【基于S7-200PLC的直接冷卻供水系統(tǒng)的設(shè)計8900字（論文）】

第一章緒論1.1課題研究背景與意義1.1.1研究的背景水在日常生產(chǎn)生活中是不可或缺的。我們國家的水資源總量位于世界第六位，但是每人平均占有量只有世界平均人口的25%，水資源短缺限制著我國的發(fā)展。隨著我們國家軋鋼技術(shù)的迅速發(fā)展，鋼鐵工業(yè)需水量急劇增加，那么廢水的排污量也在增加。直接冷卻水在冷卻過程中，會有大量的氧化鐵皮、潤滑油和油脂進(jìn)入冷卻水中。如果鋼鐵工業(yè)中的廢水不經(jīng)過處理直接排出，對水資源會產(chǎn)生極大的污染，同時鋼鐵廢水的溫度很高，會對環(huán)境造成局部熱污染。隨著低碳經(jīng)濟的提出，節(jié)能減排成為了經(jīng)濟發(fā)展的重要目標(biāo)，在鋼鐵工業(yè)中節(jié)能和環(huán)保是非常重要的任務(wù)。隨著技術(shù)的發(fā)展，自動化技術(shù)，變頻技術(shù)能極大的提高供水系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。以前的供水方式都是人工手動操作，工作效率不高，而且存在浪費問題。在工業(yè)供水過程中如果水壓力不夠，會直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，還有可能對生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)生影響，甚至使設(shè)備報廢；壓力過高，極易造成水管爆裂。這將都會直接影響到工業(yè)生產(chǎn)。自動恒壓供水作為供水系統(tǒng)的核心，體現(xiàn)著科技的飛躍發(fā)展。1.1.2研究的意義隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，能源問題成為首當(dāng)其沖的重要問題。在日常供水系統(tǒng)中，通過采用變頻恒壓供水來實現(xiàn)水泵電機的無級調(diào)速，能夠使系統(tǒng)水壓保持恒定，提高水泵的工作效率。采用變頻調(diào)速裝置和壓力傳感器形成閉環(huán)系統(tǒng)來控制水泵的轉(zhuǎn)速，滿足水壓需求的同時，避免電動機在空轉(zhuǎn)時造成電能浪費。自動化技術(shù)在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用，可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性；在供水系統(tǒng)中應(yīng)用變頻技術(shù)可以提高效率，降低成本，節(jié)約能源。目前先進(jìn)的控制系統(tǒng)多采用的可編程序控制器（簡稱PLC）是在不斷發(fā)展計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、和通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，迅速發(fā)起來的一種新型工業(yè)控制設(shè)備。目前先進(jìn)的控制系統(tǒng)的控制器多采用的是PLCREF_Ref6619\r\h[1]。與傳統(tǒng)的繼電器控制相比PLC的優(yōu)點：PLC要是通過各種開關(guān)、按鈕、繼電器、接觸器等組成的控制系統(tǒng)，可以對電機實行控制，只需要改變程序就能改變控制邏輯，系統(tǒng)體積小，功耗?。籔LC通過程序指令控制電路，更迅速，更準(zhǔn)確，不會出現(xiàn)觸點抖動；PLC的開關(guān)動作由半導(dǎo)體電路來完成，半導(dǎo)體電路無觸點，更加耐用，可靠性好；PLC還具有自我診斷功能，可以檢測到自身出現(xiàn)的故障，并且能顯示出來，能夠隨時觀察程序的執(zhí)行情況，方便現(xiàn)場維護REF_Ref7142\w\h[4]。供水自動化系統(tǒng)可以準(zhǔn)確智能地采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，通過精準(zhǔn)的通訊技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)，高效快捷地計算處理數(shù)據(jù)，將處理后的數(shù)據(jù)傳送到工控機進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控，如果數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題可以及時報警，還有報表顯示和打印功能。