毕业设计(论文)( 燕山大学).doc

1、燕山大学 毕业设计论文1【摘要】本论文结合现状，介绍了一种基于可编程控制（PLC）和变频器控制的变频恒压供水系统的构成和工作原理。该系统采用变频调速方式自动调节水泵电机转速，根据用水量的大小由 PLC控制工作泵数量的增加或减少，从而实现恒压供水，在用水低谷时降低电能损耗。变频器故障时仍能自动运行，保证不间断供水，同时故障消除后能自启动，实现无人值守全自动运行。本文还包括 I/O口的分配，I/O 点数的确定，PLC、变频器、传感器的选型及特点。并且设计绘制系统控制电路图等几个环节。关键词： 可编程控制器 变频器 恒压供水燕山大学 毕业设计论文2【Abstract】On the basis of

2、analyzing status in waterworks in our country, the composition and operational principle of an automatic frequency conversion constant pressure water supplying system based on PLC and frequency convertor with serial communication are introduced in this article. The system adopts frequency conversion

3、 speed regulating measure to adjust rotating speed of the motors of water pump，and to keep the press constant .This system can startup the little pump at the vale of using water to saving power. System can still operates automatically with failure of frequency conversion to obtain uninterrupted wate

4、r supply and can be auto startup after system recovery , this creates the possibility of fully automatic operation.,including I/O port distribution, check the number of I/O , design and mapping the control circuit map .Key words: PLC Frequency Convertor Constant Pressure Water Supply燕山大学 毕业设计论文3引 言日

5、常的生活用水经常随时间而变化的，因季节、昼夜相差很大，因此用水和供水的不平衡集中表现在水压上，即用水多而供水少则水压低，用水少而供水多则水压高。保持供水压力可以保持供、用水的平衡。以往采用水箱和水塔或气罐加压方法，往往容易造成水的二次污染、造成水质不好。由于电力电子技术的发展，变频调速技术在水塔自动恒压供水方面获得了广泛的应用。在供水系统中，当用水量需要变化时，传统的调节方法是通过人工改变阀门的开度来调整, 这种情况往往会造成用水高峰期时供水压力不足，用水低峰期时供水压力过高，不仅十分浪费能源而且存在事故隐患（例如压力过高容易造成爆管事故） 。因此在一些用水量变化大，水压控制要求高，而流量完全

6、由用户决定的供水系统，采用可编程控制器（PLC）控制的自动变频调速恒压供水系统则显得尤为重要，因为它的控制装置采用 PLC 控制，PLC 不仅可实现泵组、阀门的辑控制，并可以完成系统的数字 PID 调节功能，可对系统中各种运行参数，控制点实时监控，并完成系统故障报警功能等。另外，PLC 控制的自动恒压供水系统还具有标准的通讯接口，可与城市供水系统上位机进行联网，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。我这次毕业设计课题是基于 PLC变频恒压供水系统, 系统采用变频调速方式自动调节水泵电机转速或加、减泵。采用先启先停方式,自动完成泵组软启动及无冲

7、击切换,使水压平稳过渡. 变频器故障时系统让可运行, 保证不断供水. 系统断电恢复后可自动启动. 采用硬件/软件备用 ,使各泵进行轮休, 延长了设备的机械使用寿命. 系统能够对供水系统进行自动控制，有效的降低能耗，保持系统维持在最佳运行状态，提高生产管理水平。在本次的设计中先后介绍了系统工作的过程以及原理，系统设计的步骤、流程以及最后实施的应用效果，另外作者也对各个重要的元器件进行了详细的选型。由于编者水平有限，书中难免有疏误与缺点，恳切希望读者批评指正。编者2012-4-20 燕山大学 毕业设计论文4目 录1 恒压供水系统设计方案分析 51.1 系统介绍 51.1.1 恒压供水系统的定义 .

