恒压供水的PLC控制系统的设计毕业设计论文.doc

毕业设计（论文）恒压供水的PLC控制系统的设计Water Supply PLC control system design 摘 要 本文介绍恒压供水基本原理及系统构成，说明了变频调速恒压供水自动控制系统由可编程控制器、内置PID变频器、水泵电机组、压力传感器、及控制柜等构成。PLC恒压供水的优点在于当管网流量变化时，能达到稳定供水压力和节能、安全、供水高品质等优点。 本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，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介绍。文章介绍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。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。关键词：变频器 PLC 恒压供水 PID1 Abstract This paper introduces the basic principle and system of constant pressure water supply, that the variable frequency speed constant pressure water supply automatic control system by programmable controller, built-in PID frequency converter, motor pump group, a pressure sensor, and control cabinet. Advantages of PLC constant pressure water supply is that when the pipe flow changes, the advantages can achieve the stable water supply pressure and energy saving, safety, water quality 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 data transmission 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, and then illustrates its general design, software implement and the measures of preventable disturbance in details. 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.Keywords: VF speed PLC constant pressure water supply PID目录摘 要1Abstract2第一章 绪论41.1课题的提出41.2恒压供水控制系统的基本控制策略41.3恒压供水系统特点41.4恒压供水的应用领域5第二章 恒压供水系统所需要的器件62.1可编程控制器62.1.2可编程控制器的组成62.1.3可编程控制器的工作原理72.1.4 可编程控制器的特点72.2变频器72.2.1变频器的简介72.2.2 变频器的基本组成82.2.4变频器的特点92.2.5 变频器关键参数的设定102.2.6 变频器的功能102.3PID调节及PID功能指令112.3.1 PID控制原理112.3.2 PID的调节功能122.3.3带PID回路调节器与PLC的控制方式12第三章 恒压供水系统的设计及编程133.1恒压供水系统的工艺过程及控制要求133.1.1 恒压供水系统的工艺过程133.1.2 控制要求133.2恒压供水系统的设计143.2.1控制系统的I/O信号分配143.2.2 电气控制系统原理图15第四章 恒压供水的系统调试及注意事项274.1系统调试274.2注意事项27第五章 总 结28参考文献29致 谢30 第一章 绪论 1.1课题的提出 众所周知，水是生产生活中不可缺少的重要组成部分,生产和生活都离不开水。