)可编程操纵器PLC (14)3.1.1简介PLC的产生 (14)3.1.2简介PLC的进展状况及其进展趋势 (15)3.1.4简介PLC的应用领域 (16)3.1.5 P LC的工作进程 (16)3.1.6 P LC的操纵 (17)3.1.7 P LC的选型 (18)变频器 (19)3.2.1变频器的组成 (19)3.2.2变频器的特点 (23)3.2.3变频器的接线 (24)PID调剂 (24)压力传感器的接线图 (25)原件表 (25)第四章PLC操纵及编程 (28)4.1PLC操纵 (28)4.2自动运行 (29)手动运行 (30)第5章人机界面 (31)GT Designer2人机界面触摸屏应用 (31)5.1.1人机界面触摸屏大体知识 (31)人机界面触摸屏软件安装及连接与下载 (32)5.2.1编程软件的安装 (32)5.2.2编程软件的利用简介 (33)5.3GT Designer2 简要设置与操作 (34)终止语 (40)参考文献 (41)致谢 (42)附录A、梯形图 (43)附录B、触摸屏界面 (51)第1章绪论水是生产生活中不可缺少的重要组成部份,在节水节能己成为时期特点的现实条件下,咱们那个水资源和电能欠缺的国家,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掉队,自动化程度低。
基于plc恒压供水系统毕业设计
基于plc恒压供水系统毕业设计恒压供水系统是一种自动化控制系统,通过控制水泵电机的启停,实现恒定的水压。
本文通过PLC控制器控制水泵电机的启停和压力传感器的反馈,实现一个基于PLC的恒压供水系统。
一、系统组成恒压供水系统由水源装置、水泵、管道、压力传感器、PLC控制器等组成。
系统功能是稳定的将水泵输出的水流量保持在一个恒定的水压力范围内,以满足供水的需要,并且应具备系统自我检测及保护等功能。
二、系统工作原理当水压力低于给定的最小值时,PLC控制器发出启动水泵的指令,水泵开始工作,向管路供水,并通过压力传感器反馈实时的压力数据,当压力达到设定最大值时,PLC控制器发出停止水泵的指令,水泵停止工作。
当用户需求水量变化时,系统通过控制水泵的启停以及输出水流量的调节,保持水压在给定范围内,从而实现恒压供水。
三、系统硬件设计(1)PLC选型本系统采用FX3U系列的三菱PLC。
FX3U系列PLC具有较高的性能、可靠性和处理速度,对于高性能、高可靠性的自动化系统来说非常适合。
(2)水泵及电机选型根据所需供水量及水压,选用起动电流较小、继电容较小型号的水泵,同时配合相应容量的交流电机,在保证水压的同时,提高系统的效率。
(3)压力传感器选型压力传感器是系统中关键的一部分,它将水管路的实时压力转化为具有一定精度和稳定性的电信号,供PLC控制器处理。
本系统中采用的压力传感器是0-1MPa的压力传感器,精度为0.5。
(4)PLC控制器电路设计PLC控制器电路包括输入电路和输出电路两部分。
输入电路用于控制水泵的启动和停止,其中启动信号来自压力传感器,停止信号来自电源控制。
输出电路用于控制水泵电机的正反转动及其调速,其中正转和调速信号由PLC控制器发出,反转信号由相应的感应器反馈。
系统软件运用了Fx-Work中的三种编程语言:LD、ST和FBD。
其中LD程序用于控制水泵启动和停止的输入信号,ST程序用于控制水泵电机的正反转动和调速,FBD程序用于实现数据处理、数据采集和数据分析功能。
基于plc的变频恒压供水系统-毕业设计(论文)
毕业设计 [论文]题目:基于PLC的变频调速恒压供水系统设计系别:电气与电子工程系专业:电气自动化技术河南城建学院毕业设计摘要摘要在城市化进程迅速的今天,城市的居住形式主要是生活小区,那么小区供水系统的建设就显得尤为重要。
而且随着城市用水量不断增加,对供水系统的建设提出了更高的要求。
供水的经济性、可靠性、稳定性直接影响到小区住户的正常生活和工作。
本系统是针对居民生活用水而设计的一套由变频器、PLC、水泵机组等设备组成的自动变频恒压供水控制系统。
系统将PLC、变频器、相应的传感器和执行机构有机地结合起来,并发挥各自优势,能够最大程度满足需要,具有运行稳定、操作简单和高效节能等特点。
该系统对变频器内置PID模块参数进行预置,通过压力传感器对水压的反馈构成闭环控制系统;PID模块根据用水量的变化调节水泵的输出流量,实现恒压供水,并达到有效节能的目的。
系统采用变频调速方式自动调节水泵电机转速或加、减泵。
改变以往“先启后停”方式,自动完成泵组软启动及无冲击切换,使水压平稳过渡。
变频器故障时系统仍可运行,保证不间断供水。
系统断电恢复后可自启动。
采用硬件/软件备用及钟控功能,使各泵进行轮休,延长了设备的机械使用寿命。
首先介绍采取变频调速方式实现恒压供水相对于传统的阀门控制恒压供水方式的节能原理;其次,对水泵机组的各种供水状态及转换的条件、水泵由变频转工频运行方式的切换过程进行分析,着重研究并提出了基于PLC和变频器的恒压供水系统的方案,并给出了硬件设计和PLC控制程序设计。