8、51.1.2 恒压供水系统的组成 .51.1.3 恒压供水系统的工作原理 .51.1.4 恒压供水的意义 .61.2 系统需要实现的功能（控制要求） 61.3 恒压供水系统的设计要点 72.系统的设备选择与设计 72.1 变频器： 72.1.1 变频器的简介 .82.1.2 变频器的选择 .82.1.3 变频器的技术参数 .82.2 控制器： 92.3 PLC： 92.3.1 概述 92.3.2 PLC 选型 102.4 压力传感器 103. 恒压供水系统主电路的设计 .114 恒压供水系统控制电路的设计 .114.1 硬件设计 124.1.1 I/O 地址分配 124.1.2 PLC 的接线

9、图 124.2 系统的软件设计 134.2.1 手动、自动和停水操作模式 134.2.2 控制原理 .144.2.3 切泵工作过程 .144.2.4 程序设计 .145 联机调试 .21结 束 语 22文 献 23燕山大学 毕业设计论文51 恒压供水系统设计方案分析 为了更加合理的完成恒压供水系统的设计，本章节内容重点对此系统进行了方案的分析。具体的分析来分别论述。1.1 系统介绍1.1.1 恒压供水系统的定义恒压供水系统时指用户端不管用水量的大小，总保持管网中水压基本恒定。这样既可满足各部位的用户对水的需要，又使电动机空转。造成电能的浪费。为实现上述目标，需要变频器根据给定压力信号和反馈压力

10、信号调节水泵转速，并通过 PLC自动调整泵的运行台数，完成供水压力的闭环控制。1.1.2 恒压供水系统的组成根据设计的条件，该系统主要有 3台水泵、一台变频器、一台 PLC、模拟量输入、输出单元、压力传感器、多个电动闸阀、电动蝶阀等组成。泵机原理图如图 1-1。图 1-1 供水泵机系统原理图1.1.3 恒压供水系统的工作原理在图 1-1中，PLC 和模拟量输入输出单元和传感器组成闭环控制系统。在供水系统中总出水管上安装压力变送器检测出水压力，在蓄水池中安装液位变送器，PLC 具有模拟量输入检测模块，检测压力变送器和液位变送器输出的 4-燕山大学 毕业设计论文620mA信号，将检测的压力信号与设

11、定的压力信号经过 PID运算后，通过控制变频器的输出频率来调整电动机的转速，保持供水压力的恒定，PLC 控制各台水泵的运行状态(如工频运行、变频运行及停止等)，从而控制水泵的运行台数，在大范围上控制供水的流量。该系统还有多种保护功能，尤其是强电逻辑硬件互锁功能，从而保证正常供水，且可做到无人职守。如图 1-2。图 1-2 系统控制框图1.1.4 恒压供水的意义用户用水的多少是经常变动的，因此，供水不足或供水过剩的情况时有发生而用户用水和供水之间的不平衡集中表现在供水的压力上：用水多而供水少，则压力大；用水少而供水多，则压力大。保持供水压力的恒定，可供水和用水之间保持平衡，即用水多时供水也多，用

12、水少时供水也少，从而提高供水的质量。所以采用恒压供水系统，具有较大的经济效益和社会意义。用变频调速实现恒压供水，与用调节阀门来实现恒压供水相比较，节能效果十分显著。其优点是：启动平稳，启动电流可限制在额定电流以内，从而避免了启动时对电网的冲击；由于泵的转速降低了，从而可延长泵的使用寿命；并且在某些场合，大大减轻了对环境的污染。1.2 系统需要实现的功能（控制要求） 1 轮 休 功 能系 统 运 行 时 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 ， 也 为 了 防 止 一 台 泵 长 时 间 运 行 ， 需 要 设 定 运 行

13、自 动 切 换 ， 避 免 了 泵 长 时 间不 用 而 锈 死 的 情 况 。 在 正 常 运 行 过 程 中 ， 基 本 保 证 有 一 台 水 泵 处 于 休 息 状 态 。（ 2） PID 的 调 节 功 能由 压 力 传 感 器 反 馈 的 水 压 信 号 (4-20MA 或 -5V)直 接 送 入 PLC 的 A/D 口 (可以 通 过 手 持 编 程 器 )， 设 定 给 定 压 力 值 ， PID 参 数 值 ， 并 通 过 PLC 计 算 何 以 需切 换 泵 的 操 作 完 成 系 统 控 制 ， 系 统 参 数 在 实 际 运 行 中 调 整 ， 使 系 统 控 制 响

