成都理工大学工程技术学院自动化专业课程设计报告
题目：恒压供水系统的设计
姓名：邢伟
学号：201120307217
专业：2011级自动化
指导教师：幸晋渝老师
目录
第一章恒压供水的概念引入 (1)
1.1 绪论 (1)
1.2本课题的主要研究内容 (3)
第二章系统的控制方案 (4)
2.1 变频恒压供水系统的理论分析 (4)
2.2 变频恒压供水系统控制方案的确定 (4)
第三章系统的硬件设计 (6)
3.1PLC及其扩展模块的选型 (6)
3.2 变频器的选型 (7)
3.3 系统主电路分析及其设计 (8)
3.4 PLC的I/O端口分配 (9)
3.4.1基于PLC的变频恒压供水系统设计的基本要求 (9)
3.4.2控制系统的I/O点及地址分配 (10)
3.5恒压供水系统控制电路的设计 (11)
第四章组态画面的设计 (11)
4.1人机界面、EV5000的引入 (11)
4.2 制作一个最简单的工程 (13)
4.3恒压供水系统组态的建立 (16)
第五章系统的软件设计 (18)
5.1 系统软件设计分析 (18)
5.2 PLC程序设计 (20)
第一章恒压供水的概念引入
1.1 绪论
随着社会的发展和进步，城市建筑的供水问题日益突出，一方面要求提高供水质量，不要因为压力的波动造成供水障碍；另一方面要求供水的可靠性和安全性。针对这两方面的要求，新的供水方式和控制系统应运而生，这就是PLC控制的恒压无塔供水系统。恒压供水系统就是生活用水的恒压控制系统。恒压供水保证了供水的质量，以PLC为主机的控制系统丰富了系统的控制功能，提高了系统的可靠性。
传统的供水方式有：恒速泵加压供水、气压罐供水、水塔高位水箱供水、液力耦合器和电池滑差离合器调速的供水方式、单片机变频调速供水系统等方式，其优、缺点如下：
(1) 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，自动化程度低，而且为保证供水，机组常处于满负荷运行，不但效率低、耗电量大，而且在用水量较少时，管网长期处于超压运行状态，爆损现象严重，电机硬起动易产生水锤效应，破坏性大，目前较少采用。
(2) 气压罐供水具有体积小、技术简单、不受高度限制等特点，但此方式调节量小、水泵电机为硬起动且起动频繁，对电器设备要求较高、系统维护工作量大，而且为减少水泵起动次数，停泵压力往往比较高，致使水泵在低效段工作。
(3) 水塔高位水箱供水具有控制方式简单、运行经济合理、短时间维修或停电可不停水等优点，但存在基建投资大，占地面积大，维护不方便，水泵电机为硬起动，启动电流大等缺点，频繁起动易损坏联轴器，目前主要应用于高层建筑。
(4) 液力耦合器和电池滑差离合器调速的供水方式易漏油，发热需冷却，效率低，改造麻烦，只能是一对一驱动，需经常检修；优点是价格低廉，结构简单明了，维修方便。
(5) 单片机变频调速供水系统也能做到变频调速，自动化程度要优于上面4种供水方式，但是系统开发周期比较长，对操作员的素质要求比较高，可靠性比较低，维修不方便，且不适用于恶劣的工业环境。
综上所述，传统的供水方式普遍不同程度的存在浪费水力、电力资源；效率
低；可靠性差；自动化程度不高等缺点，严重影响了居民的用水和工业系统中的用水。目前的供水方式朝向高效节能、自动可靠的方向发展，变频调速技术以其显着的节能效果和稳定可靠的控制方式，在风机、水泵、空气压缩机、制冷压缩机等高能耗设备上广泛应用，特别是在城乡工业用水的各级加压系统，居民生活用水的恒压供水系统中，变频调速水泵节能效果尤为突出，其优越性表现在：一是节能显著；二是在开、停机时能减小电流对电网的冲击以及供水水压对管网系统的冲击；三是能减小水泵、电机自身的机械冲击损耗。
基于PLC和变频技术的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，同时系统具有良好的节能性，这在能源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。
下面是一个两泵生活恒压供水系统。如图所示，市网来水用高低水位控制器EQ来控制注水阀MB1，它们自动把水注满储水池，只要水位低于高水位，则自动往水箱中注水。水池的高/低水位信号也直接送给PLC,作为低水位报警用。为了保证供水的连续性水位上下限传感器高低距离不是相差太大。生活用水使用两台泵。两台泵根据生活用水的多少，按一定逻辑控制运行，使生活用水在恒压状态（生活用水低恒压值）下进行。
恒压供水系统工艺流程图
恒压供水系统的基本要求是：
1.生活供水时，系统应在低恒压值运行。
2. 两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，则要切换到下一
台泵，即系统具有“倒泵功能”，避免某一台泵工作的时间过长。
4 两台泵在启动时要有软启动功能。
5. 要有完善的报警功能。
6 对泵的操作要有手动控制功能，手动和自动都要用PLC进行控制，手动只在
应急或检修时临时使用。
7. 要实现触摸屏对PLC的控制。（触摸屏用步科MT4300C触摸屏）
1.2本课题的主要研究内容
本设计是以小区供水系统为控制对象，采用PLC和变频技术相结合技术，设计一套城市小区恒压供水系统，保证了整个系统运行可靠，安全节能，获得最佳的运行工况。
PLC控制变频恒压供水系统主要有变频器、可编程控制器、压力变送器和现场的水泵机组一起组成一个完整的闭环调节系统，本设计中有2台水泵，水泵的启停。它的设计要求：
（1）根据主管道给出的压力信号决定水泵的启停，当压力低于正常压力时启动一个水泵，10s后仍低，则启动下一台；当压力高于正常压力时。切断一台水泵，10s后高压信号仍存在，切断下一台。
（2 ）恒压供水系统主要是由2个水泵完成对主管道供水压力的维持，考虑到电机的保护，要求2台水泵的运行时间和频率尽可能一致。也就是说，需要接通时，首先启动停止时间最长的那台，而需要切断时则先停止运转时间最长的那台。
第二章 系统的控制方案
2.1 变频恒压供水系统的理论分析
水泵电机多采用三相异步电动机，而其转速公式为：
60(1)f n s p
=- (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
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。下面重点分析改变电源频率调速的方法及特点。
根据公式可知，当转差率变化不大时，异步电动机的转速n 基本上与电源频
率f 成正比。连续调节电源频率，就可以平滑地改变电动机的转速。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。
2.2 变频恒压供水系统控制方案的确定
恒压变频供水系统主要有压力变送器、变频器、恒压控制单元、水泵机组以
及低压电器组成。系统主要的任务是利用恒压控制单元使变频器控制一台水泵或循环控制多台水泵，实现管网水压的恒定和水泵电机的软起动以及变频水泵与工频水泵的切换，同时还要能对运行数据进行传输和监控。根据系统的设计任务要求，有以下几种方案可供选择：
