苏ICP备112451047180号-6
基于PLC的变频恒压供水系统
摘要：随着人们生化水平的提高，对于城市供水质量要求越来越高，设计出高性能节能和工厂提供适应复杂环境的恒压供水系统成为必然趋势。论文分析了变频恒压供水控制的要求，系统结构的组成及设计原则。通过研究和比较确定了系统方案，并利用PLC和变频器 实现了恒压供水，该系统能根据压力变化，实现变频器的工频和变频调速，同时能满足负载均衡分配原则。实践证明，该系统具有较高的可靠性和实用性，大大的提高了城市居民用水质量，具有明显的经济效益和社会效益。
关键词： PLC;变频器;恒压供水
The constant pressure frequency conversion water supply system based on PLC
Abstract：With the improvement of biochemical people, for the urban water supply more and more high quality requirements, design a high performance and energy saving and factories to provide constant pressure water supply system to adapt to the complex environment become inevitable trend.This paper analyses the requirements of variable frequency constant pressure water supply control, the structure of the system composition and design principles.Through research and comparison to determine the system scheme, and by using PLC and frequency converter to realize the constant pressure water supply, the system can according to the pressure change, realize the power frequency and frequency conversion speed regulation of frequency converter, and can satisfy the load surface distribution principle, practice has proved that this system has high reliability and practicability, greatly improved the water quality of urban residents has obvious economic benefits and social benefits.For people and factory has greatly improved water supply。
Keywords: VF speed ;constant pressure water supply ;PLC
目录
第一章 绪论 3
1.1课题的提出 3
1.2变频恒压供水系统的国内外研究现状 3
1.3 本课题的主要研究内容 4
第二章 系统分析及控制方案 6
2.1 变频恒压供水系统的理论分析 6
2.2 变频恒压供水系统控制方案的确定 6
2.2.1 课题研究的对象 6
2.2.2 变频恒压供水选择控制方式 7
2.2.3 恒压变频系统的工作原理 7
第三章 组成系统的硬件设计 9
3.1 系统主要设备的选型 9
3.1.1 PLC概述 9
3.1.2西门子S7-200PLC简介 10
3.1.3 PLC及其模块的选型 11
3.2 变频器的选型 12
3.3 电路设计 17
3.2.1 系统主电路设计 17
3.2.2 控制电路设计 18
第四章 系统的软件设计 22
4.1 软件的分析 22
4.1.1 信号的输入/输出 22
4.1.2 系统工作工程 23
4.2 PLC程序设计 24
4.2.1 流程图 24
4.2.2 编写程序 25
第五章 系统仿真 34
5.1程序仿真 34
5.2系统调试步骤 35
第六章总结 36
参考文献 37
致谢 38
随着科学技术的进步，工业生产，人们的生活条件和生活水平不断的变化（质量高标准和现代化）。各种各样的水生植物,油田,石油仓库,锅炉供暖的恒压和恒压供水,喷水灭火系统和消防给水系统。另一方面,供水是随机的变化,而不是传统的方法,很难保证实时、供水和能源浪费严重。
水是生命之源,人类的生存和发展离不开水。在通常的城市及乡镇供水中， 基本上都是靠供水站的电动机带动离心水泵，产生压力使管网中的自来水流动， 把供水管网中的自来水送给用户。但供水机泵供水的同时，也消耗大量的能量， 如果能在提高供水机泵的效率、确保供水机泵的可靠稳定运行的同时，降低能耗， 将具有重要经济意义。