供水系統(tǒng)自動化程度的提高既能滿足生產(chǎn)線，又能降低系統(tǒng)的點損耗，在生產(chǎn)成本降低方面有重大的意義REF_Ref7285\w\h[3]。本設(shè)計融合了控制技術(shù)、變頻技術(shù)和電力電子技術(shù)，采用模糊PID控制器，搭配上位機遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制，不僅能解決資源浪費問題，而且系統(tǒng)的自動化程度高，可靠性強，可以提供穩(wěn)定的水壓，保質(zhì)又保量，不會對設(shè)備造成危害。在資源日益緊張的如今，這套供水系統(tǒng)既能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，又對節(jié)約資源有著重大意義。1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀國外工業(yè)供水系統(tǒng)主要采用的是一臺變頻器帶一臺水泵機組的方式，變頻器主要是控制制動、頻率、壓頻比、正反轉(zhuǎn),還起到保護功能。由于成本高，很少采用水泵機組公用一臺變頻器的運行方式。隨著變頻技術(shù)的發(fā)展，日本三菱公司、美國AB公司、瑞士ABB公司和國西門子公司等生產(chǎn)廠家推出了專門用于水泵和通風(fēng)機類的變頻器，把PID調(diào)節(jié)器集成在變頻器的主板上，設(shè)置好變頻器的指定參數(shù)，結(jié)合PLC完成恒壓供水等功能。國外PLC發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入第四代，產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度也很快，幾乎每隔1年就會推出新的產(chǎn)品。PLC朝著高速度，多功能，網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。國外很多廠家通過提高PLC局域網(wǎng)的通訊速度和容量用來提高PLC的通訊功能。國外PLC編程語言發(fā)展更為高層次，出現(xiàn)了許多智能型I/O子系統(tǒng)，使得PLC應(yīng)用范圍更加廣泛。國內(nèi)工業(yè)供水系統(tǒng)范圍廣泛、耗巨大、自動化程度相對較低，大部分工藝還是手工操作，生產(chǎn)效率很低。即使增加了自動控制系統(tǒng)，自動控制的水平和技術(shù)也不是很高，而且缺乏管理和控制技術(shù)性人才。由于未能引入新技術(shù)新器件，國內(nèi)工業(yè)手工編程的系統(tǒng)還處于初始開發(fā)階段，模糊控制理論水平和應(yīng)用深度還不達(dá)不到國際行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前我國北京航空航天大學(xué)計算機系劉增良教授的模糊技術(shù)研究室開發(fā)出了專門用于模糊控制電路的芯片，該芯片的推理速度高達(dá)2*106次，奠定了我國模糊控制技術(shù)的基礎(chǔ)，把我國的模糊控制技術(shù)推向了一個新高度。目前，隨著大規(guī)模的集成電路技術(shù)發(fā)展，PLC技術(shù)已經(jīng)很成熟，控制功能強、功耗低、可靠性高REF_Ref7439\w\h[9]。經(jīng)過多年的發(fā)展，國內(nèi)PLC生產(chǎn)廠家約有30家，但PLC應(yīng)用市場以國外產(chǎn)品為主。我國近20年研制、開發(fā)、應(yīng)用了近20個品種，但形成的產(chǎn)業(yè)不多。我國PLC的關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)達(dá)國家有差距，應(yīng)分析消化典型產(chǎn)品中的關(guān)鍵技術(shù)，如系統(tǒng)軟件設(shè)計、高速通訊技術(shù)、編輯語言的開發(fā)等。