14、应 趋于 完 整 。燕山大学 毕业设计论文7（ 3） 通 讯 功 能该 系 统 具 有 计 算 机 的 通 讯 功 能 ， PLC 变 频 器 均 提 供 有 RS232 或 485 接 口PLC 可 选 用 西 门 子 的 S7-200 计 算 机 可 以 与 一 套 或 多 套 系 统 进 行 通 讯 ， 利 用 计算 机 同 时 可 以 监 测 ： 电 流 、 电 压 、 频 率 、 转 速 、 压 力 等 也 可 以 控 制 变 频 器 的 各类 参 数 。此 外 该 系 统 还 具 有 手 动 /自 动 操 作 、 先 开 先 停 、 故 障 报 警 、 运 行 状 态 、 水位 检

15、 测 、 过 载 、 缺 水 保 护 等 功 能 。1.3 恒压供水系统的设计要点1） 变 频 器 的 容 量一 般 的 说 ， 当 一 台 变 频 器 控 制 一 台 电 动 机 时 ， 只 需 使 变 频 器 的 配 用 电 动 机容 量 与 实 际 电 动 机 容 量 相 符 即 可 。 当 一 台 变 频 器 同 时 控 制 两 台 电 动 机 时 ， 原 则上 变 频 器 的 容 量 应 等 于 两 台 电 动 机 的 容 量 之 和 。 但 如 在 高 峰 负 载 时 的 用 水 量 比两 台 水 泵 全 速 供 水 的 供 水 量 相 差 很 多 时 ， 可 考 虑 适 当 减

16、小 变 频 器 的 容 量 ， 但 应注 意 留 有 足 够 的 裕 量 。2） 电 动 机 的 热 保 护虽 然 水 泵 在 低 速 运 行 时 ， 电 动 机 的 工 作 电 流 较 小 。 但 是 ， 当 用 户 的 水 量 变化 频 繁 时 ， 导 致 电 动 机 过 热 。 因 此 ， 电 动 机 的 热 保 护 是 必 须 的 。 对 于 这 种 由 于频 繁 地 升 速 、 降 速 而 积 累 起 来 的 温 升 ， 变 频 器 内 的 电 子 热 保 护 功 能 是 难 以 起 到保 护 作 用 的 ， 所 以 ， 应 采 用 热 继 电 器 来 进 行 电 动 机 的 热 保

17、 护 。3） 主 要 的 功 能 预 置 最 高 频 率 应 以 电 动 机 的 额 定 频 率 为 变 频 器 的 最 高 工 作 频 率 。 升 速 、 降 速 时 间 在 采 用 PID 调 节 器 的 情 况 下 ， 升 速 、 减 速 时 间 应尽 量 短 一 些 ， 以 避 免 影 响 由 PID 调 节 器 决 定 的 动 态 响 应 过 程 。2.系统的设备选择与设计恒压供水系统主要由变频器、控制器、PLC 及压力传感器等组成，因此这些设备的选择与设计将直接影响系统的性能和可靠性，下面详细介绍各器件的选择以及该设备的特点。2.1 变频器：燕山大学 毕业设计论文82.1.1 变频

18、器的简介变频器实际上就是一个逆变器.它首先是将交流电变为直流电 .然后用电子元件对直流电进行开关.变为交流电.一般功率较大的变频器用可控硅.并设一个可调频率的装置.使频率在一定范围内可调.用来控制电机的转数.使转数在一定的范围内可调.变频器广泛用于交流电机的调速中.变频调速技术是现代电力传动技术重要发展的方向，随着电力电子技术的发展，交流变频技术从理论到实际逐渐走向成熟。变频器不仅调速平滑，范围大，效率高，启动电流小，运行平稳，而且节能效果明显。因此，交流变频调速已逐渐取代了过去的传统滑差调速、变极调速、直流调速等调速系统，越来越广泛的应用于冶金、纺织、印染、烟机生产线及楼宇、供水等领域。一般