(1) 有供水基板的变频器+水泵机组+压力传感器
这种控制系统结构简单，它将PID调节器和PLC可编程控制器等硬件集成在变频器供水基板上，通过设置指令代码实现PLC和PID等电控系统的功能。它虽然微化了电路结构，降低了设备成本，但在压力设定和压力反馈值的显示方面比较麻烦，无法自动实现不同时段的不同恒压要求，在调试时，PID调节参数寻优困难，调节范围小，系统的稳态、动态性能不易保证。其输出接口的扩展功能缺乏灵活性，数据通信困难，并且限制了带负载的容量，因此仅适用于要求不高的小容量场合。
(2) 通用变频器+单片机(包括变频控制、调节器控制)+人机界面+压力传感器
这种方式控制精度高、控制算法灵活、参数调整方便，具有较高的性价比，但开发周期长，程序一旦固化，修改较为麻烦，因此现场调试的灵活性差，同时变频器在运行时，将产生干扰，变频器的功率越大，产生的干扰越大，所以必须采取相应的抗干扰措施来保证系统的可靠性。该系统适用于某一特定领域的小容量的变频恒压供水中。
(3) 通用变频器+PLC(包括变频控制、调节器控制)+人机界面+压力传感器
这种控制方式灵活方便。具有良好的通信接口，可以方便地与其他的系统进行数据交换，通用性强；由于PLC产品的系列化和模块化，用户可灵活组成各种规模和要求不同控制系统。在硬件设计上，只需确定PLC的硬件配置和I/O的外部接线，当控制要求发生改变时，可以方便地通过PC机来改变存贮器中的控制程序，所以现场调试方便。同时由于PLC的抗干扰能力强、可靠性高，因此系统的可靠性大大提高。该系统能适用于各类不同要求的恒压供水场合，并且与供水机组的容量大小无关。
通过对以上这几种方案的比较和分析，可以看出第三种控制方案更适合于本系统。这种控制方案既有扩展功能灵活方便、便于数据传输的优点，又能达到系统稳定性及控制精度的要求。
第三章系统的硬件设计
3.1PLC及其扩展模块的选型
PLC是整个变频恒压供水控制系统的核心，它要完成对系统中所有输入号的采集、所有输出单元的控制、恒压的实现以及对外的数据交换。因此我们在选择PLC时，要考虑PLC的指令执行速度、指令丰富程度、内存空间、通讯接口及协议、带扩展模块的能力和编程软件的方便与否等多方面因素。由于恒压供水自动控制系统控制设备相对较少，因此PLC选用德国SIEMENS公司的S7-200型。S7-200型PLC的结构紧凑，价格低廉，具有较高的性价比，广泛适用于一些小型控制系统。SIEMENS公司的PLC具有可靠性高，可扩展性好，又有较丰富的通信指令等优点；PLC可以上接工控计算机，对自动控制系统进行监测控制。
根据控制系统实际所需端子数目，从上面分析可以知道，系统共有开关量12个，开关量输出点11个；模拟量输入点1个，模拟量输出点1个。如果选用CPU224也需要扩展单元；如果选用CPU226PLC,则价格昂贵，浪费较大。参照西门子s7200PLC产品目录及市场实际价格，选用主机为CPU222（8入/6继电器输出）一台，加上一台扩展模块EM223(8入/8继电器输出)，再扩展一个模拟量模块EM235(4AI/1AO)。这样的配置是最经济的。整个PLC系统的配置
图3-1
3.2 变频器的选型
变频器是本系统控制执行机构的硬件，通过频率的改变实现对电机转速的调节，从而改变出水量。变频器的选择必须根据水泵电机的功率和电流进行选择。根据控制功能不同，通用变频器可分为三种类型：普通功能型U/f控制变频器、具有转矩控制功能的高功能型U/f控制变频器以及矢量控制高功能型变频器。供
水系统属泵类负载，低速运行时的转矩小，可选用价格相对便宜的U/f控制变频器。
由于本设计中PLC选择的西门子S7-200型号，为了方便PLC和变频器之间的通信，我们选择西门子的MicroMaster440变频器。它是用于三相交流电动机调速的系列产品，由微处理器控制，采用绝缘栅双极型晶体管作为功率输出器件，具有很高的运行可靠性和很强的功能。
3.3 系统主电路分析及其设计
基于PLC的变频恒压供水系统主电路图如图3-3所示：两台电机分别为M1、M2，它们分别带动水泵1#、2#。接触器KM1、KM3分别控制M1、M2的工频运行；接触器KM2、KM4分别控制M1、M2的变频运行；BB1、BB2分别为两台水泵电机过载保护用的热继电器。如图3-3所示
本系统采用两泵循环变频运行方式，即两台水泵中只有一台水泵在变频器控制下作变速运行，另外一泵停止运行或在工频下做恒速运行，在用水量小的情况下，如果变频泵连续运行时间超过3h，则要切换下一台水泵，即系统具有“倒泵功能”，避免某一台水泵工作时间过长。因此在同一时间内只能有一台水泵工作在变频下，但不同时间段内两台水泵都可轮流做变频泵。
图3-3 主电路图的设计
三相电源经低压熔断器、隔离开关接至变频器的R、S、T端，变频器的输出端U、V、W通过接触器的触点接至电机。当电机工频运行时，连接至变频器的隔离开关及变频器输出端的接触器断开，接通工频运行的接触器和隔离开关。主电路中的低压熔断器除接通电源外，同时实现短路保护，每台电动机的过载保护由相应的热继电器FR实现。变频和工频两个回路不允许同时接通。而且变频器的输出端绝对不允许直接接电源，故必须经过接触器的触点，当电动机接通工频回路时，变频回路接触器的触点必须先行断开。同样从工频转为变频时，也必须先将工频接触器断开，才允许接通变频器输出端接触器，所以KM1和KM2、KM3和KM4、KM5和KM6、KM7和KM8绝对不能同时动作，相互之间必须设计可靠的互锁。为监控电机负载运行情况，主回路的电流大小可以通过电流互感器和变送器将4-20mA电流信号送至上位机来显示。同时可以通过通过转换开关接电压表显示线电压。并通过转换开关利用同一个电压表显示不同相之间的线电压。初始运行时，必须观察电动机的转向，使之符合要求。如果转向相反，则可以改变电源的相序来获得正确的转向。系统启动、运行和停止的操作不能直接断开主电路(如直接使熔断器或隔离开关断开)，而必须通过变频器实现软启动和软停。为提高变频器的功率因数，必须接电抗器。当采用手动控制时，必须采用自耦变压器降压启动或软启动的方式以降低电流，本系统采用软启动器。
3.4 PLC的I/O端口分配
3.4.1基于PLC的变频恒压供水系统设计的基本要求
(1) 由于白天和夜间小区用水量明显不同，本设计采用白天供水和夜间供水两种模式，两种模式下设定的给定水压值不同。白天，小区的用水量大，系统高恒压值运行；夜间，小区用水量小，系统低恒压值运行。
(2) 在用水量小的情况下，如果一台水泵连续运行时间超过3h，则要切换下一台水泵，即系统具有“倒泵功能”，避免某一台水泵工作时间过长。倒泵只用于系统只有一台变频泵长时间工作的情况下。
(3) 考虑节能和水泵寿命的因素，各水泵切换遵循先启先停、先停先启原则。
(4) 两台水泵在启动时要有软启动功能，对水泵的操作要有手动/自动控制功能，手动只在应急或检修时临时使用。
(5) 系统要有完善的报警功能。
3.4.2控制系统的I/O点及地址分配
控制系统的输入/输出信号的名称、代号及地址编号如表1-2所列。水位上下限信号分别为I0.1、I0.2,它们在水淹没时为0，露出时为1.
