[机械毕业设计论文]PLC在高楼供水系统中的应用设计说明书.doc

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1、 目 录摘要ABSTRACT第一章 绪论1 1.1PLC的用途与特点3第二章 系统组成及控制要求6666变频器的技术参数7第三章 控制系统设计8确定控制方案89993.1.4 加压泵系统103.1.5 系统实现功能1010 111111第四章 PLC选型分析124.1硬件设置1212PLC的I/O分配134.4PLC主要技术条件分析13PID应用及介绍141617如需要图纸等资料，联系QQ1961660126研究成果的严肃态度以及向读者提供有关信息的出处，正文之后一般应列出参考文献表引文应以原始文献和第一手资料为原那么。所有引用别人的观点或文字，无论曾否发表，无论是纸质或电子版，都必须注明出处

2、或加以注释。凡转引文献资料，应如实说明。对已有学术成果的介绍、评论、引用和注释，应力求客观、公允、准确。伪注、伪造、篡改文献和数据等，均属学术不端行为致谢一项科研成果或技术创新,往往不是单独一人可以完成的,还需要各方面的人力,财力,物力的支持和帮助.因此,在许多论文的末尾都列有致谢1) 著录参考文献可以反映论文作者的科学态度和论文具有真实、广泛的科学依据，也反映出该论文的起点和深度。2) 著录参考文献能方便地把论文作者的成果与前人的成果区别开来。3) 著录参考文献能起索引作用。4) 著录参考文献有利于节省论文篇幅。01 Brown, H. D. Teaching by Principles:

3、An Interactive Approach to Language PedagogyM. Prentice Hall Regents, 1994.02 Brown, J Set al. Situated Cognition and the Culture of LearningJ. Educational Reasercher, 1, 1989.03 Chris, Dede. The Evolution of Constructivist Learning Envi-ronments: Immersion in Distributed Virtual WorldsJ. Ed-ucation

4、al Technology, Sept-Oct, 1995.学位申请者如果能通过规定的课程考试，而论文的审查和辩论合格，那么就给予学位。如果说学位申请者的课程考试通过了，但论文在辩论时被评为不合格，那么就不会授予他学位。有资格申请学位并为申请学位所写的那篇毕业论文就称为学位论文，学士学位论文。学士学位论文既如需要图纸等资料，联系QQ1961660126是学位论文又是毕业论文中华人民共和国国家标准VDC 001.81、CB 7713-87号文件给学术论文的定义为：学术论文是某一学术课题在实验性、理论性或观测性上具有新的科学研究成果或创新见解的知识和科现象、制定新理论的一种手段，旧的科学理论就必然

5、会不断地为新理论推翻。斯蒂芬梅森因此，没有创造性，学术论文就没有科学价值。三、创造性学术论文在形式上是属于议论文的，但它与一般议论文不同，它必须是有自己的理论系统的，不能只是材料的罗列，应对大量的事实、材料进行分析、研究，使感性认识上升到理性认识。一般来说，学术论文具有论证色彩，或具有论辩色彩。论文的内容必须符合历史唯物主义和唯物辩证法，符合“实事求是、“有的放矢、“既分析又综合 的科学研究方法。一般普通刊物省级、国家级审核时间为一周，高质量的杂志，审核时间为14-20天。核心期刊审核时间一般为4个月，须经过初审、复审、终审三道程序。3.期刊的级别问题。国家没有对期刊进行级别划分。但各单位一般

6、根据期刊的主管单位的级别来对期刊划为省级期刊和国家级期刊。省级期刊主管单位是省级单位。国家级期刊主管单位是国家部门或直属部门。如需要图纸等资料，联系QQ1961660126第五章 结束语18参考文献19PLC在高楼供水系统中的应用摘要本文分析了变频调速技术在恒压供水系统中的应用，提出了以PLC+变频器相结合的恒压供水系统的设计方案，并介绍了系统组成及工作原理。关键词：变频器 恒压供水系统A Constant Pressure Water Supply System in Building Based on PLCInverter Abstract This paper introduces t

