1、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、毕业设计（论文）题目：基于 PLC 控制的恒压控制供水系统设计 、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 、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
2、，完成论文的终稿 、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
3、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 月北 京 航 空 航 天 大 学 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 I 页基于 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
4、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。关键词：PLC ，变频调速，PID 控制，恒压供水北 京 航 空 航 天 大 学 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 II 页Design Of Constant Pressure Water Supply Control System Based On PLCAbstractAccording to the design of city water supply requirements, designed a system based on variable frequency speed constant pressu
5、re water supply system controlled by PLC. The system is composed of PLC, inverter, water pump,pressure transmitter form.The system uses the frequency converter to realize the variable frequency speed control of three-phase motor pump, using “open first principle ofswitching operation of the pump to
6、stop“. The pressure sensor to detect thepressure signal into PLC, and compared with the set value for PID operation,so as to control the inverter output voltage and frequency, and then change the speed and volume of water supply pump motor. So that the pipe network water pressure is always kept in a
7、 near set value, so as to realize the constant pressure water supply.Key words: PLC; Frequency control; PID control; Constant pressure water supply北 京 航 空 航 天 大 学 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 III 页目 录1 绪论.41.1 课题背景及意义41.2 变频恒压供水系统的国内外研究现状41.3 本课题主要研究内容52 恒压供水系统总体方案设计.52.1 系统的主要结构及组成.52.2 PLC 概述及其系统组成.62.3 变频器简介
8、及选型.62.3.1 变频器简介.62.3.2 变频器的基本结构73 系统硬件选择及系统电路设计.93.1 硬件选择.93.2 系统主电路分析及其设计.123.3 系统控制电路分析及其设计.123.4 PLC 的 I/O 端口分配及外围接线图.154 系统的软件设计184.1 系统软件设计分析.184.2 PLC 程序设计 .194.3 PID 控制器参数整定.26结论.29致谢.30参考文献.31北 京 航 空 航 天 大 学 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 4 页1 绪论1.1 课题背景及意义城市中各类小区的供水系统是小区众多基础设施当中的一个重要组成部分。由于传统的小区供水方式具有各自
9、不同的缺陷，如恒速泵加压供水方式无法对供水管网的压力做出及时的反应，水泵的增减都依赖人工进行手工操作，供水机组运行效率低、耗电量大，电动机硬启动易产生水锤效应等缺点，传统供水系统的工作性能直接影响到小区居民的正常生活。另一方面，由于供水的随机性，采用传统方法供水难以保证实时，水泵的选择往往是由最大供水确定，而最高水位时间短，不仅泵效低，水压不稳定，造成了浪费大量电力，远远不能满足生活和生产需要。随着电力电子技术和计算机技术的发展，变频调速供水系统由于成本低，施工简便，节能效果显着，自动化控制，无二次污染，已被越来越广泛的应用。PLC性能稳定，成本低，功能强大，编程方便的特点，采用变频控制技术相
10、结合，设计了基于可编程控制器的变频调速供水系统。该设计以最小的投资体制，实现了多功能供水系统要求。在提倡节能减排的今天，具有很好的经济和社会意义。1.2 变频恒压供水系统的国内外研究现状从查阅的资料的情况来看，国外的恒压供水系统在设计时都采用一台变频器只带一台水泵的方式，几乎没有用一台变频器拖动多台水泵的情况，因而投资成本高。随着变频技术的发展和变频恒压供水系统的稳定性提高，国外厂家开始重视并推出具有恒压供水功能的变频器，日本 Samc 公司，就推出了恒压供水基板，备有“变频泵固定方式”和“变频泵循环方式”两种模式。它将 PID 调节器和 PLC 可编程控制器等硬件集成在变频器控制基板上，通过
11、设置指令代码实现 PLC 和 PID 等电控系统的功能，只要搭载配套的恒压供水单元，便可直接控制多个内置的电磁接触器工作。虽然这些设备采用微型电路结构，降低设备成本，但缺乏灵活性输出接口，系统的动态性能和稳定性不高，和其他监测系统和组态软件是很难实现数据通信，带负荷能力的限制，所以在实际使用的范围将是有限的。北 京 航 空 航 天 大 学 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 5 页由此可以看出，国内和国际研究变频调速恒压供水系统中，在与现代控制技术，网络和通信技术系统相结合，闭环压力控制方面做的是不够的。因此，需进一步研究，以提高恒压供水系统的性能，使其能更好地应用于生活和生产实践。1.3 本课
12、题主要研究内容本课题从实际应用出发，针对一般系统中存在的几个缺陷，设计出了基于 PLC 的变频调速恒压供水系统，具有以下优点：（l）系统具有较高的恒压精度。（2）系统能长时间稳定可靠运行。（ 3）有友好的用户操作界面。2 恒压供水系统总体方案设计2.1 系统的主要结构及组成本设计中，系统的控制机构由 PLC 和通用变频器构成，系统的整体结构如图 2-1所示。可以看出，水泵拖动机组供水管道水泵机组的控制单元以及信号检测环节构成生活小区的供水系统。图 2-1 中，液位检测机构把测量的水箱水位信号送入到变频控制柜，经过 PLC 程序的运算处理，输出运行与停止控制信号，控制水泵启动与停止工况的转换。图
13、2-1 生活小区公示系统示意图用 户M压 力 变 送 器变 频 器PLC(含 ID)液 位 变 送 器水 池 水 泵 机 组管 网 压 力 信 号报 警 信 号水 池 水 位 信 号北 京 航 空 航 天 大 学 毕 业 设 计 (论 文 ) 第 6 页2.2 PLC 概述及其系统组成PLC 是一种数字运算操作的电子系统，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，逻辑运算，顺序控制，定时可编程记忆，计数等面向用户的指令，通过数字输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器和外部设备和工业控制系统轻松地联成一个整体 ，以扩大其功能设计的原则。图2-2 可编程控制器的基本结构。PLC 有着其它工业控制设备难具备的优点:高可靠性，丰富的 I/O 接口模块，采用模块化结构，编程方便，易于使用。2.3 变频器简介及选型2.3.1 变频器简介交流变频器是微计算机及现代电力电子技术高度发展的结果。微计算机是变频器的核心，电力电子器件构成了变频器的主电路。我们知道，从发电厂送出的交流电的频率是恒定不变的，在我国是每秒 50Hz。而交流电动机的同步转速 PfN1160式中 -同步转速，r/min； -定子频率，Hz； -电机的磁极对数。1N P