3.5恒压供水系统控制电路的设计
如图所示为电控系统控制电路图。SF7为手动/自动转换开关，SF7为1时为自动控制状态，SF7为0时为自动控制状态，0，1信号都是经过PLC控制的。手动运行时，可用SF1~SF6控制两台泵的启/停，自动运行时系统在PLC程序控制下运行。图中的PG10为自动运行状态电源指示灯。对变频器频率进行复位时只提供一个干触点信号。图中的Q0.0~Q0.3及Q1.0~Q1.5为输出继电器触点，它们旁边的4，6，8等数字为接线编号。
第四章组态画面的设计
4.1人机界面、EV5000的引入
人机界面是在操作人员和机器设备之间做双向沟通的桥梁，用户可以自由的组合文字、按钮、图形、数字等来处理或监控管理及应付随时可能变化信息的多功能显示屏幕。随着机械设备的飞速
发展，以往的操作界面需由熟练的操作员才能操作，而且操作困难，无法提高工作效率。但是使用
人机界面能够明确指示并告知操作员机器设备目前的状况，使操作变的简单生动，并且可以减少操
作上的失误，即使是新手也可以很轻松的操作整个机器设备。使用人机界面还可以使机器的配线标
准化、简单化，同时也能减少 PLC 控制器所需的 I/O 点数，降低生产的成本同时由于面板控制的小
型化及高性能，相对的提高了整套设备的附加价值。
触摸屏作为一种新型的人机界面，从一出现就受到关注，简单易用，强大的功能及优异的稳定
性使它非常适合用于工业环境，甚至可以用于日常生活之中，应用非常广泛，比如:自动化停车设备、
自动洗车机、天车升降控制、生产线监控等，甚至可用于智能大厦管理、会议室声光控制、温度调
整。
随着科技的飞速发展，越来越多的机器与现场操作都趋向于使用人机界面， PLC 控制器强大的
功能及复杂的数据处理也呼唤一种功能与之匹配而操作又简便的人机的出现，触摸屏的应运而生无
疑是 21 世纪自动化领域里的一个巨大的革新。
MT5000,MT4000 是全新一代的工业嵌入式触摸屏人机界面，全新一代的 HMI 具有以下特点：
●使用高速低功耗嵌入式 RISC CPU
●使用嵌入式操作系统
●更高的速度，更流畅的操作
●更丰富的色彩，更细腻的显示
● MT5000 全面支持以太网，USB 等高速接口,MT4000 支持 USB 高速接口
●更多的资源，相对低的价格
●简单易用，稳定可靠
MT5000,MT4000 系列人机界面具有如下新特性:
● 65536 色显示方式使触摸屏的表达更加丰富多彩，效果胜人一筹。
● 200～400MHz 强大的 32 位 RISC 处理器的应用使 MT5000，MT4000 拥有更快的处理速度。
●支持多串口同时通讯功能，标准硬件 2 个串口可以同时使用不同协议，连接不同的控制器。
● MT5000 全面支持以太网通讯功能，多个触摸屏可以任意组网。
●增加图形文件支持。支持 24 位位图 JPEG,GIF 等格式图像导入。
●使用标准 C 语言宏代码可以以多种方式被触发，功能强大，灵活易用。
●强大的定时器功能。
● USB 下载大大加快了用户组态的下载速度。
●增加 USB 口通讯能力，可以通过 USB 口下载程序。
●程控调节对比度和亮度功能：通过置本地位 LB 调节对比度和亮度。
户可更改的启动画面，用户可以定制自己的启动 LOGO 画面。
●支持 Windows 平台的所有字体。
●支持任意弧、扇形图的绘制。
●和绝大多数主流 PLC 的直接连接使 MT5000，MT4000 拥有更广阔的市场和应用。
●简单易用而又功能强大的 EV5000 组态软件使用户能以最快的速度掌握其设计方法，
4.2 制作一个最简单的工程
“使用便捷”是 EV5000 组态软件的最大优点。在这里我们将通过演示制作一个只包含一个开关控制元件的工程来说明 EV5000 工程的简单制作方法，以此作为本书的开始。而其它元件的制作方法和这个开关的制作方法基本上类似。
1.启动程序后,点击菜单[文件]里的[新建工程]，将弹出如下画面：
2.这时将弹出如下对话框，输入您想建工程的名称。您也可以点“>>”来选择您所建文件的存放路径。在这里我们命名为“test_01 ”。点击[ 建立]即可。
3. 选择您所需的触摸屏型号，将其拖入工程结构窗口。放开鼠标，将弹出如下对话框：
可以选择水平或垂直方式显示，即水平还是垂直使用触摸屏，然后点击“OK”确认
4. 选择您需要连线的 PLC 类型,拖入工程结构窗口里。如下图所示:
4. 选择您所需的通讯连接方式,MT5000 支持串口、以太网连接,点击元件库窗口里的通讯连接,选中您所需的连接方式拖入工程结构窗口中即可。
7.适当移动 HMI 和 PLC 的位置，将连接端口靠近连接线的任意一端，就可以顺利把它们连接起来。注意：连接使用的端口号要与实际的物理连接一致。这样就成功的在 PLC 与 HMI 之间建立了连接。拉动 HMI 或者 PLC 检查连接线是否断开，如果不断开就表示连接成功。
4.3恒压供水系统组态的建立
1、如4.2节所介绍的方法，建立恒压供水系统工程后，进入EV5000组态画面的建立。在对EV5000的掌握基础下，建立如下的“启动”画面。
图1
2、再新建一个窗口，如图2所示，用于手动、自动的选择。其中该窗口与图1建立联系，使得点击图1的“启动”后，进入如下画面。
图2
3.建立第三个窗口，该窗口主要用于手动中两个泵的选择，分别有泵1、泵2的按钮和指示灯，其画面如图3所示。其中该窗口画面有图2中“手动”按钮控制，当按下返回后，又返回到图2所示的组态画面。
图3
4.建立第4个窗口，该窗口的组态主要用于两个泵的自动控制，其中包括两个泵的变频、工频选择按钮和指示灯，其组态画面效果图如图4所示。同样，该组态窗口与图2所示的组态窗口建立联系。该画面中的“返回”用于返回到图2所示的画面中。
图4
5.所有窗口建立完以后，因为各元器件的功能有多种，所以需要根据需要进行各元器件属性的设置，使其达到预期的结果，最后再进行组态仿真。
第五章系统的软件设计
5.1 系统软件设计分析
硬件连接确定之后，系统的控制功能主要通过软件实现，结合泵站的控制要求，对泵站软件设计分析如下：
(1) 由“恒压”要求出发的工作泵组数量管理
为了恒定水压，在水压降落时要升高变频器的输出频率，且在一台水泵工作不能满足恒压要求时，需启动第二台水泵。判断需启动新水泵的标准是变频器的输出频率达到设定的上限值。这一功能可通过比较指令实现。为了判断变频器工作频率达上限值的确实性，应滤去偶然的频率波动引起的频率达到上限情况，在程序中应考虑采取时间滤波。
(2) 多泵组泵站泵组管理规范
由于变频器泵站希望每一次启动电动机均为软启动，又规定各台水泵必须交替使用，多泵组泵站泵组的投运要有个管理规范。在本设计中，控制要求中规定任一台泵连续变频运行不得超过3h，因此每次需启动新水泵或切换变频泵时，以新运行泵为变频泵是合理的。具体的操作是：将现行运行的变频器从变频器上切除，并接上工频电源运行，将变频器复位并用于新运行泵的启动。除此之外，
课程设计 课题名称变频恒压供水控制系统设计学院(部) 专业 班级 学生姓名 学号 指导教师(签字)
14 / - 1 - 一、设计概述 变频器是一种新型技术，将变频调速技术用于供水控制系统中，具有高效节能、水压恒定等优点。本课程设计为实现恒压供水功能而按照设计任务书要求完成设计任务。最终实现控制系统的自动稳定运行。 根据设计要求本系统采用西门子PLC300控制系统对变频器进行调速控制和系统输入输出信号的采集以及系统报警功能的实现。本系统内的电机调速由变频器来实现，通过PLC控制变频器和现场压力仪表检测的反馈信号来实现对电机的自动恒压控制功能。 二、设计任务 例如一楼宇供水系统，正常供水20m3/小时，最大供水量35m3/小时，扬程45m。采用变频调速技术组成一闭环调节系统，控制水泵的运行，保证用户水压恒定。当用水量增大或减小时，水泵电动机速度发生变化，改变流量，以保证水压恒定。本恒压供水系统，要求以1.0Mpa的恒定压力对用户进行供水。水泵有2台，由一台变频器驱动。PLC按照压力变送器（PIT）的信号，调节