但如果水源离用水场所较远,就需要管道的运输。而将水送到较远或较高的地方，管道中是需要有一定水压的，水压高了，才能将水输送到远处或较高的楼层。产生水压的设备是水泵，水泵转动的越快，产生的水压越高。 传统的供水方式（包括水箱/水塔供水和气压供水）。水箱/水塔供水称为重力供水，具有供水压力比例恒定和储水的功能。它是由位置高度形成的压力来进行供水的，为此需要建造水塔或将水箱置于建筑物的顶上。但是常常不能满足供水要求，难以满足不断增加的用水需求。同时在屋顶上形成很大的负重，增加了结构面积，也妨碍了美观。此外，屋顶水箱必须高出水面几米，建筑方面较难处理，而且投资周期长。但是，现在的恒压供水应以经济合理，技术先进，供水安全可靠为原则，利用交流变频器可以平滑连续的调节。交流变频器是改变交流电源频率的电力电子设备，输入三相工频交流电后，可以输出频率平滑变化的三相交流电。61.2恒压供水控制系统的基本控制策略 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。系统的控制目标是泵站总管的出水压力，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，从而达到压力稳定在设定的压力值。目前自动恒压供水系统应用的电动机调速装置均采用交流变频技术，而系统的控制装置采用PLC控制器或专用的供水控制系统。因PLC不仅可实现泵组、阀门的逻辑控制，并可完成系统的数字PID调节功能，可对系统中的各种运行参数、控制点的实时监控，并完成系统运行工况的CRT画面显示、故障报警及打印报表等功能，所以在一些高标准控制系统中被广泛使用。8在市政供水管网中：自动恒压供水系统具有标准的通讯接口，可与城市供水系统的上位机联网，实现城区供水系统的优化控制，为城市供水系统提供了现代化的调度、管理、监控及经济运行的手段。随着城市建设规模的不断扩大和生活水平的提高，加上居住小区推行一户一表供水以后，对市政管网供水的可靠性（压力、流量）要求越来越高，各种分散或集中加压设施也逐渐增多。11.3恒压供水系统特点 1、节电：优化的节能控制软件，使水泵实现最大限度地节能运行；   2、节水：根据实际用水情况设定管网压力，自动控制水泵出水量，减少了水的跑、漏现象；   3、 运行可靠：由变频器实现泵的软起动，使水泵实现由工频到变频的无冲击切换，防止管网冲击、避免管网压力超限，管道破裂。   4、 联网功能：采用全中文工控组态软件，实时监控各个站点，如电机的电压、电流、工作频率、管网压力及流量等。并且能够累积每个站点的用电量，累积每台泵的出水量，同时提供各种形式的打印报表，以便分析统计。   5、 控制灵活：分段供水，定时供水，手动选择工作方式。4   6、 自我保护功能完善：如某台泵出现故障，主动向上位机发出报警信息，同时启动备用泵，以维持供水平衡。万一自控系统出现故障，用户可以直接操作手动系统，以保护供水。1.4恒压供水的应用领域 1、 自来水供水、生活小区及消防供水系统，亦可用于热水供应、恒压喷淋等系统。 2、 工业企业生活、生产供水系统及工厂其它需恒压控制领域（如空压机系统的恒压供气、恒压供风）。各种场合的恒压、变压控制，冷却水和循环供水系统。 3、 污水泵站、污水处理及污水提升系统。 4、 农业排灌、园林喷淋、水景和音乐喷泉系统。 5、 宾馆、大型公共建筑供水及消防系统。 第2章 恒压供水系统所需要的器件2.1可编程控制器2.1.1 可编程控制器的定义 可编程控制器（Programmable logic Controller，简称PLC）是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。2.1.2可编程控制器的组成 可编程控制器一般由微处理器(CPU)、存储器(RAM、ROM)、输入输出接口(I/O)、编码器及电源等部分组成。 图2-1可编程控制器的基本结构框图2.1.3可编程控制器的工作原理1. PLC的工作方式PLC采用反复循环的顺序扫描工作方式，整个扫描过程可分为上电处理、自诊断处理、通信服务和程序扫描四个环节。2.PLC的工作过程PLC的工作过程可以分为三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。