7、he technique features of inverter for a constant pressure water supply system,analyzes a control system with PLCinverter control,and discussed the control system and its working principles.Key Words: inverter constant pressure water supply system 第一章 绪论随着城市建筑供水问题的日益突出，保持供水压力的恒定，提高供水质量是相当重要的；同时要求供水的可

8、靠性和平安性。本次设计是针对上述问题设计的供水方式和控制系统，由主回路，备用回路，一个清水池及泵房组成。其中，泵房装有1#3#共3台泵机，还有多个电动闸阀或蝶阀控制各供水回路和水流量。控制系统采用了以具有丰富功能的PLC为核心的多功能高可靠性控制系统。水泵作为供水工程中的通用机械，消耗着大量的能源，电耗往往占制水本钱的60%以上，在我国，每年水泵的电能消耗占电能总消耗的21%。为了节约降耗，必须采取调节措施使泵站适应负荷变化的运行。本次设计内容包括PLC设计常用标准和标准，设计内容力求做到简明扼要，严格按照设计标准进行设计，从而设计出复合设计要求，适合实际生产情况的PLC供水系统，真正做到使生

9、产效率大大提高，节约了生产本钱，节省生产本钱。 本次设计介绍一种变频调速恒压供水系统，该系统可根据管网瞬间压力变化，自动调节某台水泵的转速和多台水泵的投入及退出，使管网主干管出口端保持在恒定的设定压力值，并满足用户的流量需求，使整个系统始终保持高效节能的最正确状态。优缺点： 本系统的优点可以归纳为以下几个方面:(1) 系统造价经济性由于采用“一拖多控制方式，与“一控一方式相比拟，硬件投资本钱较少，具有较高的价格竞争优势;(2) 系统构造简单和易维护性系统由功能相对独立的通用设备单元构成，便于故障判断和日常维护保养及功能性单元替换;(3) 通用性和灵活性系统根本不受用户的使用场所和应用环境限制，

10、可通过软件功能块的组合将其扩展到其他类同的供水应用场合，具有较强的灵活性;(4) 智能性系统可在无人职守的情况下，通过对故障的检测判断，自动地按“优美降级使用方案处理，减少了系统停机断水现象;(5) 保护功能全面性 系统除具有常规的过载、过流、过压等保护功能，还具有无水停机、管网上限压力保护等附加功能性保护。当然，本次设计的供水系统也并非完美无缺，比方在某台电机变频运行向工频运行切换的过程中，由于在变频驱动切断后电机处于滑停运转方式，此时，电机处于感应发电状态，存在着感应发电相位与工频电源的相位不一致的可能性，容易造成在向工频切换时的电流冲击现象。为防止这一现象，可采用通过软起动器驱动各个需工

11、频运转的电机的方案。在实际应用中，对于380V/110kW以下容量的电机，只要缩短电机自由滑停段的时间(一般控制在200ms以内)，就可以减少感应发电状态下的非同期相位的电量累积，减小工频切换时的冲击影响。1.1 PLC的用途与特点一.PLC的用途PLC的初期由于其价格高于继电器控制装置,使其应用受到限制。但近年来由于微处理器芯片及有关元件价格大大下降,使PLC的本钱下降,同时又由于PLC的功能大大增强,使PLC 的应用越来越广泛,广泛应用于钢铁、水泥、石油、化工、采矿、电力、机械制造、汽车、造纸、纺织、环保等行业。PLC的应用通常可分为五种类型：1顺序控制 这是PLC应用最广泛的领域，用以取