变频器的输出，使水泵的转速变化，从而保证供水压力的恒定。两台水泵互为备份，可任意选择一台水泵处于变频模式或工频模式。控制系统原理如图1所示： 14 / - 2 - PLC 变频PIT 恒压供水变频控制系统原理图图1 系统设备选型三、 主要电气元件参数指标1，三相异步电动机水泵：35KW1.0Mpa 恒压设定点：，两线制，4-20mA电流输出压力变送器：0-1.6Mpa VVVF变频器变频器： 1）水泵（小时，35m3/根据设计要求水泵正常供水20m3/小时，最大供水量50 ，流量扬程45m扬程。参考相关资料选择型号为IS50-32-125(50m 的水泵即可满足要求。m3/小时) (2)远传压力表结合具体有数据读取表盘等优点，由于远传压力表具有价格低、14 / - 3 - 实际设计，故在此处选择其作为反馈信号。 四、系统控制要求 1、设两台水泵。一台工作，一台备用。正常工作时，始终有 一台水泵供水。当工作泵出现故障时，备用泵自投。 2、两台泵可以互换。 3、给定压力可调，压力控制点设在水泵处。 4、具有自动，手动工作方式，各种保护、报警装置。 5、用PLC为主要器件完成控制系统的设计。
基于 PLC 和变频器控制的恒压供水系统设计 赵华军钟波 （广州铁路职业技术学院） 摘要：文章介绍一种基于三菱PLC 和变频器控制恒压供水系统，详细地介绍了硬件的构成和控制流程。系 统较好地解决高层建筑、工业等恒压供水需求。系统具有节能、工作可靠、自动控制程度高、经济易配置等优点。 关键词：变频器；PID；PLC；恒压供水 1 引言 目前，在城市供水系统中，还有很多高楼、生活 小区、边郊企业等采用高位水塔供水方式。这样，由 于用水量具有很大随机性，常常出现在用水高峰时供 水量很小甚至没有水用的问题；且采用高位水塔，很 容易造成自来水的二次污染问题。针对这一情况，本 文设计了一套基于变频器内置PID 功能的恒压供水 系统，采用了PLC 控制及交流变频调速技术对传统 水塔供水系统的技术改造。该系统根据用水量的变 化，经过压力传感器将水压变化情况反馈给系统，使 得系统能自动调节变频器输出频率，从而控制水泵转 速，调节输出数量，使得水量变化时可保持水压恒定； 可取代高位水塔或直接水泵加压供水方式，为城市供 水系统的建设提出了一条极具推广、应用的新途径[1]。 2 工作原理 本文采用的变频器是三菱FR-A540，该变频器内 置PID 控制功能；供水系统方案如图1 所示。 将通往用户供水管中的压力变化经传感器采集 到变频器，与变频器中的设定值进行比 较，根据变频器内置的PID 功能，进行数 据处理，将数据处理的结果以运行频率的 形式进行输出[2]。 当供水的压力低于设定压力，变频器 就会将运行频率升高，反之则降低，且可 根据压力变化的快慢进行差分调节。由于 本系统采取了负反馈，当压力在上升到接 近设定值时，反馈值接近设定值，偏差减小，PID 运算会自动减小执行量，从而降低变频器输 出频率的波动，进而稳定压力。 在水网中的用水量增大时，会出现“变频泵” 效率不够的情况，这时就需要增加水泵参与供水，通 过PLC 控制的交流接触器组负责水泵的切换工作； PLC 是通过检测变频器频率输出的上下限信号，来判 断变频器的工作频率，从而控制接触器组是否应该增 加或减小水泵的工作数量。
高层建筑PLC控制的恒压供水系统的设计 1 概论 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 节能性，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。 1.1 变频恒压供水产生的背景和意义 众所周知，水是生产生活中不可缺少的重要组成部分，在节水节能已成为时代特征的现实条
件下，我们这个水资源和电能短缺的国家，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环 供水等方面技术一直比较落后，自动化程度低。主要表现在用水 高峰期，水的供给量常常低于需 求量，出现水压降低供不应求的现象，而在用水低峰期，水的供 给量常常高于需求量，出现水压 升高供过于求的情况，此时将会造成能量的浪费，同时有可能使 水管爆破和用水设备的损坏。在恒压供水技术出现以前，出现 过许多供水方式，以下就逐一分析。 1．一台恒速泵直接供水系统 这种供水方式，水泵从蓄水池中抽水加压直接送往用户，有的甚至连蓄水池也没有，直接从 城市公用水网中抽水，严重影响城市公用管网压力的稳定。这种 供水方式，水泵整日不停运转， 有的可能在夜间用水低谷时段停止运行。这种系统形式简单、造 价最低，但耗电、耗水严重，水压不稳，供水质量极差。 2．恒速泵加水塔的供水方式 这种方式是水泵先向水塔供水，再由水塔向用户供水。水塔的合理高度是要求水塔最低水位 略高于供水系统所需要压力。水塔注满后水泵停止，水塔水位低
毕业设计题目城市小区恒压供水系统
摘要 我国人口众多，每年所消耗的能量巨大。近年来，能源紧张影响到工业生产及人民生活。因此，节能降耗是保证工业和生活稳定发展的一项关键措施。然而，长期以来，由于我国自动化程度低，用水行业的技术水平相对比较落后，经常导致用水高峰期用户用水的不稳定，例如水压较低，供水量低于需求量。因此针对小区居民的日常用水问题，设计了一套基于PLC控制的变频调速恒压供水系统。 此变频调速恒压供水系统由PLC、变频器、压力变送器等组成，由一台变频器实现对三台水泵电机的软启动和变频调速，三台泵电机采用变频和工频循环运行方式，运行切换采用“先启先停”的原则。使用STEP7 Micro/WIN编程软件，设计了一个用于供水系统压力控制的控制器内置在PLC中，对压力给定值与测量值的偏差进行处理，从而控制变频器的输出电压和频率，进而改变水泵电动机的转速和水泵出水口流量，实现管网压力的自动调节，使管网压力稳定在设定值附近，并且利用组态软件设计了系统的用户管理和监控界面。 关键词：变频调速；恒压供水；可编程控制器
Abstract For the numerous population, much energy is consumed every year in our country．In recent years, shortage of source have affected the industrial production and people's life.Therefore, energy saving and reduce the consumption is a crucial measure to guarantee industry and life's stable development.However,since automation level is low ,for a long time,our country falls behind with the technical horizon comparison with water profession, users often appears with the instability of water in using water peak-hour,such as hydraulic pressure is low and the supply of water is measured below demand. According to the problem in using water designed a variable frequency speed-regulating constant pressure water-supply system with PLC . The water supply system consists of PLC,frequency converter and pressure transmitter etc.A frequency converter to realize three phase pump generator's soft start and frequency control, three pump generators to comprise the circulating run mode of frequency conversion, operation