在早期,因为外国生产变频器的功能主要局限在频率控制,速度控制,操作控制、刹车控制、变压变频控制比例,和各种保护功能。应用在变频恒压供水系统中,变频器只作为执行机构,为了满足供水的需求大小不同时,保证管网压力恒定,必须提供压力控制器和变频器的外部压力传感器,压力的闭环控制。国外从访问数据,恒压供水项目中使用变频器的设计只有一个泵单元,几乎没有一个逆变器驱动泵单元操作情况,所以投资成本高。1968年,丹麦丹佛斯公司发明了第一个生产逆变器(丹佛斯是一个核心供应商驱动的全球五大产品)，随着变频技术的发展和变频恒压供水系统的稳定性、可靠性以及自动化程度高等方面的优点以及显著的节能效果被大家检测和识别,许多外国制造商的变频器由于越来越恒压供水变频功能,如瑞典、瑞士ABB集团启动了空调变频技术,法国施耐德公司推出了恒压供水基板,配备变频泵变频泵的“固定方式”和“循环”两种模式。将PID控制器和PLC可编程序控制器,和其他硬件集成在逆变器控制衬底,通过设置指令代码可以实现PLC的功能和PID控制系统,只要接形成一套完整的恒压供水单位,可以直接控制多个内置电磁接触器工作时,可以形成七电机泵供水系统。虽然这种设备是稍微改变电路结构,降低了设备成本,但缺乏灵活性,其输出接口扩展系统动态性能和稳定性不高,和其他监控系统(BA系统)和配置软件很难实现数据通信,并限制的容量负荷,因此在实际使用它的范围是有限的。
目前有很多国内企业从事研究和开发的变频恒压供水,国内转炉主要采用国外进口零部件组装或直接进口变频器,结合PLC和PID控制器实现恒压供水,小领域的能力,控制变频供水的要求,国内转炉的快速发展,低成本的优势占领了相当小的一部分容量变频恒压供水市场。但在大功率大容量逆变器,国内逆变器需要进一步改进和完善。
采用变频调节以后，系统,实现软启动电机起动电流逐渐从零到额定电流,起动时间相应延长,没有更大的对电网的影响,减少起动电动机的机械转矩的机械损伤,有效延长电机的使用寿命。这些条例以水压,各个方案都是以优化母亲(市政水进口压力计算)。事实上,这些水泵站和压力可以在一定范围内产生变化。所以它减少了区域优化控制模式,局部最优解的最终解决方案,不能完全保证泵站始终工作在最佳状态。
变频调速比以往的方法调节(如调速控制、变极调速、串级控制,等等),是世界上最高的是有利的,而最好的性能,使用最广泛、最有前途的电机调速技术。它使用微机控制技术,电力电子技术和电机传动技术的行业实现交流电动机无级调速,效率高的特点,广泛,精度高。
但频率控制技术是有一定的困难,人们需要有一个连接和熟悉的过程。但随着电力电子技术的不断进步，实现功能越来越好，在逆变器价格下降,大力促进技术创新,许多设备的技术改造实在必行。所以，推广普及变频调速有着十分重要的现实意义。
三泵根据恒压的需要,基于第一个开放的原则,第一站访问并退出。以plc来控制对三台泵生活和消防系统的供水功能。从而更好的控制供水的要求。当其中一台水泵出现故障时应立即切换，并做工频恒压。另外两台水泵中的一台做变频调速运行，这样可以保证水泵在工作的同时，居民的用水或紧急事情时，水没有及时得到，发生不必要的事情和麻烦。当水泵之间压力小于设定值时，水泵通过变频器来改变其转动的形状。
虽然过程有点烦躁，但对自己还是有很大的帮助和提高。让自己更加的有耐心了，不在像以前那样，做什么事情都很急，毛毛躁躁的。有很多时候我们不要去埋怨别人，我们应该更多的是找自己的原因，我们做事情的确定权是在于自己，而不是他人。
恒压供水是非常重要的在我们的日常生活中,基于PLC和变频器技术设计寿命的恒压供水控制系统具有可靠性高、效率高、节能效果显著,动态响应快。为实现恒压自动控制,不需要操作人员频繁操作,节省人力,提高供水质量,降低劳动强度,可以实现无人值守,节省管理成本。整个过程的供水系统良好的可扩展性,管理人员根据每个季节的水情况,选择不同的设定压力范围,不仅节约水,节约用电,达到更好的节能方式,实现优化供水的控制和稳定控制。
[2]李艳杰. S7-200PLC原理与实用开发指南.—北京：机械工业出版社，2008
[3]张燕宾.变频调速应用实践.—北京:机械工业出版社，2000
[4]郭琼，姚晓宁.现场总线技术及其应用.—北京：机械工业出版社，2014
[5]陆秀玲.PLC控制的恒压供水系统.自动化仪表，2005
[6]庞广信.可编程控制器技术应用.—北京工业出版社，2006
[7]李树雄.可编程序控制其原理及应用教程.—北京航天航空大学出版社
摘要：随着人们生化水平的提高，对于城市供水质量要求越来越高，设计出高性能节能和工厂提供适应复杂环境的恒压供水系统成为必然趋势。论文分析了变频恒压供水控制的要求，系统结构的组成及设计原则。通过研究和比较确定了系统方案，并利用PLC和变频器 实现了恒压供水，该系统能根据压力变化，实现变频器的工频和变频调速，同时能满足负载均衡分配原则。实践证明，该系统具有较高的可靠性和实用性，大大的提高了城市居民用水质量，具有明显的经济效益和社会效益。
关键词： PLC;变频器;恒压供水
The constant pressure frequency conversion water supply system based on PLC