19、分为整流电路、平波电路、控制电路、逆变电路等几大部分。恒压供水系统一般采用 VVVF控制方式，即通过改变电源电压和频率而控制电机的转速，从而控制管网的水压。2.1.2 变频器的选择根据目前市场上现有的变频器的情况，适于恒压供水系统的性价比较高的机型有很多。功率在 0.490KW 范围，而且，现在大多数变频器均带有内置PID控制器及数据通讯接口，大大方便了用户。进口变频器的价格在 0.50.9万元之间，如 YASKAWA变频器，台达变频器，适合泵类和风机的还有三菱变频器等多种；国产变频器现在无论在技术上还是在性能上虽然均有了很大提高，价只有 0.20.4 万元左右，如安邦变频器、森兰变频器，但是

20、综合各种因素考虑其性价比以及实用性，最后决定选择 ABB ACS400系列 7.5KW变频器。2.1.3 变频器的技术参数ABBACS400是具有多种功能的变频器，在本例中由于已经选了 PID调节器，因此就不用变频器的内部 PID调节，而只用变频器的工厂宏 FACTORY(0)就可以了。压力传感器将压力信号传给 PID调节器。PID 调节器根据压力设定，输出420mA 给变频器以调节电机的速度，变频器的运行要根据可编程可编程控制器输出 Q1.0(DCOM1D12)是否闭合来确定。变频器的停止要根据可编程控制器输出 Q0.7(DCOM111)是否闭合来确定。将变频器的内部可编程继电器 RO1,R

21、O2设定成频率到达。相关参数设定见下表。变频器技术参数表代码 功能 设定值 代码 功能 设定值9902 APPLIC MACRO 0 2102 STOP FUNCTION 11001 EXUCOMMANDS 3 3201 SUPERV1PARAM 01031003 DIRECTION 1 3202 SUPERV1LIM LO 15Hz燕山大学 毕业设计论文9代码 功能 设定值 代码 功能 设定值1102 EXT1EXT2 6 3203 SUPERV1 H1 50Hz1103 EXT REF1 SEL 0 3204 SUPERV2PARAM 01032.2 控制器：调节器是一种电子装置，它具有设

22、定水管水压的给定值、接受传感器送来得管网水压的实测值、根据给定值与实测值的综合依一定的调接规律发出的系统调接信号等功能。调节器的输出信号一般是模拟信号，4-20mA 变化的电流信号或 0-10V间变化的电压信号。信号的量值与前边的提到的差值成正比例，用于驱动执行器设备工作。在变频器恒压供水系统中，执行设备就是变频器。恒压供水系统的控制系统可采用常规的 PID调节器，可利用变频器的内置PID控制器，也可把 PID控制器设计在 PLC逻辑控制单元中，利用 PLC的 PID控制模块实现。对于负复杂的供水系统，当水压变化频繁且范围较大时，PID控制器往往难以满足控制要求，而内置 PID参数的选择多采用

23、试凑的方法，带有盲目性。因此在设计控制器时，针对实际的供水系统，对控制要求简单的可利用变频器内置 PID控制器或 PLC的 PID控制单元，而对于复杂的供水系统应单独设计控制器，可采用专用微机控制器进行设计，配合变频器而设计的专用微机控制器类型很多，本系统根据要求设计为 PID控制器，从而更加合理，方便的进行压力调节。2.3 PLC：PLC可编程控制器的简称。可编程控制器是一种带有指令存储器和数字或模拟 I/O 接口 ,以位运算为主,能完成逻辑、顺序、定时、计数和算术运算功能,用于控制机械或生产过程的自动控制装置。2.3.1 概述随着社会的发展, 科技的进步 , 新的控制器件及其控制系统不断涌