2 输入采样阶段 在程序执行之前，PLC将所有输入信号的状态（开或关、即1或0）读入到输入映像寄存器中，这称为对输入信号的采样，即输入刷新。接着转入程序执行阶段，在程序执行期间，即使输入信号的变化，输入映像寄存器的内容也不会改变，输入状态的变化只能在下一个工作周期的输入采样阶段才被重心读入。 程序执行阶段 PLC在程序执行阶段，总是按从左到右，自上而下的顺序对每条指令进行扫描。每执行一条指令时，所需要的输入元件状态或其他元件的状态分别由输入映像寄存器和元件映像寄存器中读出，而将程序执行结果随时写入到元件映像寄存器中，所以元件映像寄存器中的内容是随程序执行的过程变化的。 输出刷新阶段 整个程序执行完毕，将元件映像寄存器中所有输出元件的ON/OFF状态转存到输出锁存寄存器，再驱动用户输出设备（负载），这才是PLC的实际输出。注意，输入映像寄存器在采样时刷新；元件映像寄存器进行实行刷新；输出端子的通/断由输出锁存器决定。 2.1.4 可编程控制器的特点1. 可靠性高，抗干扰能力强2. 通用性强，使用方便3. 功能强，适用面广4. 编程简单，容易掌握5. 体积小、重量轻、功耗小2.2变频器 2.2.1变频器的简介变频器（Variable-frequency Drive，缩写：VFD），也称为变频驱动器或驱动控制器，可译作Inverter（和逆变器的英文相同）。变频器是可调速驱动系统的一种，是应用变频驱动技术改变交流电动机工作电压的频率和幅度，来平滑控制交流电动机速度及转矩，最常见的是输入及输出都是交流电的交流/交流转换器。 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，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。 变频器的应用范围很广，从小型家电到大型的矿场研磨机及压缩机。全球约1/3的能量是消耗在驱动定速离心泵、风扇及压缩机的电动机上，而变频器的市场渗透率仍不算高。能源效率的显著提升是使用变频器的主要原因之一。 变频器技术和电力电子有密切关系，包括半导体切换元件、变频器拓扑、控制及模拟技术、以及控制硬件及固件的进步等。 2.2.2 变频器的基本组成变频器通常分为4部分：整流单元、高容量电容、逆变器和控制器。整流单元：将工作频率固定的交流电转换为直流电。 高容量电容：存储转换后的电能。 逆变器：由大功率开关晶体管阵列组成电子开关，将直流电转化成不同频率、宽 度、幅度的方波。 控制器：按设定的程序工作，控制输出方波的幅度与脉宽，使叠加为近似正弦波的交流电，驱动交流电动机。2.2.3 变频器的工作原理 主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。11电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。 它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。 图22变频器工作原理图水泵电机多采用三相异步电动机，而其转速公式为： 式 (2.1) 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，三相异步电动机的调速方法有：(l) 改变电源频率(2) 改变电机极对数(3) 改变转差率 由式 (2.1) 可知，转速 n 与频率 f 成正比，只要改变频率 f 即可改变电动机的转速，当频率 f 在 0 50Hz 的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。连续调节电源频率，就可以平滑地改变电动机的转速。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。但是，单一地调节电源频率，将导致电机运行性能恶化。随着电力电子技术的发展，已出现了各种性能良好、工作可靠的变频调速电源装置，它们促进了变频调速的广泛应用。 改变电机极对数调速的调控方式控制简单，投资省，节能效果显著，效率高，但需要专门的变极电机，是有级调速，而且级差比较大，即变速时转速变化较大，转矩也变化大，因此只适用于特定转速的生产机器。