第二章循環(huán)供水系統(tǒng)2.1循環(huán)供水系統(tǒng)組成熱水井、冷卻塔、冷水池、旁通過濾器及加藥裝置五部分組成了直接冷井卻供水系統(tǒng)。將含有各種雜質(zhì)的冷卻廢水回流到熱水池，廢水會有一定的溫度，廢水被冷卻塔當(dāng)中的提升泵抽到冷卻塔進(jìn)行冷卻處理，冷卻池會收集冷卻后的廢水[7]，液壓站、電機和空壓站等客戶也是如此，要經(jīng)過頸環(huán)供水泵進(jìn)行冷卻操作，這樣冷卻水的檢測指標(biāo)才能達(dá)到一定要求，這一點是必須的。冷卻水的水質(zhì)必須達(dá)到一定要求，改善水質(zhì)的方法為：抽排水池底層的污水及補充定量新水。水中不可避免會有藻類及各種懸浮物，水中的藻類和各種懸浮物主要通過加藥裝置來消除[9]。冷卻塔提升泵是將熱水池中的水抽到冷卻塔中進(jìn)行冷卻，這樣就保持了冷卻塔和熱水池之間的實時聯(lián)動，具體作用是熱水池中的液體達(dá)到高液位線時冷卻塔提升泵自動運行，如果熱水池中的水位在低液位時提升泵將停止工作。補充新水的閥門和排污的閥門設(shè)置有手動運行和自動運行兩種方式，自動運行的時侯，補充新水的閥門會根據(jù)冷水池液位的高低來打開或者關(guān)閉，排污閥門會根據(jù)冷水池中的渾濁程度自動打開或者關(guān)閉。三臺冷卻池提升泵，兩臺工作一臺備用，采用變頻恒壓控制方式，確保冷卻設(shè)備管網(wǎng)中的水壓保持恒定。如圖2-1所示圖2-1循環(huán)供水系統(tǒng)組成圖直接冷卻水因與設(shè)備和產(chǎn)品直接接觸，也稱為濁環(huán)水，濁環(huán)水中含有大量的氧化鐵皮顆粒及化油，用化學(xué)除油器處理后，經(jīng)過冷卻塔降溫，可循環(huán)使用。為了穩(wěn)定水質(zhì)需要定期排污，定期補充新水污泥處理將冷水池排污水、過濾器和化學(xué)除油器反排洗水等直接排至調(diào)節(jié)池，對廢水統(tǒng)一處理，經(jīng)過濃縮池將污水濃縮至上下分層，上清液經(jīng)水泵抽走，進(jìn)一步利用，污泥送至泥漿槽，形成泥餅運走。2.2供水系統(tǒng)的基本特性系統(tǒng)采用變頻恒壓供水方式，變頻恒壓供水系統(tǒng)主要由PLC、三臺水泵電機、變頻器、壓力傳感器等組成。變頻器對電機的輸入電源供電的頻率特性進(jìn)行轉(zhuǎn)換，PLC在工作中會結(jié)合實際運行環(huán)境的情況，來控制整個系統(tǒng)。閉環(huán)調(diào)整所有設(shè)備的狀態(tài)，定時輪換改變?nèi)_水泵電機的工作狀態(tài)，以達(dá)到平衡水泵工作點的目的，從而調(diào)節(jié)出水口的實際流量值。變頻恒壓供水系統(tǒng)的優(yōu)點如下：恒壓供水的核心技術(shù)是通過使用變頻器改變電動機的頻率，使水泵的轉(zhuǎn)速發(fā)生改變，從而改變出水口的壓力，與依靠調(diào)節(jié)閥門來控制出水口的壓力相比，能使管道中的阻力降低，因此減少了截流損失的效能。水泵電機在變頻的工作情況下，用水量增加時，頻率升高，水泵電機的轉(zhuǎn)速變快；用水量減少時，頻率降低，水泵的轉(zhuǎn)速變慢，系統(tǒng)工作時的平均轉(zhuǎn)速下降，減少了水泵電機的磨損，延長了電動機的使用。能對水泵電動機實行軟停和軟起，并且可以消除水錘效應(yīng)（由于液體的動能，在直接啟動或者停止時對管網(wǎng)有很大的的沖擊力）；可以在設(shè)定的加速時間內(nèi)加速，避免電動機啟動時對電網(wǎng)造成波動，同時也可以避免水泵的突然加速對系統(tǒng)造成喘振。實現(xiàn)恒壓自動控制，自動化程度高，功能齊全且不人工頻繁操作，降低了人員的勞動成本，節(jié)省了資金。2.3實現(xiàn)恒壓供水的基本原理恒壓供水：顧名思義，恒壓就是保持壓力恒定，這里的壓力指的是管網(wǎng)中的水壓。通過變頻器設(shè)置一個壓力后，變頻器通過調(diào)節(jié)水泵的頻率也就是轉(zhuǎn)速來保持水壓的穩(wěn)定，水壓是通過壓力傳感器檢測出來的，它把壓力信號轉(zhuǎn)換為變頻器可以識別的電信號。當(dāng)管網(wǎng)中的壓力超過設(shè)置壓力時，變頻器的轉(zhuǎn)速開始慢慢下降，直到實際壓力與預(yù)設(shè)壓力值相等為止；當(dāng)管網(wǎng)中的壓力低于設(shè)置壓力時，變頻器的轉(zhuǎn)速再慢慢上升，知道實際壓力與設(shè)置壓力相等為止；當(dāng)實際壓力與設(shè)置壓力相等的時候，頻率就保持不變了，這就是恒壓。