关键词:PLC;变频调速;恒压供水河南城建学院毕业设计摘要ABSTRACTIn today's rapid urbanization, urban living is mainly living quarters, then the construction of residential water supply system is particularly important. And with the growing urban water demand, water supply systems, the proposed higher requirements. Economics of water supply, reliability and stability to the district residents directly affected the normal life and work. PLC, water pump and other equipment consisting of automatic constant pressure water supply control system. System PLC, frequency converter, the corresponding sensors and actuators together organically, and play their respective advantages, the control system easy to operate, not only to the greatest extent to meet the needs of stability and security of its operating performance, simple and convenient mode of operation , and the complete and thoughtful features, will make water saving water, saving, labor saving, high efficiency high-quality final run, reliable, energy-saving purposes. This paper introduces the way to achieve frequency control constant pressure water supply valve control compared to conventional energy-saving principle of constant pressure water supply. Converter built-in PID module on the preset parameters, using hydraulic pressure sensor feedback, closed loop system. According to changes in water consumption, to PID regulation mode, by adjusting the pump output flow, constant pressure water supply and efficient energy. Then it analyzes the state of pump units and conversion of various water conditions, analysis of the pump frequency by the frequency change operating mode of the switch process. Important parts of functional analysis, focusing on research and put forward based on PLC and frequency constant pressure water supply system program, were given control of the hardware design and PLC programming.Keywords: PLC; frequency control; constant pressure water supply目录1 绪论 (1)1.1 研究背景 (1)2 系统的理论分析及方案的确定 (4)2.1 调速方式的比较与选择 (4)2.2 控制系统方案 (6)2.3 供水系统的控制流程 (8)2.4 