12、代传统的继电器顺序控制。PLC可应用于单机控制、多机群控、生产自动线控制等。如注塑机、印刷机械、订书机械、切纸机械、组合机床、磨床、装配生产线、电镀流水线及电梯控制等。2运动控制 PLC制造商目前已提供了拖动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位置控制模版。在多数情况下，PLC把扫描目标位置的数据送给模版块，其输出移动一轴或数轴到目标位置。每个轴移动时，位置控制模块保持适当的速度和加速度，确保运动平滑。相对来说，位置控制模块比计算机数值控制CNC装置体积更小，价格更低，速度更快，操作方便。3闭环过程控制 PLC能控制大量的物理参数，如温度、压力、速度和流量等。PIDProportional In

13、tergral Derivative模块的提供使PLC具有闭环控制功能,即一个具有PID控制能力的PLC可用于过程控制。当过程控制中某一个变量出现偏差时,PID控制算法会计算出正确的输出,把变量保持在设定值上。4数据处理 在机械加工中，出现了把支持顺序控制的PLC和计算机数值控制CNC设备紧密结合的趋向。著名的日本FANUC公司推出的Systen10、11、12系列，已将CNC控制功能作为PLC的一局部。为了实现PLC和CNC设备之间内部数据自由传递，该公司采用了窗口软件。通过窗口软件，用户可以单独编程，由PLC送至CNC设备使用。美国GE公司的CNC设备新机种也同样使用了具有数据处理的PLC

14、。预计今后几年CNC系统将变成以PLC为主体的控制和管理系统。5通信和联网 为了适应国外近几年来兴起的工厂自动化FA系统、柔性制造系统FMS及集散控制系统DCS等开展的需要，必须开展PLC之间，PLC和上级计算机之间的通信功能。作为实时控制系统，不仅PLC数据通信速率要求高，而且要考虑出现停电故障时的对策。二. PLC的特点1抗干扰能力强，可靠性高 继电接触器控制系统虽具有较好的抗干扰能力，但使用了大量的机械触头，使设备连线复杂，由于器件的老化、脱焊、触头的抖动及触头在开闭时受电弧的损害大大降低了系统的可靠性。传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现

15、故障，PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少互继电器控制系统的1/10-1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。 而PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的电子存储器件来完成，大局部继电器和复杂的连线被软件程序所取代，故寿命长，可靠性大大提高。微机虽然具有很强的功能，但抗干扰能力差，工业现场的电磁波干扰，电源波动，机械振动，温度和湿度的变化，都可能使一般通用微机不能正常工作。而PLC在电子线路、机械结构以及软件结构上都吸收了生产控制经验，主要模块均采用了大规模集成电路，I/O系统设计有完善的通道保护与信号调理电路；在结构上对耐热、

16、防潮、抗震等都有精确的考虑；在硬件上采用隔离、屏蔽、滤波、接地等抗干扰能力，目前个生产厂家生产的PLC，平均无故障时间都大大超过了IEC规定的10万小时，有的甚至到达了几十万小时。2控制系统结构简单、通用性强、应用灵活 PLC产品均成系列化生产，品种齐全，外围模块品种也多，可有各种组件灵活组合成各种大小和不同要求的控制系统。在PLC构成的控制系统中，只需在PLC的端子上接入相应的输入、输出信号线即可，不需要诸如继电器之类的物理电子器件和大量而有繁杂的硬件接线线路。当控制要求改变，需要变更控制系统功能时，可以用编程器在线或离线修改程序，修改接线量很小。同一个PLC装置有、用于不同的控制对象，只是

17、输入、输出组件和应用软件不同而已。3编程方便，易于使用 PLC是面向用户的设备，PLC的设计者充分考虑到现场工程技术人员的技能和习惯，PLC程序的编制，采用梯形图或面向工业控制的简单指令形式。梯形图与继电器原理图相类似，直观易懂，容易掌握，不需要专门的计算机知识和语言，深受现场电气技术人员的欢送，近年来又开展了面向对象的顺序控制流程图语言，也称功能图，使编程更加简单方便。4功能完善，扩展能力强 PLC中含有数量巨大的用于开关量处理的继电器类软件，可轻松地实现大规模的开关量逻辑控制，这是一般的继电器控制所不能实现的。PLC内部具有许多控制功能，能方便地实现D/A、A/D转换及PID运算，实现过程

