恒压供水系统的设计

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1、 毕业设计（论文）毕业设计（论文）基于 PLC 控制器的恒压供水系统设计李诚班 级 专 业 所 在 系 指导老师 完成时间 201 年 12 月 17 日至 201 年 6 月 16 日 毕业设计（论文）目 录一、摘要.1二、绪论.2三、P LC 技 术 与 变 频 技 术 概 述 .3（一） 、PLC 的基本概念3（二） 、PLC 的基本结构3（三） 、PLC 的工作原理3（四） 、PLC 应用介绍4（五） 、变频技术概念5（六） 、变频器结构分类5（七） 、变频器与 PLC 使用 USS 通信6四、系统的总体分析.7（一） 、供水系统的要求7（二） 、系统的结构7（三） 、供水系统方案的设

2、计7（四） 、供水系统的工作原理8五、硬件系统配置.10（一） 、PLC 的选择10（二） 、变频器的选择12（三） 、水泵的选择14（四） 、其他相关设备的选择15（五） 、系统硬件连接图16六、软件系统的设计.17（一） 、总体流程图设计17（二） 、各个模块梯形图设计23（三） 、系统的测试与分析运行32七、结论.34八、参考文献.34致谢35 毕业设计（论文）1一、摘 要日 常 生 活 用 水 量 随 季 节 、 昼 夜 、 上 下 班 时 间 的 不 同 而 有 较 大 的 变 化 ， 因 俄 日经 常 出 现 水 压 的 巨 大 波 动 。 所 以 我 们 需 要 更 好 的 供

3、水 系 统 ， 恒 压 供 水 系 统 既 是 其中 之 一 。 本 系 统 的 设 计 是 基 于 西 门 子 S7-200 系 列 PLC 控 制 的 变 频 供 水 系 统 ， 本文 介 绍 了 该 控 制 系 统 的 节 能 原 理 、 系 统 构 成 和 工 作 原 理 。 通 过 PLC 进 行 逻 辑 控 制 ，由 变 频 器 进 行 压 力 调 节 ， 经 PID 运 算 ， PLC 进 行 控 制 变 频 和 工 频 切 换 ， 从 而 使 闭环 自 动 调 节 恒 压 ， 进 行 变 量 供 水 。 本 文 在 系 统 的 设 计 部 分 ， 对 硬 件 系 统 配 置 、

4、 选型 和 软 件 系 统 的 流 程 设 计 、 程 序 设 计 进 行 了 详 细 的 介 绍 ， 并 指 出 了 系 统 设 计 过 程中 存 在 的 问 题 ， 给 出 相 关 解 决 方 法 。 供 水 系 统 对 水 压 实 时 控 制 性 能 良 好 ， 硬 件 模块 工 作 稳 定 、 可 靠 ， 变 频 器 的 控 制 方 式 采 用 模 拟 量 输 入 ， 通 信 输 出 控 制 ， 通 过 PID 指 令 实 现 闭 环 控 制 正 确 有 效 ， 达 到 了 恒 压 供 水 系 统 的 控 制 要 求 ， 满 足 城 区 居民 工 作 和 生 活 的 日 常 用 水 需

5、 要 。关键词：PLC 变频 供水 恒压 毕业设计（论文）2二、绪论众所周知，水是人类生活、生产中不可缺少的重要物质，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，而随着我国社会经济的发展，人们生活水平的不断提高，以及住房制度改革的不断深入，城市中各类小区建设发展十分迅速，同时也对小区的基础设施建设提出了更高的要求。小区供水系统的建设是其中的一个重要方面，供水的可靠性、稳定性、经济性直接影响到小区住户的正常工作和生活，也直接体现了小区物业管。理水平的高低。这就让人们不仅对供水系统的稳

6、定性、可靠性提出了更高的要求，而且要求供水系统运行起来经济安全、高效节能。为了适应城市的快速发展，需要充分运用自动控制、网络通讯和计算机等综合技术，优化原有的供水系统，来提高各种用水场所的服务质量和供水能力，本次的设计正是为了能更好的解决此类问题而进行的，采用以 PLC 为控制核心，通过变频调速实现恒压供水。 毕业设计（论文）3三、PLC 技术与变频技术概述（1）PLC 的基本概念可编程序控制器（Programmable Logic Controller）简称 PLC。它是一种数字运算操作的电子系统，专门为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、

7、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 （2）PLC 的基本结构可 编 程 序 控 制 器 （ PLC） 结 构 主 要 由 中 央 处 理 器 （ CPU） 、 存 储 器 （ RAM 和 ROM） 、 输 入 /输 出 模 块 、 电 源 及 附 属 端 口 电 路 组 成 。 输 入 端 口 连 接 一 些 指 令 元 件（ 按 钮 或 开 关 ） 和 现 场 检 测 元 件 （ 各 种 传 感 器 ）， 输 出 端 口 连 接 一 些 执 行 器 件 （ 接触 器 、 电 磁 阀 、 指 示 灯 ） ， 控 制 和 驱 动 负