24、现 . 1968年美国通用汽车公司公开招标研制功能更强, 使用更方便, 价格便宜, 可靠性更高的新型控制器. 一年后美国数字设备公司根据 GM 公司的招标要求, 研制成功世界上第一台可编程控制器, 型号为 PDP-14, 并在 GM 公司汽车生产线上首次应用成功. 这就较好的把继电接触控制简单易懂 , 使用方便、价格低等优点与计算机功能完善、灵活性强、通用性好的优点结合起来, 并将继电接触控制燕山大学 毕业设计论文10的硬连线逻辑转变为计算机的软件逻辑编程的设想逐渐变成现实. 当时人们把这第一台可编程控制器叫做逻辑控制器 PLC, 只是用来取代继电接触控制 , 仅有执行继电器逻辑、定时、计数等

25、较少功能. 20 世纪 70 年代中期出现可微处理器和微型计算机, 人们把微机技术应用到可编程序控制器中, 使得它兼有计算机的一些功能, 不但用逻辑编程取代了硬连线逻辑, 还增加了运算、数据传输与处理及对模拟量进行控制等功能,使之真正成为一种电子计算机工业控制设备 1980 年美国电器制造协会把这种新的控制设备正式命名为可编程序控制器简称为 PLC. 自从美国研制出世界上第一台 PLC 以后, 日本、德国、法国等工业发达国家相继研制出各自的 PLC.20 世纪 70 年代中期在 PLC 中引入了微机技术、使 PLC 功能不断增强, 质量不断提高, 应用日益广泛. 目前 PLC 广泛应用于汽车制

26、造、石油、化工、冶金、机械、电力等领域. 目前 PLC 发展方向主要是朝着小型化、廉价化、标准化、系列化、智能化、高速化、大容量化、网络化方向发展, 这将使 PLC 功能更强,可靠性更高,使用更方便,适用面更广.2.3.2 PLC 选型当前 PLC 机型有很多种，而我们所学的是西门子的可编程控制器，德国西门子公司生产的 PLC 主要有 SIMATICS5 和 SIMATICS7 两大系列。目前早期的 S5 系列 PLC 产品已经被 S7 系列所代替。S7 系列具有结构紧凑、可靠性高、功能全等优点，在自动控制领域占有重要地位。而 S7 系列 PLC 分为 S7-400，S7-300，S7-200

27、 共 3 个系列，分别为 S7 系列中的大、中、小型 PLC 系统，而 S7-200 系列 PLC 是西门子公司生产的具有高性价比的小型可编程控制器。它结构小巧、运行速度高，价格较低，而在本系统中根据控制要求及节能原理选择西门子 S7-200 系列 CPU为 224的 PLC机型。2.4 压力传感器：压力传感器类型也很多，本设计中选用了 3YTZ-150型压力传感器，其为带电接点式，水压检测范围 01Mpa，精度为 0.01Mpa，将水压转变为 010V 的电信号，反馈回变频器。该传感器可设定压力上、下限值，当管网压力处于上、下限值之外时，传感器分别输出开关信号进 PLC的两个输入点，与变频器

28、的极限输出频率检测信号一起控制泵组的变频与工频的切换及工频工作泵的切除。其他元器件根据要求一一选择，这里不做详细论述。燕山大学 毕业设计论文113.恒压供水系统主电路的设计根据系统要求以及其工作原理，主电路图如图 3-1所示。图中，M1，M2，M3 为三台电机，接触器 KM1，KM3，KM5 分别控制电机 M1，M2，M3 的变频运行;接触器 KM2，KM4，KM6 分别控制电机 M1，M2，M3 的工频运行，FR1，FR2，FR3 为电机 M1，M2，M3 过载保护的热继电器，QF1，QF2，QF3，QF4，QF5 分别为主电路、变频器和三台水泵的工频运行空气开关。其他电动阀以及熔断器等元件