18、控制、数字控制等功能。PLC具有通信联网功能，他不仅可以控制一台单机，一条生产线，还可以控制一个机群，许多生产线。他不但可以进行现场控制，还可以用于远程控制。5PLC控制系统设计、安装、调试方便 PLC中相当于继电器系统中的中间继电器、时间继电器、计数器等“软元件数量巨大，硬件齐全，且为模块化积木式结构，并已商品化，故可按性能、容量输入、输出点、内存大小等选用组装。又由于用软件编程取代了硬接线实现控制功能，使安装接线量大大减小，设计人员只要一台PLC就可进行控制系统的设计可在实验室进行模拟调试。而继电接触器系统需要在现场调试，工作量很大且繁难。6维修方便，维修工作量小 PLC具有完善的自诊断，

19、履历情况存储及监视功能。对于内部工作状态、通信状态、异常状态和I/O点的状态均有显示。工作人员通过他可查出故障原因，便于迅速处理，及时排除。7结构紧凑 体积小、重量轻，易于实现机电一体化。由于以上特点，使得PLC获得极为广泛的应用。第二章 系统组成及控制要求为改善生产环境，某公司投资清洁水技改工程并建成一座日产水万顿的供水系统，分别建设了抽水泵系统、加压泵系统和高位水池。根据公司用水需求特点，从抽水泵系统过来的水一局部直接供应生产用水部门，一局部那么需通过加压泵输送到高位水池，而供应生产用水部门的水压与供应高位水池的水压相差较大。同时高位水池距抽水泵房较远达十多公里，高位水池的液位上下和加压泵

20、系统的设计以及如何与抽水泵系统“联动也是较难解决的。鉴于以上特点，从技术可靠和经济实用角度综合考虑，我们设计了用PLC控制与变频器控制相结合的自动恒压控制供水系统，同时通过主水管线压力传递较经济地实现了加压泵系统与抽水泵系统“远程联动的控制目的系统主要由电动机，变频器，PLC控制器，软起动器，电机保护器数据采集及其辅助设备组成。1：供水压力要求恒定，波动一定要小，尤其在换泵时。2：三台泵根据压力的设定，采用“先开先停的原那么。3：为了防止一台泵长时间运行，需设定运行时间。当时间到时，自动切换到下一抬泵，以防止泵长时间不用而锈死。4：要有完善的保护和报警功能。5：为了检修和应急要设有手动功能。6

21、：需要有水池防抽空功能。技术指标 供水扬程： 4120 m 供水流量： 22000 m3/h 水泵功率： 0.5575 KW 平均节电率： 3060% 压力调节精度： 预定压力设定数：第1、2压力。其中第2压力设定值为消防用水压力。 水泵数量及功率可根据用户实际情况来选定。ABB ACS400是具有多种功能的变频器，在本例中由于已选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FACTORY0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序控制器输出DCOM1-DI2是否闭合来确定

22、，变频器的停止要根据 编程序控制器输出DCOM1-DI1是否闭合来确定。将变频器内部可编程继电器RO1，RO2设定成频率到达。相关参数设定如下： 代码 功能 设定值 代码 功能 设定值 9902 APPLIC MACRO 0 2102 STOP FUNCTION 1 1001 EXICOMMANDS 3 3201 SUPERV1 PARAM 0103 1003 DIRECTION 1 3202 SUPERV1 LIMLO 15HZ 1102 EXT1/EXT2 6 3203 SUPERV1 LIMHI 50HZ 1103 EXT REF1 SEL 0 3204 SUPERV1V2PARAM01