改变转差率调速为了保证其较大的调速范围一般采用串级调速的方式，其最大优点是它可以回收转差功率，节能效果好，且调速性能也好，但由于线路过于复杂，增加了中间环节的电能损耗，且成本高而影响它的推广价值。2.2.4变频器的特点变频器具有过压、欠压、过流、过载、短路、失速等自动保护功能。能实现电机软起动，减小电气和机械冲击噪音，延长设备使用寿命。变频恒压供水系统主要有以下几个特点:(1)节能：变频调速恒压供水设备使整个供水系统始终保持最优工作状态节电率可达35%60% ，这一特点已被广大用户所认识并带来效益(2)占地面积小，投人少，效率高：设备结构紧凑占地面积少维护方便维护费用低投资省安装快如仅供几栋居民楼生活用水的小型供水设备在楼梯间楼梯下几平方米的地方即可安装。(3)配置灵活，功能齐全，自动化程度高。(4)由于变频恒压调速直接从水源供水，减少了原有供水方式的二次污染，大大降低水质污染的可能性：众所周知南方气候炎热潮湿细菌和微生物极易繁殖和滋生尤其是高位水箱很容易生红虫必须定期清洗改用变频调速恒压供水设备后只需一个低位水箱原来也有将水质污染降到最低限度。(5)通过通信控制，可以实现无人值守，节省了人力物力。2.2.5 变频器关键参数的设定Pr.79是操作模式选择，变频器的操作模式可以用外部信号操作，也可以用PU(旋钮、RUN键)操作。任何一种操作模式都可固定或组合使用。我们恒压系统采用了“2”只能执行外部操作。Pr.1 上限频率设置成50Hz。Pr.2 下限频率设置成25Hz。Pr.7 加速时间设置成3s。Pr.8 减速时间设置成3s。Pr.13 启动频率设置为10Hz。Pr.30是扩展功能显示选择，“0”仅显示基本功能，“1”显示全部参数，因为本系统用到很多端口，所以选择“1”。Pr.17 是运行旋转方向选择，“0”正转，：“1”反转。本系统仅抽水，所以选择“0”。Pr.52 是选择操作面板显示数据选择，“0”输出频率“1”输出电流“100”停止中设定频率/运行中输出频率。本系统要频率，所以选择“0”。Pr.60 RL端子功能选择，系统中要用到复位，所以设置为“10”：RES复位。Pr.73 是0-5V，0-10V选择，我们采用0-5V输出的压力传感器，所以设置为“0”：DC 0-5V输入。2.2.6 变频器的功能 1. 变频节能变频器节能主要表现在风机、水泵的应用上。为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时，都留有一定的富余量。当电机不能在满负荷下运行时，除达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费。风机、泵类等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，其输入功率大，且大量的能源消耗在挡板、阀门的截流过程中。当使用变频调速时，如果流量要求减小，通过降低泵或风机的转速即可满足要求。电动机使用变频器的作用就是为了调速，并降低启动电流。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC），这个过程叫整流。把直流电（DC）变换为交流电（AC）的装置，其科学术语为“inverter”(逆变器)。一般逆变器是把直流电源逆变为一定的固定频率和一定电压的逆变电源。对于逆变为频率可调、电压可调的逆变器我们称为变频器。变频器输出的波形是模拟正弦波，主要是用在三相异步电动机调速用，又叫变频调速器。对于主要用在仪器仪表的检测设备中的波形要求较高的可变频率逆变器，要对波形进行整理，可以输出标准的正弦波，叫变频电源。一般变频电源是变频器价格的1520倍。由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”，故该产品本身就被命名为“inverter”，即：变频器。变频不是到处可以省电，有不少场合用变频并不一定能省电。 作为电子电路，变频器本身也要耗电（约额定功率的3-5%）。一台1.5匹的空调自身耗电算下来也有20-30W,相当于一盏长明灯. 变频器在工频下运行，具有节电功能，是事实。但是他的前提条件是：第一、大功率并且为风机/泵类负载；第二、装置本身具有节电功能（软件支持）；第三、长期连续运行。