switch adopts to the principle of"start first stop first".using STEP7 Micro/WIN program software designed a control system with PLC .The control system can compare the measured pressure with the advanced pressure , to control the real-time output Voltage and frequency.the output quality of pump is changed along with the changing of pump's speed.It makes the pressure of pipe self-regulating and steady in the scheduled value,and have designed a operation management interface using Supervision Control and Data Acquisition. Key Words：variable frequency speed-regulating；constant pressure water-supply；programmable logical controller
毕业设计论文 论文题目：基于单片机恒压供水系统的设计 系部电子通信工程系 专业通信技术 班级 学生姓名 学号 指导教师 2012年5月5日
目录 摘要................................................................................................................................I Abstract.......................................................................................................................... II 第1章绪论 .. (1) 1.1 关于恒压供水系统 (1) 1.2 变频恒压供水系统主要特点 (1) 1.3 恒压供水技术实现 (1) 第2章变频恒压调速供水系统的工作原理 (3) 2.1 系统工作过程 (4) 2.2 变频调速的基本调速原理 (6) 2.3 水泵变频调速节能分析 (7) 2.4 本章小结 (8) 第3章变频恒压调速供水系统硬件设计 (9) 3.1 硬件总体说明 (9) 3.2 555定时器复位电路 (9) 3.3 LED数值显示 D/A数值采集 D/A数值反馈 (11) 3.3.1 LED数值显示模块 (11) 3.3.2 数据采集A/D转换电路 (11) 第4章变频恒压调速供水系统软件设计 (13) 4.1 编程软件 (13) 4.1.1 C051编译器介绍 (13) 4.1.2 KEIL编译器 (13) 4.2 单片机资料 (13) 4.3 软件的程序设计图 (14) 致谢 (18) 参考文献 (19) 附录1 (20) 附录2 (24)
摘要 本文实现了用转速电流双闭环直流调速系统控制水泵恒压供水的设计. 转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点,在电气传动系统中得到了广泛的运用. 转速、电流双闭环调速系统，使电流环作为控制系统的内环，转速环作为控制系统的外环，以此来提高系统的动态和静态性能。本文是按照工程设计的方法来设计转速和电流调节器的。使电动机满足所要求的静态和动态性能指标。电流环应以跟随性能为主，即应选用典型Ⅰ型系统，而转速环以抗扰性能为主，即应选用典型Ⅱ型系统为主。 关键词：水泵直流双闭环调速系统电流调节器转速调节器
引言 在现代工业中，为了实现各种生产工艺过程的要求，需要采用各种各样的生产机械，这些生产机械大多采用电动机拖动。随着工艺技术的不断发展，各种生产机械根据其工艺特点，对生产机械和拖动的电动机也不断提出各种不同的要求，这些不同的工艺要求，都是靠电动机及其控制系统和机机械传动装置实现的。可见各种拖动系统都是通过控制转速来实现的，因此，调速控制技术是最基本的电力拖动控制技术。在调速控制技术中，电流、转速双闭环调速系统又有着非比寻常的作用。所以对电流、转速双闭环调速系统的研究尤为的重要。 第一章主电路方案的确定 1.1主电路方案的确定 通过恒压水泵实现恒压供水的工作原理：通过安装在出水管网上的压力传感器，测得水管所受压力，再通过压敏电阻与给定电压的分压从而改变水泵的给定信号，通过电流、转速双闭环调速系统实现水泵转速的调节，最后使水泵恒压供水。 直流电动机：P N=3KW , U N=220V , I N=17.5A , n N=1500r/min , R a=1.25Ω 堵转电流 I dbl=2.2I N , 截止电流 I dcr=1.6I N，GD2=3.57N.m2 三相全控整流装置：K s=40 , R rec=1. 3Ω 平波电抗器：R L=0. 3Ω 电枢回路总电阻 R=2.85Ω，总电感 L=200mH ,
变频调速恒压供水系统，该系统能够根据运行负荷的变化自动调节供水系统水泵的数量和转速，使整个系统始终保持高效节能的最佳状态。 本文主要针对当前供水系统中存在的自动化程度不高、能耗严重、可靠性低的缺点加以研究，开发出一种新型的并在这三个方面都有所提高的变频式恒压供水自动控制系统。全文共分为四章。第一章阐明了供水系统的应用背景、选题意义及主要研究内容。第二章阐明了供水系统的变频调速节能原理。第三章详细介绍了系统硬件的工作原理以及硬件的选择。第四章详细阐述了系统软件开发并对程序进行解释。 关键词：变频器；恒压供水系统； PLC
Frequency conversion constant pressure water supply system, the system is capable of automatically adjusting water supply system based on load changes of quantity and speed of the pump, always maintain the high efficiency and energy saving the best state of the This article primarily for current there is a high degree of automation in the water supply system, serious disadvantages, reliability, low energy consumption study developed a new and increased in these three areas of automatic control system of frequency conversion constant pressure water supply. The text is divided into four chapters. Chapter I sets out the water supply system of main research topics on background, meaning and content. Chapter II sets out the principle of variable frequency speed adjusting energy saving of water supply systems. Chapter III details the working principle of system hardware and hardware choices. The fourth chapter elaborates system software development and to explain the procedures Key words：Cam、high deputy、automation
