PLC恒压供水控制系统设计.doc

重庆大学网络教育学院 毕业设计（论文） 题目 基于PLC的恒压供水控制系统设计 学生所在校外学习中心四川雅安校外学习中心 批次 层次 专业 201102 学 号 学 生 胡 国 刚 指 导 教 师 黄 艳 玲 起 止 日 期 2011/09/01～2011/11/30 摘 要 目前，泵站有很大一部分水泵电机是不变速拖动系统，原先用人工进行水位控制，由于无法每时每刻对水位进行准确的定位监测，很难准确控制水泵的起停，虽然使用浮标或机械等水位控制装置使供水状况有了一些改变。不变速电机的电能大多消耗在适应供水量的变化而频繁的开停水泵中，使电机工作在低效区，减短电机的使用寿命；频繁开停使电机故障率很高，可靠性差，导致系统的维护、维修工作量较大，水资源严重浪费。传统的控制方法已经落后，以PLC与变频器结合为核心构成的系统，可以解决水压控制系统存在的以上问题。变频技术以其在节能与恒压方面的优越性能，再加上压力变送器，达到较好的控制效果。变频器的“自我保护”功能，PLC简单的控制核心软件设计，硬件接口简易可行、可靠性高，整个系统的性价比非常高。 关键词：泵站 恒压供水 变频调速 PLC 目 录 摘 要 I 1.引言 1 2.基本原理、结构组成和设计的总体方案 1 2.1 变频恒压供水基本原理 1 2.1.1水泵扬程H与流量Q之间的关系 1 2.1.2 水泵的转速n、输出功率P与管网的水压H之间的关系 2 2.1.3 电动机的变频调速原理 2 2.1.4 PID控制技术及其控制算法 4 2.1.5 变频恒压控制 5 2.2 基于PLC的恒压供水控制系统构成总体方案 6 2.2.1 供水系统总体组成 6 2.2.2 控制流程 7 2.2.3 功能指标 8 3.硬件系统设计 9 3.1 主电路 9 3.2 控制电路的主要元件选型 9 3.2.1 水压传感器(PTH501F) 10 3.2.2 浮子式液位开关(ZC-PP52I) 11 3.2.3 S7-300型PLC 12 3.2.4 变频器选型及接线方式 14 3.2.5 主电路其它设备选择 17 3.2.6 控制电路主要功能 18 4.PLC程序设计 19 4.1 故障报警 19 4.2 手动运行方式 21 4.3 自动方式运行 22 4.4 PLC主程序梯形图 26 5.变频器参数设定 28 5.1 三菱变频器FR－A740 PID控制的基本构成 28 5.2 PID控制参数设定 28 5.3 输入输出信号和参数设定 28 6.结论 29 参考文献： 29 1.引言 目前，泵站有很大一部分水泵电机是不变速拖动系统，原先用人工进行水位控制，由于无法每时每刻对水位进行准确的定位监测，很难准确控制水泵的起停，虽然使用浮标或机械等水位控制装置使供水状况有了一些改变。不变速电机的电能大多消耗在适应供水量的变化而频繁的开停水泵中。这样不但使电机工作在低效区、减短电机的使用寿命，而且电机的频繁开停使设备故障率很高，机械装置的故障多，可靠性差，导致水资源严重浪费，系统的维护、维修工作量较大。随着高位生活用水和工业用水逐渐增多，传统的控制方法已经落后。 PLC与变频器结合为核心构成的系统，可以解决水压控制系统存在的以上问题，变频技术以其在节能与恒压方面的优越性能达到较好的控制效果。与传统的交流拖动系统相比，利用变频器对交流电动机进行调速控制，有许多优点，如节电、容易实现对现有电动机的调速控制、可以实现大范围内的高效连续调速控制、实现速度的精确控制。变频器保护功能很强，在运行过程中能随时检测到各种故障，并显示故障类别(如电网瞬时电压降低，电网缺相，直流过电压，功率模块过热，电机短路等)，并立即封锁输出电压。这种“自我保护”的功能，不仅保护了变频器，还保护了电机不易损坏。由于要根据现场情况调整系统参数，而PLC在软件设计上编程简洁、直观，PLC的软件中时间参数的调整更简单，这样更有利于运行人员掌握。基于以上原因，采用PLC与变频器作为控制核心，再加上压力变送器，控制效果非常好，软件设计简单，硬件接口简易可行、可靠性高，整个系统的性价比非常高。 2.基本原理、结构组成和设计的总体方案 2.1 变频恒压供水基本原理 供水系统的基本特性和工作点扬程特性是以供水系统管路中的阀门开度不变为前提，变频恒压控制系统以供水出口管网水压为控制目标。 2.1.1水泵扬程H与流量Q之间的关系 在供水系统管