这是体现节电效果的三个条件。除此之外，无所谓节不节电，没有什么意义。如果不加前提条件的说变频器工频运行节能，就是夸大或是商业炒作。知道了原委，你会巧妙的利用他为你服务。一定要注意使用场合和使用条件才好正确应用，否则就是盲从、轻信而“受骗上当”。 2. 功率因数补偿节能 无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。 3. 软启动节能电机硬启动对电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。11而使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。从理论上讲，变频器可以用在所有带有电动机的机械设备中，电动机在启动时，电流会比额定高5-6倍的，不但会影响电机的使用寿命而且消耗较多的电量.系统在设计时在电机选型上会留有一定的余量，电机的速度是固定不变，但在实际使用过程中，有时要以较低或者较高的速度运行，因此进行变频改造是非常有必要的。变频器可实现电机软启动、补偿功率因素、通过改变设备输入电压频率达到节能调速的目的，而且能给设备提供过流、过压、过载等保护功能。2.3PID调节及PID功能指令2.3.1 PID控制原理 根据反馈原理：要想维持一个物理量不变或基本不变，就应该引这个物理量与恒值比较，形成闭环系统。我们要想保持水压的恒定，因此就必须引入水压反馈值与给定值比较，从而形成闭环系统。但被控制的系统特点是非线性、大惯性的系统，现在控制和PID相结合的方法，在压力波动较大时使用模糊控制，以加快响应速度；在压力范围较小时采用PID来保持静态精度。10这通过PLC加智能仪表可时现该算法，同时对PLC的编程来时现泵的工频与变频之间的切换。实践证明，使用这种方法是可行的，而且造价也不高。要想维持供水网的压力不变，根据反馈定理在管网系统的管理上安装了压力变送器作为反馈元件，由于供水系统管道长、管径大，管网的充压都较慢，故系统是一个大滞后系统，不易直接采用PID调节器进行控制，而采用PLC参与控制的方式来实现对控制系统调节作用。2.3.2 PID的调节功能 由压力传感器反馈的水压信号(4-20mA或0-5V)直接送入PLC的输入口，输入信号同设定的压力值，通过PID比较计算后，确定需切换泵的数量和变频泵的运行频率，系统参数在实际运行中不断，使系统压力始终稳定在设定的范围内。 2.休眠功能 系统运行时经常会遇到用户用水量较小或不用水(如夜晚)的情况，为了节能，该系统专用设置了可以使水泵暂停工作的“休眠”功能，当变频器频率输出低于其下限时，主泵停止工作(处于休眠状态)，休眠水泵启动，进行补水。 “休眠值”变频器输出的下限频率和“休眠确认时间”可通过变频器参数设置。当变频器的输出频率低于休眠值的时间时变频器继续工作，当变频器的输出频率高于休眠值的时间时变频器将进入休眠状态。“唤醒值”由供水压力下限启动，当供水压力低于下限值时由PLC发出指令唤醒变频器工作。2.3.3带PID回路调节器与PLC的控制方式 该方式变频器的作用是为电机提供可变频率的电源。实现电机的无级调速，从而使管网水压连续变化。传感器的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的水压期望值。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控制程序的计算，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。 由于变频器的转速控制信号是由可编程控制器或PID回路调节器给出的，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，输出接口的可编程控制器价格很高，这无形中就增加了供水设备的成本。若采用带有模拟量输入，数字量输出的可编程控制器，则要在可编程控制器的数字量输出口端另接一块PWM调制板，将可编程控制器输出的数字量信号转变为模拟量。7这样，可编程控制器的成本没有降低，还增加了连线和附加设备，降低了整套设备的可靠性。