23、03第三章 控制系统设计1） 工频手动方式系统设计了手开工频的操作方式，将转换开关打到“工频档位，操作人员可以根据需要自己决定起动或停止任意一台泵的运行。由于在该操作方式下，PLC、PID、变频器等均不参加控制，因此，从技术角度上来说，该方式无法保障出水管网压力值的恒定，所以必须有人监守。该方式主要供PLC、变频器、PID仪表、压力变送器等设备故障检修时使用。 2） 变频自动方式将转换开关打到“变频档位，按下变频起动按钮，系统将自动判断并选择起始变频运行泵入口，进入自动运行。3 工作原理(1) 当某台电机故障或需要检修某台电机水泵时，控制系统将退减到3泵循环方式自开工作;(2) 当变频器出现故

24、障时，控制系统将采用工频驱动方式控制泵的运行与停止，来保证供水的压力在一定的范围内，但系统无法到达压力值的恒定，同时发出报警蜂鸣声响，通知操作人员进行处理;(3) 当无水接点信号来临时，PLC将关断所有变频和工频输出，直到无水接点信号消失，PLC将自动恢复控制输出;(4) 当消防信号到来时，PLC控制将转入子程序段执行，关断生活用水，翻开消防供水阀，实现对消防管道补充供水目的，系统将根据在PLC程序中设置的消防供水压力设定值自动地完成恒定稳压消防供水。当消防信号解除后，系统自动恢复到变频恒压供水工作状态;(5) 仅单台泵变频运行，且处于最低输出频率状态和较长时间无压力上下限出现时(可以认为此时

25、的系统供水需求量接近为零)，控制系统将以变频50Hz运行30s或使管网压力到达设定值的1.2倍左右后，立即停止运行，进入休眠状态，直到管网实际压力为压力设定值的80%左右，控制系统重新自动恢复变频运行，即休眠唤醒。当然，管网中假设有气压罐，系统应以气压罐的压力控制器的上下限接点作为休眠与唤醒的条件进行控制整个抽水泵系统有150KW深井泵电机四台，90KW深井泵电机两台，采用变频器循环工作方式，六台电机均可设置在变频方式下工作。采用一台150KW和一台90KW的软起动150KW和90KW的电机。当变频器工作50HZ，管网压力仍然低于系统设定的下限时，软起动器便自动起动一台电机投入到工频运行，当压

26、力到达高限时，自动停掉工频运行电机。系统为每台电机配备电机保护器，是因为电机功率较大，在变频器的控制下稳定运行；当用水量大到变频器全速运行也在变频器的控制下稳定运行；当用水量大到变频器全速运行也不能保证管网的压和稳定时，控制器的压力下限信号与变频器的高速信号同时被 PLC检测到，PLC自动将原工作在变频状态下泵投入到工频运行，以保持压力的连续性，同时将一台备用的泵用变频器起动后投入运行，以加大管网的供水量保证压力稳定。假设两台泵运转仍，那么依次将变频工作状态下的泵投入到工频运行，而将另一台备用泵投入变频运行。当用水量减少时，首先表现为变频器已工作在最低速信号有效，这时压力上限信号如仍出现，PL

27、C首先将工频运行的泵停掉，以减少供水量。当上述两个信号仍存在时，PLC再停掉一台工频运行的电机，直到最后一台泵用主频器恒压供水。另外，控制系统设计六台泵为两组，每台泵的电机累计运行时间可显示，24小时轮换一次，既保证供水系统有备用泵，又保证系统的泵有相同的运行时间，确保了泵的可靠寿命。当PLC系统出现问题时，自动控制系统失灵，这时候系统工作处于半自动状态，即一台泵具有变频自动恒压控制功能，当用水量不够时，可手动投入另外一台或几台工频泵运行。当压力传感器故障或变频器故障时，为确保用水，六台泵可分别以手开工频方式运行。实施效果实际运行证明本控制系统构成了多台深井泵的自动控制的最经济结构，在软件设计