高楼恒压供水系统 高楼恒压供水系统的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。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。 无负压变频供水设备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。 高楼恒压供水系统指导： 1、无负压供水设备由专业人员提供或指导，普通状况可采用建筑设计图中的给排水设计图所标定的流量及扬程停止供水设备。 2、无负压供水设备主要根据用户的供水参数(流量、扬程等)，满足最不利点请求，应思索系统沿程和部分压力损失。(普通沿程损失的计算可参考每10米沿程增加1米扬程的办法计算。即大楼从泵房至楼顶最不利配水点管路总长100米，那么沿程损失可大约以为是10米，在肯定扬程时，应增加10米计算)。 3、无负压供水设备的工作点应充沛思索水泵效率区域。 4、用户提供供水量与供水压力外，还应提供自来水管网管径和自来水管网在用水顶峰时的供水压力值(因无负压供水设备为叠压该数据便于计算扬程)。 高楼恒压供水系统安装的过程： 1、将设备控制柜水平安放在水泥基础上，并用膨胀螺丝固定好; 2、找好进水口、出水口; 3、将自来水管引入到设备进水口，设备进水口法兰前端请顺序阀门，过滤器; 4、将用户出水管引入到设备出水口，设备出水口法兰前端请阀门，扰性街头; 5、将三相四线电引入到控制柜电源接线端，电源线大小根据设备总功率来定;
毕业论文声明 本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者（签名）： 年月
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 基于S7-200PLC控制的变频恒压供水控制系统设计 摘要 近年来，随着我国国民经济的迅速发展，能源紧缺问题日益明显，因此应用变频调速技术来提高供水质量，降低能耗，在供水领域已得到越来越广泛的重视。变频恒压供水控制系统采用先进的变频调速、PLC等技术组成一闭环控制系统，用于民用建筑、生产用水，可使水泵出口压力保持恒定。恒压供水的基本控制策略是:采用可编程控制器（PLC）与变频调速装置构成控制系统，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，即根据实际设定水压自动调节水泵电机的转速和水泵的数量,自动补偿用水量的变化，以保证供水管网的压力保持在设定值,既可以满足生产供水要求，还可节约电能，使系统处于可靠工作状态，实现恒压供水。 关键字：水泵、变频器、恒压控制、PLC
目录 1 摘要 (1) 1.1 引言 (1) 1.1变频恒压供水系统理论分析 (2) 1.1.1变频恒压供水系统的原理 (2) 1.1.2 变频恒压控制理论模型....................... 错误！未指定书签。 1.2恒压供水控制系统构成............................. 错误！未指定书签。 2 变频恒压供水系统设计................................. 错误！未指定书签。 2.1 设计任务及要求................................... 错误！未指定书签。 2.2 系统主电路设计.................................. 错误！未指定书签。 2.3 系统工作过程.................................... 错误！未指定书签。 3 器件的选型及介绍..................................... 错误！未指定书签。 3.1 变频器简介...................................... 错误！未指定书签。 3.1.1 变频器的基本结构与分类.................... 错误！未指定书签。 3.1.2 变频器的控制方式.......................... 错误！未指定书签。 3.2 变频器选型...................................... 错误！未指定书签。 3.2.1 变频器的控制方式.......................... 错误！未指定书签。 3.2.2 变频器容量的选择.......................... 错误！未指定书签。 3.2.3 变频器主电路外围设备选择.................. 错误！未指定书签。 3.3 可编程控制器() .................................. 错误！未指定书签。 3.3.1 的定义及特点.............................. 错误！未指定书签。 3.3.2 的工作原理................................ 错误！未指定书签。 3.3.3 及压力传感器的选择........................ 错误！未指定书签。 4 编程及变频器参数设置................................. 错误！未指定书签。 4.1 的接线图......................................... 错误！未指定书签。 4.2 程序............................................ 错误！未指定书签。 4.3 变频器参数的设置................................ 错误！未指定书签。 4.3.1 参数复位.................................. 错误！未指定书签。 4.3.2 电机参数设置.............................. 错误！未指定书签。总结.................................................... 错误！未指定书签。参考文献................................................ 错误！未指定书签。
PLC 控制恒压供水系统 国家职业资格全省统一鉴定 维修电工技师 （国家职业资格二级） 所在省市：江苏省常州市 摘要：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 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。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。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，工作可靠操作方便等优点。
关 第一章概 述??????????????????????（1）1-1常的供水方式及恒 的??????????（1） 二、水的一般性原 ????????????????（1） 1-2PLC 、器控制的恒供水系方 案?????????（3） 二、方案特 点??????????????????????（3）四、型及目 的???????????????????（4） 硬件 ??????????????????????（6）二、器介 ?????????????????????（7）二、方 式??????????????????????（7）机速方案的比 ????????????????（9） 二、模供水系的