29、在这里就不画了。图 3 -1 系统主电路图4 恒压供水系统控制电路的设计本系统的电器控制线路如图 4-1所示。图中，SA 为手动/自动转换开关，KA为手动/自动继电器，打在 1位置为手动状态，打在 2位置为自动状态，同时 KA吸和。在手动状态，可以按动 SB1SB6 控制三台泵的起停。在自动状态时，系统根据 PLC的程序运行，自动控制泵的起停。HL1HL8 为各种运行指示灯。中间继电器 KA的常开触点接 I0.3，控制自动状态时的起动。中间继电器 KA的三个常闭触点接在三台泵的手动控制电路上，控制三台泵的手动运行。在自动状态时，三台泵在 PLC的控制下能够有序而平稳地切换、运行。FR1，FR2

30、，FR3为三台泵的热继电器的常闭触点，可对电机进行过流保护。燕山大学 毕业设计论文12图 4-1 控制电路图4.1 硬件设计4.1.1 I/O 地址分配本系统占用 PLC的 4个输入点，9 个输出点，具体的 I/O分配见表I/O分配表输 入 功 能 输 出 功 能I0.0 变频器高频到达 RO1 Q0.0 KM1（1#电机接变频器）I0.1 变频器低频到达 RO2 Q0.1 KM2（1#电机接工频电源）I0.3 起动 Q0.2 KM3（2#电机接变频器）Q0.3 KM4（2#电机接工频电源）Q0.4 KM5（3#电机接变频器）Q0.5 KM6（3#电机接工频电源）I0.7 水池水位下限信号 Q

31、0.7 DCOM1D11Q1.0 DCOM1D124.1.2 PLC 的接线图本例的接线图如图 4-2所示。CPU224 的传感器电源 24V（DC）可以输出600mA电流，通过核算在本例中容量满足要求，CPU224 的输出继电器触点容量为 2A，电压范围为 530V（DC）或 5250V（AC） ，如果用在较大容量的系统中，一定要注意 PLC的输出保护。101106 接控制电路中虚线框内相对应的控制线，201 接变频器的 DCOM1，202203 接变频器的 D11D12，变频器 RO1的燕山大学 毕业设计论文13常开点接到 PLC的 I0.0，RO2 的常开触点接到 PLC的 I0.1，如

32、图 4-2所示。图 4-2 输入输出接线图4.2 系统的软件设计4.2.1 手动、自动和停水操作模式1）手动运行按下按钮启动或停止水泵，可根据需要分别控制1#-3#泵的启停。该方式主要供检修及变频器故障时用，正常情况下系统工作在自动模式。2）自动运行合上自动开关后，系统投入自动运行，首先起动 1#泵并对其进行变频操作，变频器输出频率从 0HZ 上升，同时 PID 调节程序将接受到自压力传感器的标准信号，经运算与给定压力参数进行比较，将调节参数送给变频器，随着用水量的不断增加，变频器的输出频率将不断增大，直至到 50以后, 压力传感器压力还未达到设定压力，此时系统将把 1#泵切为工频运行，并起动

33、 2#泵进行变频操作。当 2#泵的工作频率达到 50以后, 压力传感器压力仍未达到设定压力时，系统将再把 2#泵切入工频电网直接运行，并起动 3#泵进行变频操作，直至压力传感器达到设定压力以后，变频泵的工作频率将不再增加。并根据用水量的大小按照 PID 算法进行恒压调节。当用水量减少时，变频泵的工作频率将自动减小。当减小到一定程度时，此时压力传感器压力还高于设定压力时，系统将依次停止最先起动的水泵，以待用水量增大到一定程度时再起动并进行燕山大学 毕业设计论文14变频操作。以后系统将根据用水量的不断变化，对 3 台水泵进行不断地起动、变频、工频、停止等循环操作，使系统的供水压力将始终稳定在所设定

34、的压力上。3）停水模式当系统出现故障时会自动停机，不论水泵过载还是水池没水，都会做出相应的保护并发出报警信号，不至于系统损坏。4.2.2 控制原理通过安装在出水管网上的压力传感器，把出口的压力信号变成4-20mA 的标准信号送入PLC 模拟量输入端口进行PID 调节，经运算与给定压力参数进行比较，得出一调节参数，送给变频器，由变频器控制水泵的转速，调节系统供水量，使供水系统管网中的压力保持在给定压力上，当用水量超过一台泵的供水量时，根据用水量的大小由PLC 控制工作泵数量的增减及变频器对水泵的调速，实现恒压供水。当供水负载变化时，输入电机的电压和频率也随之变化，这样就构成了以设定压力为基准的闭