28、中充分考虎变频与工频在切换时的瞬间压力与电流冲击，每台泵均采用软起动是解决该问题关键。变频器工作的上下限频率及数字PID控制的上下限控制点的设定对系统的误差范围也有不可无视的作用。采用变频恒压供水，消除了主管网压力波动，保证了供水质量，而且节能效果明显，并延长了主管网及其阀门的使用寿命。另外：采用变频恒压供水，消除了主管网压力波动，保证了供水质量，而且节能效果明显，并延长了主管网及其阀门的使用寿命。用稳压减压阀经济地解决了不同用水压力的问题。拓宽运用变频恒压控制原理，较好地解决了加压泵房与抽水泵房的远程通讯总是并到达异地连锁控制的目的。在抽水泵房设置连续液位显示，并将信号传与PLC，防止泵缺水

29、烧坏电机，设定的取水位置，确保水的质量。 过载、欠压、过压、过流、相序不平衡、缺相、电机空转等情况下为确保电机的良好使用条件，到达延长电机的使用寿命的目的。系统配备水位显示仪表，可进行上下位报警，同时通过PLC可确保取水在合理水位的水质监控，同时也保护电机制正常运转工况。系统配备流量计，既能显示一段时间的累积流量，又能显示瞬时流量，可进行出水量的统计和每台泵的出水流量监控。系统配备流量计，既能显示一段时间的累积流量，又能显示瞬时流量，可进行出水量的统计和每台泵的出水流量监控。由于抽水泵房距离高位水池较远，直接供水到高位水池抽水泵的扬程缺乏，为此在距离高位水池落差为36米处设计有一加压泵房，配备

30、立式离心泵两台一用一备电机功率为75KW，扬程36米。该加压泵的控制系统需考虑以下条件：1假设高位水池水位低和主管有水，那么翻开进水电动蝶阀和起动加压泵向高位水池供水；2假设高位水池水位满且主管有水，那么给出报警信号并关闭加压泵和进水电动蝶阀；3假设主管无水说明用水量增大或抽水泵房停止供水，必须开启出水电动蝶阀由高位水池向主管补充不。像抽水泵一样，我们为加压泵配备了软起动器和电机保护器，确保加压泵长期可靠地运转，同时配备了高位水池的水位传感器和数显仪和缺水传感器。为保证整个主水管网的恒压供不，当高位水池满且主水管有水时，加压泵停止，此时主管压力将“憋压，最终导致主管压力上升，并将此压力传递到抽

31、水泵房，抽水泵的控制系统检测到此压力进行恒压变频控制，进而到达整个主管网的恒压供水，这是整个控制系统设计的关键。自动平稳切换，恒压控制主水管网压力传感器的压力信号420mA送给数字PID控制器，控制器根据压力设定值与实际检测值进行PID运算，并给出信号直接控制变频器的转速以使管网的压力稳定。电机既有电机保护器，又有软起动器，克服了起动时的大电流冲击，相对延长了电机制使用寿命。由于采用PLC控制的压力自动控制，可以实现无人远程操作，系统的PLC预留有RS485接口，可与总调度室计算机网络。主电路主要由M1、M2、M3三台电机、交流接触器KM1KM6控制三台电机的运行，KM1、KM2、KM3为电机

32、M1、M2、M3过载保护用的热继电器，QF1，QF2，QF3，QF4，QF5分别为主电路、变频器和三台泵的工频运行空气开关。KM1、KM3、KM5实现自动功能，KM2、KM4、KM6实现手动功能。CPU224的传感器电源24VDC可以输出600MA电流，通过核算在本例中容易满足要求，CPU224的输出继电器触点容量为2A，电压范围为530VDC或5250VAC，如果用在较大容量的系统中，一定要注意PLC的输出保护。I01I06接控制电路图中虚线筐内相对应的控制线，201接变频器的DCOM1，202203接变频器的DI1DI2，变频器的RO1的常开点接到PLC的I0.0，R02的常开触点接到PL

33、C的I0.1。本系统的电气控制线路的电路图中，SA为手动/自动转换开关，KA为手动/自动中间继电器，翻开1位置为手动状态，翻开2位置为自动状态，同时KA吸合。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I03，控制自动状态时的起动。中间继电器的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。KH1，KH2，KH3为三台泵的热继电器的常闭触点，可对电机进行过流保护。在主程序中，T56，T57为变