Abstract：With the improvement of biochemical people, for the urban water supply more and more high quality requirements, design a high performance and energy saving and factories to provide constant pressure water supply system to adapt to the complex environment become inevitable trend.This paper analyses the requirements of variable frequency constant pressure water supply control, the structure of the system composition and design principles.Through research and comparison to determine the system scheme, and by using PLC and frequency converter to realize the constant pressure water supply, the system can according to the pressure change, realize the power frequency and frequency conversion speed regulation of frequency converter, and can satisfy the load surface distribution principle, practice has proved that this system has high reliability and practicability, greatly improved the water quality of urban residents has obvious economic benefits and social benefits.For people and factory has greatly improved water supply。
Keywords: VF speed ;constant pressure water supply ;PLC
目录
第一章 绪论 3
1.1课题的提出 3
1.2变频恒压供水系统的国内外研究现状 3
1.3 本课题的主要研究内容 4
第二章 系统分析及控制方案 6
2.1 变频恒压供水系统的理论分析 6
2.2 变频恒压供水系统控制方案的确定 6
2.2.1 课题研究的对象 6
2.2.2 变频恒压供水选择控制方式 7
2.2.3 恒压变频系统的工作原理 7
第三章 组成系统的硬件设计 9
3.1 系统主要设备的选型 9
3.1.1 PLC概述 9
3.1.2西门子S7-200PLC简介 10
3.1.3 PLC及其模块的选型 11
3.2 变频器的选型 12
3.3 电路设计 17
3.2.1 系统主电路设计 17
3.2.2 控制电路设计 18
第四章 系统的软件设计 22
4.1 软件的分析 22
4.1.1 信号的输入/输出 22
4.1.2 系统工作工程 23
4.2 PLC程序设计 24
4.2.1 流程图 24
4.2.2 编写程序 25
第五章 系统仿真 34
5.1程序仿真 34
5.2系统调试步骤 35
第六章总结 36
参考文献 37
致谢 38
第一章 绪论
1.1课题的提出
人们生活水平的提高,居民生活用水和工业用水增加。由于居民日常用水和工业用水会随季节、昼夜等变化而随之发生变化，如采取传统的供水方式不仅影响生活也不利于资源的优化配置。普通传统的供水系统已经不能满足人们的需求，为了能更合理的分配资源，使能最大限的为人们所用，可采用变频恒压供水方式来代替传统的供水系统，以便达到供水稳定，满足人们需求，合理优化分配等目的。随着科学技术的进步，工业生产，人们的生活条件和生活水平不断的变化（质量高标准和现代化）。各种各样的水生植物,油田,石油仓库,锅炉供暖的恒压和恒压供水,喷水灭火系统和消防给水系统。另一方面,供水是随机的变化,而不是传统的方法,很难保证实时、供水和能源浪费严重。
水是生命之源,人类的生存和发展离不开水。在通常的城市及乡镇供水中， 基本上都是靠供水站的电动机带动离心水泵，产生压力使管网中的自来水流动， 把供水管网中的自来水送给用户。但供水机泵供水的同时，也消耗大量的能量， 如果能在提高供水机泵的效率、确保供水机泵的可靠稳定运行的同时，降低能耗， 将具有重要经济意义。
1.2变频恒压供水系统的国内外发展