如果采用一个开关量输入，输出的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，输出的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控制信号的产生和输出就成为降低给水设备成本的一个关键环节。第三章 恒压供水系统的设计及编程3.1恒压供水系统的工艺过程及控制要求3.1.1 恒压供水系统的工艺过程以下介绍一个以三台泵组构成的生活、消防双恒压无塔供水系统的实例。如图3-1所示，市网自来水用高低水位控制器EQ来控制注谁阀YV1，自动把水注满储水水池，只要水位低于高水位，则自动往水池注水。水池的高/低水位信号也直接送给PLC，作为高/低水位报警。为了保证供水的连续性，水位上下限传感器高低距离较小。生活用水和消防用水共用三台泵，平时电磁阀YV2处于失电状态，关闭消防管网，三台泵根据生活用水的多少，按一定的控制逻辑运行，维持生活用水低恒压。当有火灾发生时，电磁阀YV2得电，关闭生活用水管网，三台泵供消防用水使用，并维持消防用水的高恒压值。火灾结束后，三台泵再改为生活用水。3图3-1.生活、消防双恒压无塔供水系统3.1.2 控制要求对三泵生活、消防双恒压供水系统的基本要求是：（1）生活供水时系统为低恒压值运行；消防供水时系统为高恒压值运行。（2）三台泵根据恒压的需要，采取“先开先停”的原则接入和退出。（3）在用水量小的情况下，如果一台泵连续运行时间超过3h，则要切换下一台泵，避免某一台工作时间过长。（4）从经济性考虑，三台泵只配用一台变频器，但都要有软启动性能。（5）要有完善的报警功能。（6）泵的操作要有手动控制功能，以便在火灾、应急或检修时临时使用。3.2恒压供水系统的设计3.2.1控制系统的I/O信号分配 表3-1 I/O信号分配表信号名称符号I/O地址输输入信号手动、自动消防信号SA1X0水池水位下限信号SL-LX1水池水位上限信号SL-HX2变频器报警信号SL-UX3消铃SB9X4试灯SB10X5测取水压Up模拟量输入通道1输输出信号1号泵工频运行接触器及指示HL1Y01号泵变频运行接触器及指示HL2Y12号泵工频运行接触器及指示HL3Y22号泵变频运行接触器及指示HL4Y33号泵工频运行接触器及指示HL5Y43号泵变频运行接触器及指示HL6Y5生活/消防供水转换YV2Y10水池水位下限报警HL7Y11变频器故障报警HL8Y12火灾报警HL9Y13报警HAY14变频器复位控制KAY15控制变频器频率电压信号V模拟量输出模块电压通道3.2.2 电气控制系统原理图控制系统主电路图3-2 控制系统主电路如图3-2，M1,M2,M3为三台电动机，接触器KM1,KM3,KM5分别用于M1,M2,M3的工频运动，接触器KM2,KM4,KM6分别控制M1,M2,M3的变频运动，FR2,FR1,FR3分别为三台水泵的电动机过载保护用的热继电器。5 系统控制电路图 如图3-3为电控系统控制电路图。SA为手动/自动运行的转换开关，（1位时为手动，2位时为自动）。图中按钮SB1-SB8控制三台泵的启动/停止和电磁阀YV2的通/断；自动运行时，系统在PLC程序下运行。图3-3 电控系统控制电路 PLC输入输出设备的接线图3-4为PLC及扩展模块外围接线图。火灾时，火灾信号SA1被触动，X000为1。本例忽略了以下因素：9（1） 直流电源容量。（2） 电源方面的抗干扰措施。（3） 输出方面的保护措施。（4） 系统保护措施。 图3-4 恒压供水控制系统PLC输入输出设备的接线 上电初始化调初始化子程序生活/消防供水压力给定值设定上电和故障结束时重新激活变频泵号存储器变频器频率上限时增泵滤波符合增泵条件时，工频泵运行数加1频率下限时，减泵滤波符合减泵条件时工频泵运行数减1变频增泵或换泵时置位M203.2.3 恒压共水系统程序的设计复位变频器频率为软启动做准备产生关断当前变频泵脉冲信号变频泵号加1产生当前泵工频启动脉冲信号产生下一台泵变频运行启动信号变频工作泵的泵号转移一台变频泵运行持续时间判断3h时间到，则产生下一台泵的变频启动信号有工频泵运行时，复位D1901号泵变频运行控制逻辑2号泵变频运行控制逻辑3号泵变频运行控制逻辑1号泵工频运行控制逻辑2号泵工频运行控制逻辑3号泵工频运行控制逻辑火灾时，阀YV2打开水池低水位信号处理水池水位下限信号变频器故障信号灯水灾指示灯水池水位下限故障消铃逻辑变频器故障消铃逻辑火灾消铃逻辑报警电铃故障信号及故障处理结果主程序结束3-6双恒压供水系统控制的梯形图程序中使用的PLC机内编程元件及功能见表3-2 