定?????????????????（10 ） 一、路介 ??????????????????????（11 ）三、入出元件与 PLC 地址照 表????????????（ 15） 程序????????????????????（17）???????????????????????? ?（ 20） 致 ???????????????????????? ?（ 21） 参考文 献???????????????????????（ 22 ）第一章概述 供水的一种典型方式是恒供水。恒供水使用器的速 功能通供水的水的速，以持供水始端力，使之保持相 的恒定，故又称恒供水。在供水以逐步渗透到各种行，品 种也从一的恒供水向多功能和高的、供水及能化控 制的方向展。 基于触摸屏和PLC 作控制器作速的恒供
第一章绪论 1.1 关于高楼恒压供水 恒压供水是指用户段不管用水量的大小, 总保持管网水压基本恒定, 这样既可满足各部位的用户对水的需求, 又不使电动机空转造成电能的浪费。高楼恒压供水通常是采用固定在建筑物上的给水塔或楼顶高位水箱，以自来水局部加压的形式供水，这种气压供水可以取代任何高度的水塔或楼顶高位水箱，水质亦不易污染，占地面积亦小。 建筑给排水是与人民生活、生产活动、卫生安全有密切关系的学科。在日常常生活中，如果供水系统的水压不稳定，会导致不良后果。例如对居民用水而言，水压过高，会导致管路泄露和水源流失严重；水压过低，用户用水会导致供水不足。对于消防用水而言，水压不稳定，会影响灭火质量。因此，保持供水压力的稳定是很有必要的。恒压供水系统是指用户端不管用水量大小，总保持管网中水压基本恒定。随着微机技术及变频技术的发展，设备简单、投资少、可靠性高、抗干扰能力强的控制系统将是高楼恒压供水系统研究的方向。 1.2 PLC的概述 1.2.1 PLC的简介 国际电工委员会（IEC）于1987年对PLC定义如下: PLC是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置,是带有存储器,可以编制程序的控制器。它能够存储和执行指令,进行逻辑运算,顺序控制,定时,计数和算术等操作,并通过数字式和模拟式的输入输出,控制各种类型的机械和生产过程。PLC及其有关的外围设备,都应按易于与工业控制系统形式一体,易于拓展其功能的原则设计。 事实上, PL C就是以嵌入式CPU为核心,配以输入,输出等模块,可以方便的用于工业控制领域的装置。PLC与机器人,计算机帮助设计与制造一起作为现代工业的三大支柱。 1.2.2 PLC的基本结构 PLC实质上是一种工业控制用的专用计算机，PLC系统与微型计算机结构基本相同，也是由硬件系统和软件系统两大部分组成。 (1)通用型PLC的硬件结构 通用型PLC的硬件基本结构如图1.1所示，它是一种通用的可编程控制器，主要由中央处理单元CPU、存储器、输入/输出（I/O）模块及电源组成。
水低峰期，水的供给量常常高于需求量，出现水压升高供过于求的情况，此时会造成能量的浪费，同时还有可能造成水管爆裂和用水设备的损坏。传统调节供水压力的方式，多采用频繁启／停电机的控制和水塔二次供水调节的方式，前者产生大量能耗的，而且对电网中其他负荷造成影响，设备不断启停会影响设备寿命；后者则需要大量的占地与投资。且由于是二次供水，不能保证供水质的安全与可靠性。而变频调速式的运行十分稳定可靠，没有频繁的启动现象，启动方式为软启动，设备运行十分平稳，避免了电气、机械冲击，也没有水塔供水所带来的二次污染的危险。由此可见，变频调速恒压供水系统具有供水安全、节约能源、节省钢材、节省占地、节省投资、调节能力大、运行稳定可靠的优势，具有广阔的应用前景和明显的经济效益与社会。§1.2 设计目的《机电一体化系统设计》课程设计是大学生在完成《机电一体化系统设计》等专业课学习后进行综合性实践性教学环节，总的目的是在老师的指导下使学1生通过课程设计对所学课程理论知识进行一次系统的回顾检查复习和提高并运用所学理论通过调研设计一个机电控制方面的课题受到从理论到实践应用的综合训练，培养学生独立运用所学理论解决具体问题的能力具体有以下几点：1、通过检索查阅运用有关手册、标准及参考资料，培养起学生检索查阅资料、使用资料的方法和能力。2、通过回顾查阅课程理论知识、运用所学的基础课专业技术课和专业课知识，培养学生根据实际问题正确设计总体方案分析具体问题、进行工程设计的能力。3、本例综合了PLC 在多方面的应用，既有开关量I/O 也有模拟量I/O；既有PID 调节的典型应用，又有复杂的逻辑控制。另外本例中使用的三菱的变频器使电机实现软启动控制。通过一系列的学习，查找资料使得我们学到的知识加以巩固。§1.3 PLC 的历史及发展趋势§1.3.1 PLC 的历史20 世纪60 年代中期，美国通用汽车公司（GM）为适应生产工艺不断更新的需要，提出了一种设想：把计算机的功能完善、通用灵活等优点和继电控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，制成一种通用控制装置，并把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化，采用面向控制过程、面向问题的语言编程，使不熟悉计算机的人也能方便地使用。美国数字设备公司（DEC）根据这一设想，于1969 年研制成功了第一台可编程序控制器PDP-14，并在汽车自动装配线上试用获得成功。这项新技术的成功使用，在工业界产生了巨大影响。从此，可编程序控制器在世界各地迅速发展起来。1971 年，日本从美国引进这项新技术，并很快研制成功了日本第一台可编程序控制器DCS-8。1973～1974 年原西德和法国也研制出了他们的可编程序控制器。我国从1974 年开始研制，1977 年研制成功了以一位微处理器MC14500 为核心的可编程序控制器，从并开始工业应用。1969 年出现第一2台PLC，经20 多年的发展，PLC 已经发展到了第四代。其发展过程大致如下：第一代在1969-1972 年。这个时期的产品，由中小规模集成电路组成，存储器为磁芯存储器。其功能也比较单一，仅能实现逻辑运算、定时、计数等功能。典型产品有：美国DEC 公司的PDP-14，日本富士公司的USC-4000，日本立石（OMRON）公司的SCY-022 等。第二代在1973-1975 年。这个时期的产品已开始使用微处理器作为CPU，存储器采用半导体存储器。其功能上有所增加，能够实现数字运算、传送、比较等功能，并初步具备自诊断功能，可靠性有了一定提高。典型产品有：美国歌德公司的MODICON184、284、384 系列，原西德西门子的SYMATIC S3、S4 系列，日本富士的SC 系列等。第三代在1976-1983 年。这个时期，PLC 进入了大发展阶段，美国、日本、原西德各有几十个厂家生产PLC。这个时期的产品已采用8 位和16 位微处理器作为CPU，部分产品还采用了多微处理器结构。其功能显著增强，速度大大提高，并能进行多种复杂的数学运算，具备完善的通讯功能和较强的远程I/O 能力，具有较强的自诊断功能并采用了容错技术。 §1.3.2 PLC 的发展趋势由于工业生产对自动控制系统需求的多样性，PLC 的发展方向有两
目录 1变频器恒压供水系统简介 ................................................................... 错误！未定义书签。 1.1变频恒压供水系统节能原理 .................................................... 错误！未定义书签。 1.2变频恒压控制理论模型 ............................................................ 错误！未定义书签。 1.3恒压供水控制系统构成 ............................................................ 错误！未定义书签。 1.4恒压供水系统特点 .................................................................... 错误！未定义书签。 1.5恒压供水设备的主要应用场合 ................................................ 错误！未定义书签。2变频恒压供水系统设计 ....................................................................... 