8、载 工 作 。 系 统 编 译 ， 以 前 还 需 要 手 持 编程 器 ， 现 在 的 PLC 系 统 结 构 基 本 不 采 用 了 ， 程 序 编 写 采 用 安 装 编 程 软 件 的 计 算机 来 取 代 。 手 持 编 程 器 只 能 通 过 指 令 表 编 程 ， 不 能 输 入 和 编 辑 梯 形 图 ， 编 程 方 式比 较 麻 烦 ， 加 之 很 多 PLC 生 产 厂 家 都 推 出 了 编 程 简 单 、 使 用 方 便 的 软 件 ， 所 以目 前 PLC 系 统 程 序 在 编 辑 时 ， 都 采 用 计 算 机 编 程 。 下 图 2-1 是 PLC 控 制 系

9、统 示意 图 。图 3-1 PLC 控 制 系 统 示 意 图（3）PLC 的工作原理PLC 的 工 作 过 程 是 一 个 循 环 扫 描 的 工 作 方 式 。 CPU 的 扫 描 周 期 包 括 读 输 入 、执 行 程 序 、 处 理 通 讯 请 求 、 执 行 CPU 自 诊 断 测 试 及 写 输 出 等 内 容 。PLC 可 被 看 成 是 在 系 统 软 件 支 持 下 的 一 种 扫 描 设 备 。 它 周 而 复 始 的 循 环 扫 描并 执 行 由 系 统 软 件 规 定 好 的 任 务 。 用 户 程 序 只 是 扫 描 周 期 的 一 个 组 成 部 分 ， 用 户程

10、 序 不 运 行 时 ， PLC 也 在 扫 描 ， 只 不 过 在 一 个 周 期 中 去 除 了 用 户 程 序 和 读 输 入 、写 输 出 这 几 部 分 的 内 容 。 其 CPU 的 扫 描 过 程 如 下 图 3-2 所 示 。 典 型 的 PLC 在 一个 周 期 中 可 以 完 成 以 下 几 个 扫 描 过 程 ：1、 开 机 自 检 扫 描 。 该 自 检 过 程 保 证 设 备 可 靠 正 常 运 行 ， 及 时 反 应 系 统 所 出 毕业设计（论文）4现 的 故 障 ， PLC 都 具 有 自 动 监 视 功 能 。2、 与 网 络 进 行 通 讯 扫 描 。 一

11、般 对 于 小 型 PLC 系 统 没 有 建 立 网 络 通 讯 的 单 机工 作 状 态 ， 没 有 这 一 扫 描 过 程 ， 只 有 多 台 PLC 之 间 或 者 是 PLC 与 终 端 设 备 之 间建 立 的 通 信 的 网 络 状 态 才 有 该 工 作 过 程 。3、 扫 描 用 户 程 序 过 程 。 这 是 PLC 在 一 个 扫 描 周 期 内 的 主 要 工 作 阶 段 ， 只 要系 统 处 于 正 常 运 行 状 态 下 ， 每 一 个 扫 描 周 期 内 都 包 含 该 扫 描 过 程 。 该 工 作 过 程 是直 接 面 对 用 户 的 ， 即 用 户 可 以

12、通 过 软 件 进 行 编 辑 调 试 ， 便 可 实 现 系 统 的 控 制 功 能 。程 序 量 的 大 小 会 直 接 影 响 一 个 扫 描 周 期 ， 这 就 是 实 现 同 样 一 个 控 制 功 能 ， 不 同 编程 人 员 设 计 出 来 的 程 序 ， 调 试 成 功 后 运 行 效 率 却 有 差 别 的 原 因 。4、 读 输 入 、 写 输 出 扫 描 过 程 。 PLC 在 正 常 运 行 状 态 下 ， 每 一 个 扫 描 周 期 都包 含 这 个 扫 描 过 程 。 该 过 程 在 PLC 运 行 过 程 中 能 否 被 执 行 是 可 控 的 。 CPU 在 处

13、 理用 户 程 序 时 ， 使 用 的 输 入 值 不 是 直 接 从 输 入 点 读 取 的 ， 运 算 的 结 果 也 不 直 接 送 到实 际 输 出 点 ， 而 是 在 内 存 中 设 置 了 两 个 映 像 寄 存 器 ： 一 个 为 输 入 映 像 寄 存 器 ， 另一 个 为 输 出 映 象 寄 存 器 。 用 户 程 序 所 用 的 输 入 值 是 输 入 映 像 寄 存 器 的 值 ， 运 算 结果 也 放 在 输 出 映 像 寄 存 器 。 在 输 入 扫 描 过 程 中 ， CPU 把 实 际 输 入 点 的 状 态 锁 入 到输 入 映 像 寄 存 器 ， 在 输 出 扫 描 过 程 中 CPU 把 输 出 映 像 寄 存 器 的 值 传 送 到 输 出 点 。图 3-2 PLC 的 CPU 扫 描 过 程（4）PLC 应用介绍PLC 在 工 业 生 产 中 的 应 用 已 经 成 为 目 前 衡