如果不用水的時候，就要用到變頻器的睡眠和蘇醒功能，睡眠條件有兩個：①實際壓力≥給定壓力+睡眠閾值；②當(dāng)前運行頻率下降到“下限頻率”運行，并持續(xù)了“下限頻率持續(xù)時間”設(shè)定的時間。睡眠就是變頻器進(jìn)入待機狀態(tài)，這時候變頻器沒有電流和電壓輸出，但是處于工作狀態(tài)，隨時能被喚醒。睡眠閾值是一個壓力值，是進(jìn)入睡眠的一個基本數(shù)值，可以理解為要進(jìn)入睡眠狀態(tài)的一個門檻，進(jìn)入睡眠的壓力值等于“設(shè)置壓力”加上“睡眠閾值”，比如設(shè)置的壓力是2.0公斤，睡眠閾值是0.1公斤，所以要滿足睡眠的第一個條件是“實際壓力”要大于等于2.1公斤。當(dāng)滿足睡眠的第一個條件后，頻率就會開始下降，如果一直降到“下限頻率”而且還維持了一段時間，再經(jīng)過一個“睡眠延遲時間”后，變頻器就會進(jìn)入睡眠狀態(tài)，水泵就會停止運行。水泵進(jìn)入睡眠狀態(tài)之后，由于管網(wǎng)是一個密封狀態(tài)，所以水壓是保持穩(wěn)定的。但是如果開始用水的時候水壓就開始下降了，這時候就要用到變頻器的蘇醒功能，水壓下降到設(shè)定壓力減去蘇醒閾值時，再經(jīng)過一個延遲時間就蘇醒，開始恢復(fù)正常工作，也就是：實際壓力＜給定壓力-蘇醒閾值。

第三章供水系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1下位機硬件設(shè)計3.1.1PLC選型西門子S7-200PLC是一種疊裝式結(jié)構(gòu)的小型PLC。它結(jié)構(gòu)緊湊、擴展性好、功能豐富、性價比高，目前已經(jīng)成為各種小型控制系統(tǒng)的理想控制器。S7-200PLC可以與各種功能模塊相連，組成不同控制功能的小型控制系統(tǒng)，還可以與計算機相連，構(gòu)成不同的控制網(wǎng)絡(luò)。S7-200PLC主要包括：CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226等幾種型號，其中CPU244XP集成了數(shù)字量和模擬量I/O模塊。CPUCPU作為PLC的核心的部件，有著強大的功能,CPU按系統(tǒng)程序接受冰存儲用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的工作方式采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并存入寄存器中，同時進(jìn)行診斷PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)以及程序的語法。進(jìn)入運行后，從用戶程序存儲器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令控制指揮電路。最終實現(xiàn)控制輸出、數(shù)據(jù)通信等功能。S7-200PLC主要包括：CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226等幾種型號。根據(jù)控制系統(tǒng)的實際情況和相關(guān)要求，選用CPU244XP型號。I/O模塊S7-200PLC的I/O模塊外部接線插接在前連接器的端子上，前連接器位于前蓋板后的凹槽中，更換模塊時塊只需要拆下前連接器，不用斷開前連接器上的外部連線，可以直接插到新的模塊上，可以節(jié)省重新接線花費的時間。I/O模塊負(fù)責(zé)CPU與現(xiàn)場設(shè)備的連接通信功能，I/O接口需要具備良好的絕緣性和抗干擾性。因此大多I/O接口會采用光電隔離、消抖動回路、多級濾波等措施來提高抗干擾性?，F(xiàn)在I/O模塊十分豐富，用戶可以根據(jù)需求配上發(fā)光二極管來顯示電路的運行狀況。模擬量輸入/輸出模塊模擬量輸入模塊有能將模擬量信號轉(zhuǎn)換為PLC能識別的數(shù)字量信號的作用。在工業(yè)控制中，經(jīng)常要對模擬量來進(jìn)行測量控制，常見的如壓力、溫度、流量等，這些量都CPU不能直接識別，需要進(jìn)行模擬量信號的變換標(biāo)準(zhǔn)為：電流信號一般為4-20mA，電壓信號一般變?yōu)?