34、频器频率上、下限到达滤波时间继电器，主要用于稳定系统，VB200为变频泵的泵号，VB201为工频运行泵的总台数，VD260为倒泵时间存储器。第四章 PLC选型分析 系统选用了西门子公司的S7-200PLC，辅以输入/输出扩展模块组成，主要检测元件有光电开关、压力检测开关，共计12个输入信号。执行部件有电机、变频挑速器、声光报警器，共3个输出点。PLC主要完成现场的数据采集、转换、存储、报警、控制变频器直接驱动，进行恒压控制，变频器的起动、停止分为手动和PLC控制。控制面板上设有一个手动/自动转换开关，PLC对该开关的状态实时检测，中选择手动功能时。PLC只进行检测报警，由人工通过面板上的按狃和

35、开关进行水泵的起、停和切换。中选择自动功能时，所有控制、报警均由PLC完成。 为方便调试的编程，系统控制器采用模块化编程，主要由手动运行模块、自动运行模块和故障诊断与报警模块组成。 1手动运行模块 当系统处于手动运行时，PLC只接收个电路保护信号和各传感器信号，并由此判断各工作水泵的运行状态，在出现故障的情况下，输出报警信号。水泵的起、停和切换由人工通过面板上的按狃和开关来实现。 2自动运行模块 自动运行模块包括系统的初始话、开关命令的检测、数据采集子程序、控制量运算子程序、置初值子程序、电机控制子程序等。 电机控制子程序完成对3台水泵的运行和停止控制。由于变频器的输出频率与水泵的运转速度直接

36、相关，用水量大时，变频器输出频率升高，水泵的运水速度大；用水量小时，频率降低，水泵的运水速度小。因此程序根据变频器的输出频率的大小就可以判断和控制水泵的工作状态。当频率上升到50HZ即水泵全速运转时仍不能满足供水需要时，那么PLC自动将第一台泵切换到工频运行；第2台由变频器供电投入运行，如果第二台泵电机到达满转速时仍不能满足供水要求，那么PLC自动将第二台泵切换到工频运行，第3台泵由变频器供电投入运行，依次规律逐个投入运行；当2台泵都处于工频全速运行方式，第3台泵处于变频运行工作方式时，如果此时用水量减小，变频器输出频率下降，当频率到达一定的下限Fmin时，供水量仍大于用水量，那么系统自动将第

37、二台泵停止运行，依次类推。输 入 功 能输 出 功 能变频器高频到达R01KM11#电机接变频器变频器低频到达R02KM21#电机接工频电源起动KM31#电机接变频器KM42#电机接工频电源KM53#电机接工频电源KM63#电机接工频电源水池水位下限信号DCOM1DI1DCOM1DI2 PLC的主要技术条件分析本系统由SEIMENSS7-200的CPU224，ABB ACS400系列变频器和具有压力显示的PID调节器组成。利用变频器的两个可编程继电器输出端口R01和R02进行功能设定。当变频器到达最高频率时，R01的常开触点RO1B-RO1C闭合：当变频器到达最低频率时，RO2的常开触点RO2

38、B-RO2C闭合。可以此作为CPU224的输入信号，判断是否进行加泵和切泵。为了节省本钱，不采用SEIMEN的EM235扩展模块，而采用具有模拟量输入和模拟量输出的PID调节器，将压力传感器的信号420mA或05V送给调节器，调节器再将模拟量输出给变频器进行频率调节。 4.5 PID应用及介绍变频器的运转频率是如何确定的呢？首先，通过安装在出水管网上的压力变送器，将压力信号转换成标准的DC420mA的模拟量信号送入PID调节器;然后，经PID仪表将压力设定值与压力反应值进行比拟计算后，PID仪表输出一个执行值作为变频器的频率给定值，由变频器控制电机水泵的转速，调节管网出口处供水压力，到达恒压供