35、环控制系统（如图1-2 所示）。此外，系统还设有多种保护功能，尤其是硬件与软件备用水泵功能，充分保证了水泵的及时维修和系统的正常供水。4.2.3 切泵工作过程由于变频器泵站希望每一次启动电动机均为软启动，有规定各台水泵必须交替使用，那么多台组泵站泵组的投入运行需要有一个管理规范。在本次设计中控制要求中规定任意的一台水泵连续运行不得超过一定时间，以防止水泵长时间不用而锈死。因此每次需要启动新泵或切换变频泵的时候，以新运行泵为变频是合理的。具体的操作时，将现运行的变频器从变频器上切除，并且接上工频电源加以运行，同时将变频器复位并且用于新运行泵的启动。除此之外，泵组管理还有一个问题就是泵的工作循环控

36、制，在本设计中所使用的是用泵号加1和减1的方法来实现变频器的循环控制，用工频泵的总数结合泵号来实现工频泵的轮换工作。开始时，若1#泵变频启动，转速从0 开始随频率上升，如变频器频率达到50HZ 而此时水压还在下限值，延时一段时间（避免由于干扰而引起的误动作）后，1#泵切换为工频运行，同时变频器频率由50HZ 下降至0HZ，2#泵变频起动，如水压仍不满足，则会启动3#泵。同样，切泵时，假设3 台水泵都在运行，当3#泵变频运行降到0HZ 时水压仍处于上限值，则延时一段时间后使1#泵停止，变频器频率从0HZ 迅速上升，若此时水压仍处于上限值，则延时一段时间后使2#泵停止。这样的切泵过程，有效的减少了

37、泵的频繁启停，同时在实际管网对水压波动做出反应之前，由于变频器迅速调节，使水压平稳燕山大学 毕业设计论文15过渡，从而有效的避免了高楼用户短时间停水的情况发生。4.2.4 程序设计本系统运行的关键 PLC 程序的合理性、可行性问题。本系统控制梯形图程序如图 4-3 所示，现说明如下：系统程序包括主程序和启动子程序，主程序内包括参与调节程序和电机切换程序：电机切换程序又包括加电机程序和减电机程序。启动子程序实际上是清零程序，在 PLC 上电时，先将 VD200、VD201、VD260 赋值为零，做为中继的 M 复位。在主程序中，T56，T57 为变频器频率上下限到达滤波时间继电器，主要用于稳定系

38、统。VB200 为变频器的泵号，VB201 为工频运行泵的总台数，VD260为倒泵时间存储器。（1）梯形图主程序如下：网络 1网络 2网络 3网络 4网络 5燕山大学 毕业设计论文16网络 6网络 7网络 8网络 9网络 10网络 11燕山大学 毕业设计论文17网络 12网络 13网络 14网络 15网络 16网络 17燕山大学 毕业设计论文18网络 18网络 19网络 20网络 21网络 22燕山大学 毕业设计论文19网络 23网络 24网络 25网络 26网络 27燕山大学 毕业设计论文20网络 28梯形图网络 29网络 30子程序如下：网络 1燕山大学 毕业设计论文21图 4-3 梯形图

39、（ 2） 解 释 程 序子 程 序 为 清 零 程 序 。网 络 1 为 调 用 子 程 序 指 令 。网 络 2网 络 22 为 参 与 调 节 程 序 。网 络 23网 络 28 为 泵 机 切 换 程 序 。网 络 29、 网 络 30 为 接 通 变 频 器 D11、 D12 位 的 条 件 。在 这 里 我 们 重 点 介 绍 泵 的 切 换 程 序 ：网 络 23： 首 次 扫 描 为 1， 且 变 频 泵 号 为 1， 则 1#泵 接 通 变 频 器 ， 开 始 变频 并 形 成 自 锁 ； 在 参 与 调 节 中 M0.0 或 M0.6 接 通 且 变 频 泵 号 为 1， 则