-5V或者0-10V。內(nèi)存：存儲程序和數(shù)據(jù)，包括RAM和ROM。PLC系統(tǒng)中存儲系統(tǒng)程序通常使用EPROM，用來監(jiān)控程序、模塊化子程序、系統(tǒng)參數(shù)等的存儲。系統(tǒng)程序存儲器的內(nèi)容用戶不能直接存取。用戶存儲器通常使用RAM，用來存儲用戶編輯的梯形圖等。如果程序不經(jīng)常修改的話可以寫入到EPROM中。存儲器的容量是以字節(jié)為單位的，產(chǎn)品的說明書上通常有存儲器的型號與容量，可以根據(jù)所需的容量來選擇存儲器的型號。3.1.2變頻器選型變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)原理的一種電動機調(diào)速及驅(qū)動設(shè)備，由于電動機的轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，變頻器可以把交流電轉(zhuǎn)換成不同頻率三相交流電來給電機使用，因此改變了電源的頻率，就可以改變對電動機的轉(zhuǎn)速。變頻器依靠內(nèi)部的絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）的開端來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率。另外，變頻器還有很多保護功能，如過流保護、過壓保護、過載保護等。變頻器主要用于異步電動機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，是重要的調(diào)速裝置。變頻器在現(xiàn)代的自動化工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。MM440變頻器主要用于傳送帶、風(fēng)機、泵類等負(fù)載，使用的電源可以是三相也可以是單相，電源的額定功率范圍大，可以從幾百瓦到幾十千瓦。采用模塊化設(shè)計，配置靈活，脈寬的調(diào)制頻率高，具有詳細(xì)的變頻器狀態(tài)信息和信息集成功能。3.1.3供水系統(tǒng)總體硬件設(shè)計供水系統(tǒng)的控制中心為S7-200PLC，在PLC中編寫PID控制程序，實現(xiàn)恒壓控制。PID的運算結(jié)果通過模擬量輸出端子進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)化，將數(shù)字量轉(zhuǎn)化為0-10V的電壓信號，然后將0-10V的電壓信號傳輸給MM440變頻器的模擬量輸入端子，作為變頻器的頻率給定值，控制水泵電動機的轉(zhuǎn)速，由轉(zhuǎn)速大小控制水管口壓力的大小REF_Ref7808\w\h[10]。變頻器的數(shù)字量輸出端子19與20設(shè)置為變頻器的下限頻率,21與22設(shè)置為變頻器的上限頻率，傳輸給PLC的數(shù)字量輸入端子，編寫軟件進(jìn)一步控制頻率的上下限，進(jìn)而控制水管壓力的上下限。如表3-1所示。表3-1I/O分配輸入輸出輸入地址元件作用輸出地址元件作用I0.0SB啟動按鈕Q0.1KM1變頻器運行I0.019、20端變頻器下限頻率Q0.2KM2M1變頻運行I0.221、22端變頻器上限頻率Q0.3KM3M1工頻運行ALW0SP壓力變送器Q0.4KM4M2變頻運行\(zhòng)\\Q0.5KM5M2工頻運行Q0.6KM6M3變頻運行AQW03、4端壓力模擬輸入PLC的數(shù)字量輸出端子Q0.0-Q0.6控制7個接觸器線圈，通過編寫程序控制Q0.0-Q0.6的通斷，從而控制水泵電機工作在工頻或者變頻狀態(tài)，實現(xiàn)變頻恒壓控制方式。如圖3-1所示。圖3-1水泵電機工作控制電路3.1.4恒壓供水系統(tǒng)主電路（1）當(dāng)需要的水量比較小時KM1得電閉合，變頻器就會啟動，控制KM2閉合，水泵電動機M1開始變頻運行。隨著需要的水量增加時，變頻器的運行頻率將會率先達(dá)到上限值，此時KM2會失電斷開，KM3會得電閉合，此時的水泵電動M1會工頻運行；當(dāng)KM4得電閉合后，水泵電動機M2變頻運行。電動機M2變頻運行5s后達(dá)到變頻器頻率上限，此時KM4將會斷開，KM5會得電閉合，水泵M2將會工頻運行；當(dāng)KM6得電閉合時，水泵電動機M3變頻運行，此時的電動機M1繼續(xù)保持工頻運行。