错误！未定义书签。 2.1设计任务及要求 ........................................................................ 错误！未定义书签。 2.2系统主电路设计 ........................................................................ 错误！未定义书签。 2.3系统工作过程 ............................................................................ 错误！未定义书签。 2.3.1减泵过程 ....................................................................... 错误！未定义书签。 2.3.2加泵过程 ....................................................................... 错误！未定义书签。 3 器件介绍及选型 .................................................................................. 错误！未定义书签。 3.1变频器介绍 ................................................................................ 错误！未定义书签。 3.2变频器的种类 ............................................................................ 错误！未定义书签。 3.3变频器选型 ................................................................................ 错误！未定义书签。 3.3.1变频器的控制方式 ....................................................... 错误！未定义书签。 3.3.2变频器容量的选择 ......................................................... 错误！未定义书签。 3.3.2变频器主电路外围设备选择 ......................................... 错误！未定义书签。 3.4可编程逻辑控制器（PLC）..................................................... 错误！未定义书签。 3.4.1 PLC的工作原理 ........................................................... 错误！未定义书签。 3.4.2 PLC及压力传感器的选择 ........................................... 错误！未定义书签。4PLC编程及变频器参数设置............................................................ 错误！未定义书签。 4.1 PLC的I/O接线图 ............................................................... 错误！未定义书签。 4.2 PLC .......................................................................................... 错误！未定义书签。 4.3 变频器参数的设置 ................................................................. 错误！未定义书签。总结 .......................................................................................................... 错误！未定义书签。参考文献 .................................................................................................. 错误！未定义书签。
摘要 本设计是专门对日常用水而设计的恒压供水控制系统。根据国内外的研究现状以及系统的控制要求，制定出了一套适合此系统的控制方案。控制方案中，硬件设计主要对可编程控制器（PLC）机型、变频器机型以及电机泵组的机型做出了选择，同时还对系统的输入输出点进行了规划和分配。在软件设计部分，针对控制要求画出了系统的流程图，并且还对每一部分的流程图进行了功能的解释，使读者能更加轻松的了解整个系统的软件设计情况。在此课题中，还采用了MCGS组态软件，对控制系统进行监视与模拟运行，很直观的再现了现场的实际情况。最后，还对整个系统进行了运行调试，运行结果表明该系统具有水压稳定、硬件组成简单、运行可靠和操作方便等优点。 关键词：恒压供水；可编程控制器；变频器；组态软件
Abstract This design is specially designed for water constant pressure water supply control system. According to the requirements of the current research at home and abroad and the system control, develop a set of control scheme suitable for the system. In the control scheme, the hardware design is mainly to the programmable logic controller (PLC) model , frequency converter and motor pump set model made a choice, but also on the system input and output points of planning and allocation. In software design part, according to draw the flow chart of the system, and the required control and flow chart of every part of the function of explanation, so that readers can more easily understand the software design of the whole system. In this topic, also adopted the MCGS configuration software, to monitor and control system’s simulate, intuitive reproduce the actual situation of the scene. Finally, the debugging of the whole system running, the results on the surface of the system has stable pressure, simple structure, reliable operation and convenient operation. Key words: Constant pressure water supply；Programmable logic Controller；Inverter；Configuration software