变频恒压供水系统中加减水泵的条件分析 (10)3 变频恒压供水系统的硬件设计 (11)3.1 PLC选型及接线 (11)3.1.1 PLC选型 (11)3.1.2 PLC的接线及I/O分配 (14)3.2 水泵机组选型 (15)3.3 变频器选型及接线 (16)3.3.1 变频器选型 (16)3.3.2 变频器的接线 (19)3.4 PID调节器 (20)3.5 压力传感器 (22)3.6 系统主电路设计 (22)4 系统软件设计 (24)4.1 PLC控制 (24)4.1.1 PLC程序流程图 (24)4.1.2 手动运行 (25)4.1.3 自动运行 (25)4.2 编程及介绍 (26)4.2.1 总程序的顺序功能图 (26)4.2.2 自动运行顺序功能图 (26)4.2.3 手动模式顺序功能图 (27)4.2.4 系统程序梯形图设计 (28)5 总结与致谢 (29)参考文献 (30)附录A 系统硬件总图 (2)附录B 系统梯形图 (3)河南城建学院毕业设计绪论1绪论1.1研究背景在城市化进程迅速的今天,城市的居住形式主要是生活小区,那么小区供水系统的建设就显得尤为重要。
基于PLC控制的恒压供水系统-毕业论文
摘要通过对变频器的学习和对PLC的了解,是我们了解到变频器在现今的应用越来越普遍,特别是在工厂的电气控制、小区的恒压供水、空调的变频应用等等。
本文介于一小区消防、供水的要求,设计出了一套可供使用的方案,首先本文采用的是西门子PLC作为主控单元,利用风光JD-BP32-XF型供水变频器根据系统的状态可快速调节供水系统的恒压性达到恒压供水的目的,但出现火灾时,生活用水的系统低恒压供水,而消防系统则高恒压供水,这样就保证了居民生活财产的安全在该系统中,PLC系统共有开关量输入点8个,开关量输出点10个,选用西门子主机CPU222(8入继电器出)1台,加上扩展模块EM222(8继电器输出)1台。
关键词:西门子PLC , 西门子主机CPU222 ,扩展模块EM222 ,风光JD-BP32-XF 型变频器,供水、消防双恒压供水。
目录绪论 (1)1、引言 (2)2、用户现场情况 (3)3系统控制要求 (4)4设备选型 (5)(1)风光JD-BP32-XF型供水变频器 (5)(2 )PLC 选型 (5)(3)压力传感器 (6)5、电气控制系统原理图 (7)(1)主电路图 (7)(2)控制电路图 (8)(3)PLC接线图 (9)6系统程序设计 (9)(1)程序中使用的PLC内部器件及功能,如下表2所示: (9)(2)系统PLC流程图及程序: (11)7结束语 (20)8致谢 (21)参考文献 (22)B绪论变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置,其电路由整流、中间直流环节、逆变和控制四个部分组成。
我们现在使用的变频器主要采用交-直-交方式(VVVF变频或矢量控制变频)。
在工业控制领域,变频调速普遍适用于各种调速系统中,为了实现能源的充分利用和生产的需要,需要对电机进行转速调节,考虑到电机的启动、运行、调速和控制的特性,系统中由PLC完成数据的采集和对变频器、电机等设备的控制任务。
(完整版)基于PLC变频恒压供水控制系统毕业设计论文
摘要本论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、工控机等构成。
本系统包含四台水泵电机,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。
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。
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。
关键词:变频调速恒压供水PLCABSTRACTAccording to the requirement of China's urban water supply, this paper designs a set of water supply system of frequecey control of constant voltage based on PLC, and management interface using Supervision Control and Data Acquisition.The system is made up of PLC, transducer,units of pumps,pressure sensor and control machine and so on.This system is formed by three pump generators,and they form the circulating run mode of