（2）當(dāng)需要的水量逐漸減小時，電動機M3變頻運行達(dá)到變頻器的下限，此時的KM6會失電斷開，水泵電動機M3會停止運行，過5s后，KM5會失電斷開，KM4會得電閉合，水泵M2將會變頻運行，水泵電動機M1繼續(xù)保持工頻運行狀態(tài)。當(dāng)M2變頻運行達(dá)到變頻器的運行頻率下限的時候，KM4會失電斷開，此時水泵電動機M2停止運行；經(jīng)過5秒后，KM3又失電斷開，KM2得電閉合，電動機M1投入變頻運行[2]。如圖3-2所示。圖3-2工作電路圖3.1.5變頻器端子設(shè)置PLC與變頻器的連接是變頻調(diào)速控制系統(tǒng)中很重要的一部分。PLC控制變頻器的方式有很多種，最常見的是以下兩種:（1）開關(guān)指令信號接口：在PLC與變頻器調(diào)速控制系統(tǒng)中，變頻器的輸入信號通常是PLC開關(guān)輸出量，控制電動機的運行和停止、正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、分段頻率運行等。用PLC的數(shù)字量輸出點，若PLC為繼電器輸出，則可以直接連接到變頻器的啟動端子，若PLC是電壓輸出，則可經(jīng)繼電器轉(zhuǎn)變?yōu)闊o源觸點后接至啟動端子。PLC的輸出有繼電器型模塊和晶體管型模塊兩種。當(dāng)繼電器型輸出模塊使用時，可以采用阻容電路的連接方法來消除由于接觸不良而產(chǎn)生的誤動作。晶體管模塊輸出時，系統(tǒng)的可靠性會得到一定的保證，只需要考慮晶體管本身的因素。(2)模擬數(shù)值信號接口：可以使用模擬量輸入和模擬量輸出模塊，根據(jù)變頻器的型號以及具體的參數(shù)要求，選擇0-10V電壓信號或者4-20mA電流信號來作為模擬量輸出信號，從而控制變頻器的輸出頻率，變頻器的頻率反饋也可以選擇模擬量輸入進(jìn)行采集，形成閉環(huán)。變頻器的參數(shù)設(shè)置如表3-2所示。表3-2恒壓供水變頻控制系統(tǒng)MM440變頻器的參數(shù)設(shè)置參數(shù)號設(shè)定值說明P00033用戶訪問所有參數(shù)P01000功率以kW為單位，頻率為50HzP03001選擇異步電動機P0304380電動機的額定電壓（V）P03053電動機的額定電流（I）P030711電動機的額定功率（kW）P03090.94電動機的額定效率（%）P031050電動機的額定頻率（Hz）P03112950電動機額定轉(zhuǎn)速（r/min）P07002命令由端子排輸入P07011端子DIM1功能為ON，接通正轉(zhuǎn)P073153.2已達(dá)到最低頻率P073252.A已達(dá)到最高頻率P10002頻率設(shè)定通過外部模擬量給定P108010電動機運行的最低頻率（Hz）P108250電動機運行的最高頻率（Hz）P11205加速時間（s）P11215減速時間（s）

第四章供水系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1恒壓供水原理系統(tǒng)中采用PID調(diào)節(jié)功能的控制器可以使管網(wǎng)中的水壓保持恒定，變頻器可以根據(jù)給定的壓力信號和反饋的壓力信號來控制水泵的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到網(wǎng)管中水壓恒定目的。恒壓供水控制系統(tǒng)的工作原理如圖4-1所示。圖4-1恒壓供水控制系統(tǒng)的工作原理整個系統(tǒng)是閉環(huán)調(diào)節(jié)。可以通過安裝在管網(wǎng)上的壓力傳感器把管道中的水壓轉(zhuǎn)換為4-20mA的電流信號或0-10V的電壓信號，這些信號會送到PID調(diào)節(jié)器中，PID