39、水目的。假设是通过HMI设定压力值，那么，实际管网压力反应的模拟量信号就要进入PLC模拟量输入端口，通过用户PLC程序来完成设定值与实际值的比拟计算，根据差值大小来决定每次执行值调节的频度与幅度(解决好调节频度与调节幅度的问题是保障管网压力稳定的关键所在，也是防止系统振荡的关键技术所在)，从而到达改变变频器的给定频率，实现实时调速的目的。PID闭环控制原理和控制接线图如图1所示。图1a表示了多泵循环变频恒压供水系统压力闭环PID控制原理，图1a表示了具体的PID闭环控制实现方法:线路连接图。当压力设定值大于压力实际值时，PID仪表将通过增加模拟量输出值来加速水泵电机的运行;当压力设定值小于实际

40、压力值时，PID仪表将通过减小模拟量输出值来降低水泵电机的运行;PID仪表将不断地通过改变模拟量输出值的大小来调节水泵电机的转速，从而到达供水管网压力恒定的目的。 当PID仪表的模拟量输出值到达最大且管网压力仍处于压力下限状态时(通过修改PID仪表的正负偏差值的大小来设定上下限报警点)，利用PLC程序开始计时，在计时时间到后(计时的目的是为了对该报警信号的稳定性确认，防止增减投运台数的频繁动作或错误判断动作)，PLC将作出一系列动作命令来实现当前状态向下一个状态的迁移，必须指出的是在每次状态迁移时，首先应断开变频器起动信号后再断开变频器与电机间的变频方式接触器，并且变频器停止方式参数最好设置为

41、“自由停车方式，假设动作执行顺序相反，将会造成变频器故障或损坏。在变频工作方式向工频工作方式转换过程中，当断开变频接触器后应在尽量短的时间内完成工频工作方式的投入，否那么，当电机转速降到一定程度后就会产生起动冲击。同样，当PID仪表的模拟量输出值到达最小且管网压力仍处于压力上限状态时，PLC程序开始计时，计时时间到后，PLC将完成当前状态向上一个状态的迁移，通常要设置一个最低输出频率下限的变频器参数，一般取15Hz20Hz，这样做一方面是为了防止电机在低频状态下可能的失速现象和电机长时间低频运行的温升问题，另一方面也是为了减少频繁状态迁移带来的系统振荡。 PID计算PID运算电路如图2所示。线

42、性集成放大器的输入阻抗为： 1反应阻抗为： 2 假设线性集成元件为理想情况，其输出为： 3对上式进行拉氏变换可得： 4 令 ，那么： 5由上式可见，此图实现了PID功能。 对于多泵循环变频恒压供水系统来说，其在正常条件下的状态数满足以下公式:式中，Sn为正常状态总数，n为多泵循环系统的泵的台数。 式(1)表达了正常状态与泵的台数的关系以及各个状态之间相互迁移的条件，它是一个典型的多入口多出口状态迁移图，控制逻辑较为复杂。其他诸如指定某台电机处于检修状态所增加的(n-1)2个状态还必须在应用程序设计中加以表达。因此，可以肯定地说，多泵循环控制系统的程序规模至少随着泵的台数的增加而成平方级增长。考虑到各种其他外部条件的因素，实际上程序规模可能会到达:第五章 结束语通过以上各局部的分析与描述可知，在进行控制系统设计之前，必须调查清楚用户的需求，然后综合考虑各需求之间的关系和处理方法。变频器选择ABB公司的产品，IG5或IS5或IH等，它不仅完全具备控制系统对其功能的需求，而且具有较高的可靠性和性价比。基于PLC控制的多泵循环变频恒压供水系统采用PLC的开关量输入/输出方式来控制电机的起动与停止、状态迁移、检修与故障处理等功能，通过PID仪表、压力变送器来实现变频驱动电机水泵的速度调节(当然