frequency conversion. With general frequency converter realize for three phase pump generator soft start with frequency control,operation switch adopts the principle of”start first stop first”. The detection signal of pressure sensor of operation,so,control frequency and the export voltage of frequency converter,and then the rotational speed that changes pump generator come to change water supply quantity,eventually,it is nearby to maintain pipe net pressure to stabilize when set value. Through work control machine the connection with PLC,with group form software consummately systematic monitoring, state development to show and data,report to the police inquiry.Keywords: Variable frequency speed-regulating Constant-pressure water supply PLC目录第一章绪论 (1)1.1课题的提出 (1)1.2变频恒压供水系统的国内外研究现状 (2)1.3本课题的主要研究内容 (3)第二章系统的理论分析及控制方案确定 (4)2.1变频恒压供水系统的理论分析 (4)2.1.1 电动机的调速原理 (4)2.1.2 变频恒压供水系统的节能原理 (4)2.2变频恒压供水系统的理论分析 (5)2.2.1 控制方案的比较和确定 (5)2.2.2 变频概述 (6)2.2.3 变频恒压供水系统的组成和原理图 (7)2.2.4 变频恒压供水系统控制流程 (9)2.2.5 水泵切换条件 (9)第三章系统的硬件设计 (11)3.1系统主要设备的选型 (11)3.1.1 控制方案的比较和确定 (11)3.1.2 西门子S7-200PLC简介 (13)3.1.3 PLC 及其模块的选型 (14)3.1.4 变频器的选型 (14)3.1.5 水泵机组的选型 (15)3.1.6 压力变送器的选型 (15)3.1.7 液位变送器的选型 (16)3.2系统主电路分析及其设计 (16)3.3系统控制电路分析及其设计 (17)3.4 PLC的IO端口分配及外围接线图 (19)第四章系统的软件设计 (22)4.1系统软件设计分析 (22)4.2 PLC程序设计 (23)4.2.1 控制系统主程序程序设计 (23)4.2.2 控制系统子程序设计 (26)4.3 PID控制器参数整定 (35)4.3.1 PID 控制及其控制算法 (35)4.3.2 PID 参数整定 (36)第五章结束语 (38)参考文献 (39)致谢............................................................. ..40附录............................................................. ..41附录图1主电路图 (41)附录图2控制电路图 (42)附录图3主程序流程图 (43)附录图4主程序梯形图 (44)第一章绪论1.1课题的提出目前,居民生活用水和工业用水日益增加。
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基于PLC和模糊控制的变频调速恒压供水系统摘要为了解决由高塔供水和水泵直接供水模式造成的水质低劣和浪费电力问题,我们引入了恒压供水系统,它采用嵌入式的模糊控制技术,使PLC及变频器作为其核心。
当系统运行,水管的压力通过压力传感器从终端X0输入到PLC。
通过比较实测值与设定压力值,由模糊计算器输出信号,PLC控制着变频器工作频率,从而控制水泵的旋转速度和调节水管的压力。
本文设计的供水系统的实时控制性能,是根据实验验证被全权证明了的。
硬件模块是稳定且可靠的,模糊控制器是合适且有效的,它能够保证更稳定的水压。
关键词:模糊控制;PLC;变频调速控制一.引言随着高经济和社会的高速发展,,能源紧缺正变得越来越明显别且人们对饮用水的水质和可靠性的要求也越来越高。
因此应用先进的自动化技术来设计恒定的供水系统从而实现水资源的高节能型和高可靠性变成了一种不可避免的趋势。