变频恒压供水是在变频调速技术的发展之后逐渐发展起来的。目前国外的恒压供水系统变频器成熟可靠，恒压控制技术是先进的。变频供水系统的设计主要由变频器在国外只有一个泵单元。这种方式,安全可靠的运行,变压方法更加灵活。这种方式的缺点是电机和变频的数量数量,投资成本高。在早期,因为外国生产变频器的功能主要局限在频率控制,速度控制,操作控制、刹车控制、变压变频控制比例,和各种保护功能。应用在变频恒压供水系统中,变频器只作为执行机构,为了满足供水的需求大小不同时,保证管网压力恒定,必须提供压力控制器和变频器的外部压力传感器,压力的闭环控制。国外从访问数据,恒压供水项目中使用变频器的设计只有一个泵单元,几乎没有一个逆变器驱动泵单元操作情况,所以投资成本高。1968年,丹麦丹佛斯公司发明了第一个生产逆变器(丹佛斯是一个核心供应商驱动的全球五大产品)，随着变频技术的发展和变频恒压供水系统的稳定性、可靠性以及自动化程度高等方面的优点以及显著的节能效果被大家检测和识别,许多外国制造商的变频器由于越来越恒压供水变频功能,如瑞典、瑞士ABB集团启动了空调变频技术,法国施耐德公司推出了恒压供水基板,配备变频泵变频泵的“固定方式”和“循环”两种模式。将PID控制器和PLC可编程序控制器,和其他硬件集成在逆变器控制衬底,通过设置指令代码可以实现PLC的功能和PID控制系统,只要接形成一套完整的恒压供水单位,可以直接控制多个内置电磁接触器工作时,可以形成七电机泵供水系统。虽然这种设备是稍微改变电路结构,降低了设备成本,但缺乏灵活性,其输出接口扩展系统动态性能和稳定性不高,和其他监控系统(BA系统)和配置软件很难实现数据通信,并限制的容量负荷,因此在实际使用它的范围是有限的。
目前有很多国内企业从事研究和开发的变频恒压供水,国内转炉主要采用国外进口零部件组装或直接进口变频器,结合PLC和PID控制器实现恒压供水,小领域的能力,控制变频供水的要求,国内转炉的快速发展,低成本的优势占领了相当小的一部分容量变频恒压供水市场。但在大功率大容量逆变器,国内逆变器需要进一步改进和完善。
采用变频调节以后，系统,实现软启动电机起动电流逐渐从零到额定电流,起动时间相应延长,没有更大的对电网的影响,减少起动电动机的机械转矩的机械损伤,有效延长电机的使用寿命。这些条例以水压,各个方案都是以优化母亲(市政水进口压力计算)。事实上,这些水泵站和压力可以在一定范围内产生变化。所以它减少了区域优化控制模式,局部最优解的最终解决方案,不能完全保证泵站始终工作在最佳状态。
变频调速比以往的方法调节(如调速控制、变极调速、串级控制,等等),是世界上最高的是有利的,而最好的性能,使用最广泛、最有前途的电机调速技术。它使用微机控制技术,电力电子技术和电机传动技术的行业实现交流电动机无级调速,效率高的特点,广泛,精度高。
但频率控制技术是有一定的困难,人们需要有一个连接和熟悉的过程。但随着电力电子技术的不断进步，实现功能越来越好，在逆变器价格下降,大力促进技术创新,许多设备的技术改造实在必行。所以，推广普及变频调速有着十分重要的现实意义。
1.3 本课题的主要研究内容
设计是基于供水系统设计对象,利用PLC和变频技术相结合技术,和参考计算机对供水系统进行远程监控和管理,确保供水系统安全可靠地运行。了解供水系统的运行工艺情况，设计恒压供水控制系统的硬件电路，并画出详细的原理图；掌握PLC的编程及应用，画出PLC控制功能图，梯形图；掌握变频器的工作原理和使用方法，研究恒压变频供水的控制方法，拟定变频器的各项参数，实现对系统的高性能控制；进行程序的模拟调试，并观察运行结果。三泵根据恒压的需要,基于第一个开放的原则,第一站访问并退出。以plc来控制对三台泵生活和消防系统的供水功能。从而更好的控制供水的要求。当其中一台水泵出现故障时应立即切换，并做工频恒压。另外两台水泵中的一台做变频调速运行，这样可以保证水泵在工作的同时，居民的用水或紧急事情时，水没有及时得到，发生不必要的事情和麻烦。当水泵之间压力小于设定值时，水泵通过变频器来改变其转动的形状。
总结
通过这两个月的时间里，我学到了很多东西。从刚开始接触这个题目时，一点也不知道该如何去选择不知从哪下手，后来翻阅书籍，老师的讲解，对这个题目慢慢的了解，有了一定认识。虽然过程有点烦躁，但对自己还是有很大的帮助和提高。让自己更加的有耐心了，不在像以前那样，做什么事情都很急，毛毛躁躁的。有很多时候我们不要去埋怨别人，我们应该更多的是找自己的原因，我们做事情的确定权是在于自己，而不是他人。
恒压供水是非常重要的在我们的日常生活中,基于PLC和变频器技术设计寿命的恒压供水控制系统具有可靠性高、效率高、节能效果显著,动态响应快。为实现恒压自动控制,不需要操作人员频繁操作,节省人力,提高供水质量,降低劳动强度,可以实现无人值守,节省管理成本。整个过程的供水系统良好的可扩展性,管理人员根据每个季节的水情况,选择不同的设定压力范围,不仅节约水,节约用电,达到更好的节能方式,实现优化供水的控制和稳定控制。
参考文献
[1]郭琼.PLC应用技术.—北京：机械工业出版社，2009[2]李艳杰. S7-200PLC原理与实用开发指南.—北京：机械工业出版社，2008
[3]张燕宾.变频调速应用实践.—北京:机械工业出版社，2000
[4]郭琼，姚晓宁.现场总线技术及其应用.—北京：机械工业出版社，2014
[5]陆秀玲.PLC控制的恒压供水系统.自动化仪表，2005
[6]庞广信.可编程控制器技术应用.—北京工业出版社，2006
[7]李树雄.可编程序控制其原理及应用教程.—北京航天航空大学出版社