調(diào)節(jié)器會對反饋的信號與給定的壓力信號進(jìn)行比較，PID調(diào)節(jié)器經(jīng)過PID運算后，將運算結(jié)果以標(biāo)準(zhǔn)信號的形式傳送給變頻器，用來當(dāng)作恒壓變頻供水系統(tǒng)中變頻器的給定信號REF_Ref8193\w\h[11]。恒壓供水控制系統(tǒng)中可根據(jù)實際中的情況來選擇變頻器控制水泵的方式進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計。為提高水泵的工作效率，節(jié)約用電，系統(tǒng)一般只用一臺變頻器控制多臺水泵電動機運行的控制方式。當(dāng)需要的水量小時，這時只有一臺水泵電動機進(jìn)行工作。隨著用水量的逐漸增加時，當(dāng)?shù)谝慌_水泵電動機的運行頻率達(dá)到上限時，這個時候讓第一臺水泵電動機保持在工頻運行的狀態(tài)，同時第二臺水泵電動機也開始進(jìn)入工作。如果兩臺水泵電動機仍然不能滿足戶用水量的要求，則按同樣的原理逐次臺加入水泵。當(dāng)需要的水量變少時，將運行的水泵電動機停止工作，使第一臺水泵電動機的運行狀態(tài)變?yōu)樽冾l運行REF_Ref8239\w\h[12]。4.2變頻恒壓供水控制程序現(xiàn)場的壓力信號通過壓力傳感器檢測，且通過變送器將壓力信號轉(zhuǎn)化為0-10V的電壓信號，將該電壓信號接至模擬量輸入模塊，模擬量輸入模具有A/D轉(zhuǎn)化功能，將電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，存于AIW0。將AIW0轉(zhuǎn)化為百分比存于VD100,作為PID運算的過程量。如圖4-2所示。圖4-2PID過程量運算PID運算的結(jié)果存于VD10,則VD10也是百分比表示，轉(zhuǎn)化為整數(shù)，存于AQW0，模擬量輸出模塊具有D/A轉(zhuǎn)化功能，將數(shù)字量轉(zhuǎn)為0-10V的電信號輸出，將電信號接至變頻器的模擬量輸入端子，作為頻率給定值。如圖4-4所示。圖4-3PID運算圖4-4運算結(jié)果初始化子程序的作用是，PLC上電掃描的第一個周期，將0.75賦值給比例P,將0.25賦值給積分I，將0.1賦值給D微分。實現(xiàn)恒壓控制。如圖4-5所示圖4-5恒壓控制

第五章總結(jié)與展望5.1總結(jié)本畢業(yè)論文的主要內(nèi)容是針對工業(yè)供水存在的問題，設(shè)計了一款以PLC為系統(tǒng)核心的供水系統(tǒng)，具有變頻、恒壓、自動控制等多項功能。恒壓供水系統(tǒng)的智能化是用一臺變頻器來控制三臺水泵電機的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)管網(wǎng)中的壓力，來達(dá)到恒壓供水，不再使用以前老舊的技術(shù)，系統(tǒng)智能化的設(shè)計使供水系統(tǒng)的性能得到提高，將手動控制和自動控制結(jié)合到一起使系統(tǒng)更加靈活、方便。系統(tǒng)采用用來采集實時數(shù)據(jù)的PID調(diào)節(jié)功能的控制器，PLC將這些采集來的控制信號處理過后傳送到變頻器，變頻器再根據(jù)控制信號所反饋的壓力值的大小關(guān)系，進(jìn)而調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。通過改變水泵的特性曲線來實現(xiàn)對水泵出水口水量的控制，保證供水系統(tǒng)的水壓恒定。系統(tǒng)具有安裝便捷、使用方便、安全可靠、節(jié)能、自動化程度高等優(yōu)勢。5.2展望社會科技智能化的發(fā)展，智能化供水成為供水系統(tǒng)中不可缺少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，將智能化算法逐步應(yīng)用于供水系統(tǒng)中，解決以往手動供水的困難，在大數(shù)據(jù)時代的展望下，結(jié)合恒壓供水控制、工業(yè)供水控制，如果可以在系統(tǒng)中加入遠(yuǎn)程無線通信模塊的話，可以實現(xiàn)通過無線網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)的傳輸采集，同時也可以使供水系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度、統(tǒng)一管理、診斷和維護變得更為智能便捷。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)更加的智能化和高速化，市場中各種元器件的性能的提高，信號采集的精度一天比一天更高，智能化供水系統(tǒng)將會進(jìn)入一個嶄新的階梯。

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