恒压供水系统的PLC控制系统设计_恒压供水plc控制系统

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基于PLC的变频调速恒压供水系统

摘要

随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。

本设计是针对居民生活用水/消防用水而设计的。由变频器、PLC及PID调节器组成控制系统，调节水泵的输出流量。电动机泵组由三台水泵并联而成，由变频器或工频电网供电，根据供水系统出口水压和流量来控制变频器电动机泵组之间的切换及速度，使系统运行在最合理的状态，保证按需供水。

本文介绍了采用PLC控制的变频调速供水系统，由PLC进行逻辑控制，由变频器进行压力调节。在经过PID运算，通过PLC控制变频与工频切换，实现闭环自动调节恒压供水。运行结果表明，该系统具有压力稳定，结构简单，工作可靠等优点。

关键词：变频调速 ； 恒压供水； PID调节； PLC

ABSTRACT With the rapid development of social economy, it demands the better of water supply' s quality and reliability of water supply system.Meanwhile energy resources are seriously lack.So it is inevitable tendency to design water supply system which has high function and saves on energy well, with help of advanced technique of automation, control and communication.At the same time this system can adapt different water supply fields.It is very important of the Water Supply System in Constant Preure for the water supply in industrial and citizen existence.It is consist of the variable frequency and speed regulation, PLC, PID control system for the control system.It controls the outcome of the pumps.The generator pumps are consist of parallel three pumps, and the power come from variable frequency and speed regulation or power grid.According to the water supply of constant preure’s outcome water pre and flux, the control system control the variable frequency and speed regulation, parallel pumps’ speed and cut over, cause the system move in the best rational situation, aure according to wants supply water.This design has many merits such as save energy.In this paper, the control principle of VVVF providing-water system is introduced, PLC is used to carry on logic control and invertered to modulate preure．Through PID control principle.We realize Closed-loop control in VVVF Providing-water System.The result indicates that the system has the stable preure, simple structure, and reliable work.Keywords： variable frequency and speed regulation； water supply of constant preure； PID control system； PLC

目录

摘要……………………………………………………………….…..I ABSTRACT ……………………………………………………………..II 绪论……………………………………………………………….…..1 1.1变频恒压供水产生的背景和意义 ……………………….………1 1.2变频恒压供水系统的国内研究现状…………………….……… 3 1.3课题来源及本文的主要研究内容 ……………….………………4

1.4本论文中所做的工作…………………………………………….错误！未定义书签。2 恒压供水系统的基本构成 ……………………………...……………6 3 变频器和压力传感器 ……………………………...…………………8 3.1 变频器的基本结构 ………………………………………………8 3.2 变频器的分类及工作原理 ……………………………………..11 3.3 变频器的操作方式及使用 ………………………..……………12 3.4 变频器硬件选择 ………………………………………………..13 3.5 压力传感器 ……………………………………………………..14 4 PLC选择及应用 ………………………………………….…………16 4.1 PLC在恒压供水泵站中的主要任务 ……………….…….……16 4.2 PLC模拟量扩展单元的配置及应用 ……………………..……16 4.2.1 模拟量输入模块的功能及与PLC系统的连接………….17 4.2.2 模拟量输入模块缓冲存储器（BFM）的分配…….….… 17 4.2.3 模拟量输出模块的功能及PLC系统连接 …………...…19 4.2.4 模拟量输出模块的偏置、增益及分配 ……………..….…21 5 PID控制器的设计 ………………………………………...………22 5.1 PID控制算法及特点 ………………………………………...…22 5.2 PID参数整定的相关原则…………………………...………… 24 5.3 PID指令的使用注意事项 ………………………………...……25 5.4 PID回路类型的选择 ……………………………………...……26 5.5 正作用或反作用回路 …………………………………………..26 6 系统的设计…………………………………….…………………… 28 6.1 系统要求…………………………………………………..…… 28 6.2控制系统的I/O及地址分配……………………………………28 6.3 PLC系统选型……………………………..…………………… 30 6.4 电气控制系统原理图…………………………………..……… 30 6.4.1主电路图…………………………………………………… 30 6.4.2 控制电路图 ……………………………………...…………32 6.5 系统程序设计 …………………………………………..………34 6.5.1由“恒压”要求出发的工作泵组数量管理 ………………34 6.5.2 多泵组泵站泵组管理规范 ……………………………….34 6.5.3系统流程图设计 ……………………………………………34 6.5.4程序的结构及程序功能的实现 ………………….………...36 6.5.5系统的运行分析 ……………………………..……………..38 致谢 …………………………………………………………………….39 绪论

随着社会经济的迅速发展，水对人民生活与工业生产的影响日益加强，人民对供水的质量和供水系统可靠性的要求不断提高。把先进的自动化技术、控制技术、通讯及网络技术等应用到供水领域，成为对供水系统的新要求。

变频恒压供水系统集变频技术、电气技术、现代控制技术于一体。采用该系统进行供水可以提高供水系统的稳定性和可靠性，方便地实现供水系统的集中管理与监控；同时系统具有良好的节能效果，这在能量日益紧缺的今天尤为重要，所以研究设计该系统，对于提高企业效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的现实意义

变频调速恒压供水设备以其节能、安全、高品质的供水质量等优点，使供水行业的技术装备水平从90年代初开始经历了一次飞跃。恒压供水调速系统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。

变频恒压供水自动控制系统工作原理如下：

系统正常运行时，用户用水管网上的压力传感器对用户的用水水压进行数据采样，并将压力信号转换为电信号，传输至PID调节器，然后与用户设定的压力值进行比较和运算，并将比较和运算的结果转换为频率调节信号和水泵启动台数信号分别送至变频器和可编程控制器（PLC）；变频器据以调节水泵电机的电源频率，进而调整水泵的转速；可编程控制器械根据PID调节器传输过来的水泵启动台数信号控制水泵的运转。通过对水泵的启动和停止台数及其中变频泵转速的调节，将用户管网中的水压恒移稳于用户预先设计的压力值，使供水泵组“提升”的水量与用户管网不断变化的用水量保持一致，达到“变量恒压供水”的目的。

以下矢量变频器在某市市政供水工程中的应用系统由可编程控制器，变频器和电动机组成，采用可编程序控制器（PLC）控制变频调速器，具有控制水泵恒压供水的功能。通过安装在管网上的压力传感器，把水压转换成4～20mA的模拟信号，通过PLC内置的PID控制器，来改变电动水泵转速。当用户用水量增大，管网压力低于设定压力时，变频调速的输出频率将增大，水泵转速提高，供水量加大，当达到设定压力时，电动水泵的转速不在变化，使管网压力恒定在设定压力上；反之亦然。这样通过闭环PID控制就达到恒压供水的目的。当电机出现故障（即：过压、过流、过载、电机过热保护）后，系统会自动停止运行，当系统恢复后，再重新按操作步骤