表3-2 程序中使用的PLC机内编程元件及功能 器件地址功能器件地址功能D100目标值T37工频泵增泵滤波时间控制D102检测值T38工频泵减泵滤波时间控制D110采样时间T39工频/变频转换逻辑控制D111动作时间M10故障结束脉冲信号D112输入滤波常数M11泵变频启动脉冲D113比例增益M12减泵脉冲D114积分时间M13换泵变频启动脉冲D115微分增益M14复位当前变频泵运行脉冲D116微分时间M15当前泵工频运行启动脉冲D150变频运行频率下降值M16下一台泵变频启动脉冲D160生活供水变频运行频率上限值M20泵工频/变频转换逻辑控制D162消防供水变频运行频率上限值M21泵工频/变频转换逻辑控制D180PID调节结果存储单元M22泵工频/变频转换逻辑控制D182变频工作泵的泵号M30故障信号汇总D184工频运行泵的总台数M31水池水位下限故障逻辑D190换泵时间存储器M32水池水位下限故障消铃逻辑T33工频/变频转换逻辑控制M33变频器故障消铃逻辑T34工频/变频转换逻辑控制M34火灾消铃逻辑第4章 恒压供水的系统调试及注意事项4.1系统调试（1） 将恒压供水系统程序输入PLC，运行调试并验证程序的正确性。2（2） 按图3-4完成PLC外部硬件接线，并检查接线是否正确。（3） 确认控制系统及程序正确无误后通电试车。1）倒泵功能如预期所料，三台水泵能在一定的运行时间内进行切换（即“倒泵功能”）。（2）高/低恒压泵的工作状态在低恒压时，三台泵是按一定运行时间进行切换，且都是变频运行。在中恒压时，开始的变频泵停止，自动切换到工频；另外在开启下一台泵的变频运行。在高恒压时，系统自动把2台泵切换到工频状态运行，剩余的一台泵通过变频器，使之处于变频状态运行。（3）其他方面的调试通过SA能够把自动改为手动，三台泵也能通过变频器来达到软启动的效果。在报警方面，也能如要求实现。124.2注意事项(1）PLC程序中各参数在出厂前已调整合适，请用户不要自行更改。(2）设备停止使用时，应先关闭电源开关，然后再关闭气源开关。(3）电气系统需接地良好，以防外界干扰电脑引起误动作。第五章 总 结 本文阐述的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。 感谢魏老师在论文的撰写过程中给予的关心和帮助，他在论文撰写初期从整个系统介绍、系统模型到设计方案给予了我莫大的帮助，而且在论文撰写过程中，从设计方案确立初期到系统设计进入正轨，他提供了大量相关资料，老师对问题的独到见解和敏锐的洞察力拓宽了学生的思路，使学生受益匪浅。在课题研究过程中还得到了同学的帮助，正是在老师和同学的大力支持和帮助下，我才得以顺利完成论文，在此一并表示深深的谢意 经过2个多月的基于PLC的恒压供水控制系统的设计，我对变频器与PLC联合使用有了更深的了解，我对的PLC编程有了进一步的提高，让我对自己所学专业有了更好的巩固。通过学习并熟练掌握这个控制系统，对我今后的工作有十分重要的意义。参考文献【1】李俊秀.可编程控制器应用技术.北京：化学工业出版社，2008.7【2】周志敏、周纪海、纪爱华等.变频调速系统.北京：电子工业出版社，2008.5【3】郁汉琪.电气控制与可编程控制器应用技术.南京：东南大学出版社,2003.【4】康梅、朱莉、陈山等.变频器使用指南.北京：化学工业出版社，2008.10【5】沈祥华等.变频恒压供水系统节能分析.北京：化学工业出版社，2007.7【6】高勤.可编程控制器原理及应用（三菱机型）.北京：电子工业出版社，2006【7】蔡红斌.电气与PLC控制技术.北京：清华大学出版社，2007【8】康梅、朱莉、陈山等.变压器使用指南.北京：化学工业出版社，2008.10【9】吴忠智等.调速用变频器及配套设备选用指南.北京：机械工业出版社，2000【10】满永奎等.通用变频器及其应用.北京：机械工业出版社，1999【11】王建民.变频调速恒压供水系统在住宅区供水中的应用.工业用水与废水，2004.4.【12】垄仲华.三菱FX/Q系列PLC应用技术.北京：人民邮电出版社，2006致 谢 通过本