由于用户对供水的需求往往不稳定,为了保持恒定水压力闭环监管系统需要使用外围变频器,这在过去已广泛地由PID实现了。
然而,供水系统是一个具有巨大惯性且极为落后的系统同时用户对供水需求已变得非常有随机性,这可能会导致这条管道的水压的改变没有任何规律,因此使得用精确的数学模型来描述这个过程变成了一个艰苦的工作。
由此得出,利用传统的PID控制技术很难得到满意的控制效果。
模糊控制技术在使用模糊推理来实现系统的控制中是一个很好的方法,它不需要建立数学模型[1]。
近年来,许多研究人员将模糊控制策略应用于多种控制方案,并取得了令人满意的结果。
Li Zhong 和其他人设计了一种由PLC控制得模糊控制供水系统,它可以克服上述问题能够调整传统PID控制很难修改的系统参数[2]。
Zhao Bao-yong设计出的模糊PID控制器,在单个芯片上具有自我调节的要素,它在供水控制系统的非线性和滞后特点的控制中发挥了重要作用,也解决在传统的PID控制中调整参数困难的问题[3]。
LI Xin-chun 设计了一个基于AT89C51和应用模糊自适应的PID算法的恒压供水控制器[4]。
Qiao Weide提出了对管道压力的自适应闭环控制设计功能,它通过组合管道网络和模糊逻辑,现在此技术已经很耐用和可靠了[5]。
Wang Cai-xia设计了一个模糊的水供应一变频系统控制三个水泵,此设计已大大降低了设计和操作成本[6]。
在上述计划中,大部分是基于PID控制,它们有更大的频率波动并且容易导致管道中的水压不稳定。
为了解决这些问题,在全面系统得分析了供水的工作特点和为实现供水系统控制要求的技术后,我们已在PLC和变频器的基础上采取了模糊控制的方法来建立一个恒压供水系统。
我们利用模糊逻辑控制理论,来制造压力传感器输出信号的输入和控制变量模糊根据操作经验实现模糊逻辑推理的模糊控制表。
在实时控制过程中,系统转换的输入信号检测到输出实时的压力寻求模糊逻辑控制表,然后我们就得到了精确的输出模糊决策。
最后,系统根据精确的输出来控制电机的频率完成模糊逻辑控制的全过程以恒定水压。
经过大量的测试,我们已经证明,本文设计的恒压供水系统具有良好的实时控制性能并且其硬件模块工作稳定可靠。
在本文设计得自适应模糊控制器也是正确和有效的,能够保证水管里的水压稳定,确实是一个很好的控制系统。
二.系统控制计划A.系统控制原理同时在系统中运行3个水泵。
PLC周期实时检测给定的压力和实际检测到的管道网压力,它们的值都被输入到PLC。
模糊控制器计算它们的偏差E和变化偏离率E。
从而就得到了模糊控制模拟器的输出控制信号。
这是通过模拟转换器发送到输出模块来调整泵的电机电源电压和频率。
当需要少量的水时,一个泵在变频器控制下稳定运行。
当需要大量的水以致于水泵全速运行还不能保证在管道网的压力稳定时,下限PLC的压力信号和变频器的高速信号被PLC在同一时间检测。
PLC使第一个泵从多种频率状态转换到工作频率状态,以保持压力的连续性,而另一个泵是由变频器启动开始运行,以增加管道网的水量来保持稳定的压力。
如果运行的两个水泵还不能满足压力要求,在变化频率状态的泵就转化为在工作频率的状态,而另一个泵将启动。
当用水量减少,信号显示变频器工作在最低速度就是有效的。
此时如果压力上限信号仍然存在,PLC将停止第一个运行在工作频率状态的泵以减少水量供应。
当两个信号仍在存在时,只要最后的泵由变频器启动供水,PLC就会终止第二个运行在工作频率状态的泵。
B. 系统硬件系统选用西门子S7 - 214PLC [7],配有I / O扩展模块。
主要检测元件是光控开关,压力检测开关,总共有12个输入信号。
执行元件是电机,变频器,声光报警器等等,总共3个输出点。
控制系统原理图所示图。
1。
PLC主要完成现场数据采集,转换,存储,报警,控制变频器完成调整压力。
三个泵的驱动由变频器直接驱动以保持压力恒定。
变频器的启动和停止分为手动控制和PLC控制。
在控制面板上有一个手动/自动转换开关,自动时PLC有实时检测状态。
当选定手动功能时,水泵的启动和停止以及对水泵开关操作是通过面板上的按钮和开关手动控制的。
当自动功能被选择时,所有控制和报警由PLC完成。
三.模糊控制器设计系统采用二维模糊控制器。
输入量是给定的水压力同测量的自来水管网的水压力的偏差E,并且这个偏差的变化率是两个偏差计算得到的。
模糊控制器的输出是控制系统的增量U。
模糊控制的规则是根据供水住宅区的实际情况和操作者的实践经验总结而成的。
相应的控制决策可以由基于模糊控制规则和模糊推理合成规则获得,同时相应的水量控制可以从最大用户原则下得到。
当电脑计算完成,并已反复调试和修正后,模糊控制表将可以在实践中应用,这时就可以输入到PLC内。
当系统运行时,它开始从输入数据里计算E,E同时计算模糊域值。
然后搜索模糊控制表以获得控制数量,而后频率转换器的输出由控制数量乘以比例系数得到[8,9]。
