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基于时间的冷热水交换测控系统设计

本章主要介绍基于时间的冷热水交换控制系统的总体设计方案研究。根据现实基于时间的需求和实际条件以及系统的控制需求，设计完整的控制系统方案来实现控制要求，其中包括软件的设计和硬件的设计。

2.1 基于时间的冷热水交换测控系统控制要求

基于时间的冷热水交换测控系统是由控制系统和测控系统组成，包括水箱、控制系统、连接管道、水泵、变送器等设备组成。

该系统的具体要求是：水箱内液位值和温度值达到设定值，冷水泵上电，冷水箱阀门开启，当冷水泵运行时间到达，冷水泵停止；热水箱阀门开启，热水泵运行时间到达后停止。每交换一次为一个周期，周期范围为0~90万周期。

该系统可以利用触摸屏对水泵的运行状态进行监测和控制，并且对锅炉内的液位和水温，水泵的电流及功率，运行时管道内的流量进行监控和保存，而且数据可以通过USB以EXCEL格式导出。

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，可灵活组成各规模和要求不同的测控系统。在硬件设计上，只需确定PLC的硬件配置和变频器的外部接线，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，所以现场调试会更加地方便。同时由于PLC的抗干扰能力强、可靠性高，因此系统的可靠性也随之大大提高。

2.2 基于时间的冷热水交换测控系统的控制方案

在基于时间的冷热水交换测控系统中我们选用可编程逻辑控制器（PLC）作为控制系统。数据采集以及检测和控制的核心器件，配合温度变送器、液位变送器、功率变送器、流量变送器、电流变送器、触摸屏等完成基于时间的冷热水交换的控制过程。测控系统的整体结构图如图2-1所示

图2-1 系统整体结构

该控制系统的功能主要有一下几个方面：

1、实现对水箱内水的温度、压力、功率、电流、流量等数据信息的精确检测。

2、根据检测水箱内水的温度，调节加热装置是否启动对水加热。

3、根据检测到的管壁内水的压力，调节管网水压的恒定和水泵电机的启动，同时还要能对运行数据进行传输。

4、完成与触摸屏的数据传输与接收工作，提供丰富的人际界面环境。

2.3 本章小结

    本章主要介绍了系统的结构组成，并根据控制系统的要求和主要功能完成了系统整体方案的设计。选择PLC作为该方案的控制核心．触摸屏作为操作平台。由于本系统的控制实现多依赖于检测数据的准确性，故液位检测装置、温度检测装置的选择将关系到本系统的实现与否，在本文的后续部分将重点阐述检测装置的选型以及系统硬件和软件的实现。

 

目录

摘 要

ABSTRACT

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2系统功能设计 1

第二章 基于时间的冷热水交换测控系统的总体设计 2

2.1 基于时间冷热水交换测控系统构成方案 2

2.2 基于时间冷热水交换测控系统的控制方案 2

2.3 本章小结 3

第三章 基于时间的冷热水交换测控系统的硬件的设计 4

3.1 基于时间的冷热水交换测控系统硬件设计思路 4

3.1.1 PLC的选型 4

3.1.2 触摸屏的选型 4

3.1.3 水泵及水箱的选型 9

3.1.4变送器的选型 10

    3.2  I/O地址分配 11

3.3 系统硬件线路设计 11

    3.3.1 系统主电路 11    

    3.3.2 PLC外部接线 12

        3.3.3 系统的整体接线图13

    3.3.4 PLC与触摸屏的通信14

3.4 本章小结 14

第四章 基于时间的冷热水交换测控系统软件的设计 15

4.1 编程软件的简单介绍 15

    4.2 PLC功能设计 16

    4.3 系统程序设计及解析 17

    4.4 触摸屏的设计 18

    4.5 PLC与触摸屏的连接21

    4.6 本章小结22

第五章基于时间的冷热水交换测控系统仿真 23

    5.1  PLC调试运行 23

    5.2 系统程序设计及解析 23

    5.3 触摸屏的设计 23

第六章 总结与期望 24

6.1 总结 24

6.2 展望 24

致  谢 26

参考文献 27

总结与展望

总结 

   本文以基于时间冷热水的交换为研究背景，以基于时间冷热水的控制过程为研究对象，对基于时间冷热水的控制进行了比较详细的研究与探讨，并设计了比较完善的系统方案。通过本次的设计和研究，我们主要进行了以下工作：

1、制订了一套完整基于时间冷热水交换控制系统的设计方案以及控制策略。并结合国内的实际现状和将要使用该系统的用户实际情况，系统的对该设计方案进行了相应的论证，并取得了相应的结论。

2、控制系统的软／硬件设计。根据基于时间的冷热水交换测控系统的特点，以PLC为控制核心．结合温度检测、液位检测、流量检测、电流检测、功率检测，实现了对水箱内水的温度、液位和水泵的电流和功率的检测，并根据控制策略完成了整套控制工作。同时，该系统以触摸屏为人机交互界面．为用户提供了方便。

 展望 

    现有系统实现了冷热水交换测控系统的工况控制和调节功能，将来还可以通过对更多现场数据的采集与传输，如电压、电流、功率、水压、水位、水流量等，通过开发上位机的数据管理系统，实现具有综合功能的冷热水交换测控系统的控制与管理系统，提高后勤管理能力.这部份工作有待在以后的学习与工作中来进一步开展下去。

    而在整个系统的设计过程中有若干方面因为经验和所学知识的不足，没有能够系统的论证和进行设计。例如，在加热的过程中，由于用电划分峰谷电价，所以可以调整早上加热时间和加热水的温度，并对水箱内的保温材料进行调查、研究和论证，找到一个成本最小值。另外，随着各方面技术的发展以及网络技术被广泛的应用，与此同时能量却日益紧缺，在这种情况下，当然会对基于时间的冷热水交换测控系统将提出更高的要求。如对系统采用基于GPRS的无线方式进行数据的传输、通过网络对系统进行远程诊断和维护等。因为水泵的能耗大约占整个电能能耗的三分之一左右。所以被测泵技术在逐渐走向成熟的过程中，仍然有必要对其进行更深入的研究。 

 

参考文献

[1]何波，电气控制及PLC应用，北京，北京电力控制出版社，2008

[2]令朝霞，PLC实验监控系统的开发与设计，陕西，陕西科技出版社，2009                         

[3]曲红斌，孙广志.组态王软件在水循环处理系统的应用，宁夏，宁夏电力出版社，2011

[4]李兴莲，传感器与PLC应用技术，北京，北京机械工业出版社，2011

[5]组态王，组态王使用说明书，北京，北京亚控，2008

[6]宋国翠，传感器选型与应用，北京，北京电子工业出版社，2015

[7]李明河，可编程控制器原理与应用，合肥，合肥工业大学出版社，2010

[8]王兆义，可编程控制器使用技术，北京，机械工业出版社，2004

[9]廖常初，PLC编程及应用，北京，机械工业出版社，2002

[10]阮友德，电气控制与实训教程，北京，人民邮电出版社，2006