40、 也 可 以使 1#泵 变 频 运 行 。 1#泵 工 频 运 行 形 成 机 械 互 锁 ， 同 时 M0.4,M3.0 的 接 通 也 可以 使 1#变 频 停 止 。网 络 24： 参 与 调 节 程 序 中 M0.6 接 通 ， 变 频 的 泵 号 为 2， 则 2#泵 接 通 变频 器 开 始 变 频 并 形 成 自 锁 ， 且 与 2#泵 工 频 形 成 互 锁 ， 同 时 M0.4， M3.0 接 通也 可 以 使 2#泵 的 变 频 停 止 。网 络 25 原 理 过 程 同 网 络 24。网 络 36： 参 与 调 节 程 序 中 ， M0.5 接 通 。 变 频 泵 号 为

41、 2 且 工 频 泵 数 1 一燕山大学 毕业设计论文22种 情 况 与 另 外 一 种 情 况 变 频 泵 号 为 3 且 工 频 泵 数 2， 二 者 只 要 有 一 种 运 行 ，1#泵 便 工 频 运 行 ， 并 形 成 自 锁 ， 且 与 1#泵 工 频 运 行 形 成 互 锁 。 同 时 M3.0 的接 通 也 可 以 使 1#泵 工 频 停 止 。网 络 27、 网 络 28 原 理 过 程 同 网 络 26， 只 是 变 频 泵 号 与 工 频 泵 数 不 同 。5 联机调试经 过 调 试 修 改 后 满 足 要 求 。结 束 语经过了两个多月的学习和工作，我终于完成了基于 P

42、LC 和变频器的恒压供水系统的设计。从开始接到设计题目到系统的实现，再到论文文章的完成，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战，这也是我在大学期间独立完成的最大的项目。在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受，从对恒压供水系统一无所知，对变频器，PID 等相关技术很不了解的状态，我开始了独立的学习和试验，查看相关的资料和书籍，让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起来，每一次改进都是我学习的收获，每一次试验的成功都会让我兴奋好一段时间。从中我也充分认识到了恒压供水系统这一新兴的技术给我们生活带来的方便与效益。当调试运行，基本达到预期的效果，虚荣的成就感在没人的时候也总会冒上

43、心头。但由于能力和时间的关系，总是觉得有很多不尽人意的地方，譬如功能不全、外观粗糙数不胜数。可是，我又会有点自恋式地安慰自己：做一件事情，不必过于在乎最终的结果，可贵的是过程中的收获。以此语言来安抚我尚没平复的心。虽然我的论文作品不是很成熟，还有很多不足之处，但我可以自豪的说，燕山大学 毕业设计论文23这里面的每一个选择，都有我的劳动。当看着自己的程序，自己成天相伴的系统能够健康的运行，真是莫大的幸福和欣慰。我相信其中的酸甜苦辣最终都会化为甜美的甘泉。三年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍与眷恋。从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识

44、应用到实际工作中去。这次做设计的经历也会使我终身受益，我感受到做设计是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破，那也就不叫设计了。希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。文 献1 ：韩安荣.通用变频器及其应用M.北京：机械工业出版社.2003.P426P428.2 : 王树.变频调速系统设计与应用M.北京：机械工业出版社.2005.P127P140.3 : 曾毅.变频调速控制系统的设计与维护M.山东：科学技术出版社.2004.4 : 田效伍.电气控制与 PLC应用技术M. 北京：机械工业出版社.2007.5 : 彭旭昀.机电控制系统原理及工程应用M. 北京：机械工业出版社.2006.6 : 黄净.电气控制系统与可编程控制器M. 北京：机械工业出版社.2004.7 : 裘文言.机械制图与 CAD基础M.上海：交通大学出版社.2001.P308P349.