A.输入输出模糊变量The universes of discourse of input variable E and Eare {-3,-2,-1,0,1,2,3}. Its Fuzzy language values are{NB(negative big), NM(negative middle), NS(negativesmall), ZO(zero), PS(positive small), PM (positive middle)and PB(positive big)}. Membership function uses triangle ,shows in Fig. 2.The universes of discourse of output variable U are {-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4}. Its Fuzzy language values are {NB(negative big), NM(negative middle), NS (negativesmall), ZO(zero), PS(positive small), PM (positive middle)and PB(positive big)}. Membership function uses triangle ,shows in Fig. 3.B,模糊规则表模糊规则表的表一显示,这是从一线操作者手动调节水的压力的经验中总结而成。
C.模糊关系矩阵和模糊控制查询表表一显示的双输入和单输出语言控制策略是由49个模糊的条件组成。
我们通过同最大用户法则一致来消除模糊值U来获得的精确的数值。
因为所有的组合元素都在E和E内,我们能够计算出与ü相应于每个组合得确切数值。
因此,我们可以得到模糊控制查询表。
四。
系统软件为了编程和调试的方便,系统控制器采用模块化编程。
主要模块包括手工操作模块,自动操作模块,故障诊断和报警模块。
A:手动运行模块当系统处于手动状态运行时,PLC的只接收保护电路和传感器的信号并且检测水泵的运行状态。
在发生故障时,报警器信号输出。
通过控制板上的按钮和开关可以手动控制启动,停止,以及水泵的开关。
B.自动运行模块自动操作模块包括系统初始化,测试的启动顺序,数据采集子程序,模糊控制子程序,初始值子程序,电机控制子程序等。
模块流程图如图。
4。
数据采集子程序:完成从主管道获得压力数据。
电机控制子程序:操作和控制三个水泵。
频率器的输出频率与水泵的速度相关。
结果是,耗水量越大,转换器的输出频率越大,从而水泵的速度变得更大。
然而小的用水量时,变频器的输出频率就低了,于是泵的速度降低了。
当频率达到50赫兹,即泵全速运行,但是它不能满足供水要求时,PLC会自动转换第一个泵从可变频率到工作频率状态。
同时由变频器启动的第二个泵就会运转。
如果第二泵已全速运行,但还是不能满足供水需求时,PLC会自动切换第二泵到工作频率操作,由变频器启动的第三个泵就开始运行。
根据从低到高,水泵将逐一投入运行。
当有两个全速运行的水泵并工作在工作频率状态而第三泵工作在变频状态,水需求量减少同时输出频率就会下降。
如果频率达到了最低的限度,而供水也大于用水量时,系统会自动停止第三个水泵。
同理,如果在第三个泵停止后供水仍大于用水量,系统会自动停止第二个泵,等等以此类推。
..模糊控制子程序:它被称作是时间中断。
它的功能是通过调节泵的速度来保持恒定的输出水压力。
当主程序将系统初始化,我们首先得到目前的实际水压。
我们还可以得到本错误数量减去使用这种压力的压力设置和误差的变化将变得目前使用错误数量减去以前的错误数量。
和那么我们可以透过模糊的模糊控制音量量变到错误的数量及其变化和寻求模糊控制表。
最后,真正的控制量,来自模糊控制量的规模乘以因子控制由PLC和变频器频率的沟通,以保持恒压供水供应。
其流程图如图。
5。
C.故障诊断和报警模块变频器具有避免短路和超载的功能。
当水水泵电机有短路,过载故障时,变频器将自动切断电源供电线路,进入保护状态并且输出报警信号。
系统连接辅助节点接触器,断路器对应点没有PLC同时PLC 会扫描这些接触点的状态。
这些状态数据通过PLC存储在存储区域。
根据逻辑分析控制程序和状态的设置,系统可以判断是否有设备或部件故障。
如果有故障,水泵的接触将被切断,变频器将重置。
然后是后备泵的接触将闭合,这时备份泵将启动。
在同时,系统将输出泵的故障报警信号,如照明指标。
五,结论模糊控制理论是用来转换系统的输入到输出,在人工控制时以丰富人们的经验,当然,这反映在自动控制过程,并为系统可靠运行提供一个保证。
PLC是作为控制器,其硬件结构简单,价格低廉。
水泵系统的电机可以无级变速调速。
它的运行参数可以自动调整以保持恒定水压来满足当用水量变化时的要求。