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1、毕 业 设 计题目 PLC 控制的恒 压供水系统 系别 机 电 系 专业 机电一体化 班级 姓名 学号 指导教师 日期 I设计任务书设计题目：PLC 控制的恒压供水系统设计要求: 1设计一个采用全自动变频恒压控制方式来实现恒压供水的自控系统；2本系统主要以 PLC 来控制，按照控制要求选择器件，设计其硬件主控电路；3根据要求选择相应的传感器、驱动电机、阀门等； 4按照设计要求设计相应算法，编制相应的 PLC 控制程序。 设计进度要求：第一周：观察恒压供水实验箱,了解单容水箱说明书；第二周：根据设计要求考虑设计思路；第三周：选择控制电路的传感器、电机、阀门等； 第四周：查找资料,编写 PLC 控
2、制主程序；第五周：程序编好后进行初步调试、修改；第六周：将电子稿教给老师检查；第七周：修改电子稿，打印论文；第八周：准备毕业答辩。指导教师（签名）： II摘 要本论文主要阐述近年来我国中小城市发展迅速，集中用水量急剧增加。供水方面迫切希望通过对原有系统的技术改造，提高生产过程的自动化水平。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和手动双重控制系统降低能源消耗和资源浪费，从而提高设备的可维护性和运行的可靠性，以达到降低自来水的生产成本和提高生产管理水平的目的。全文共分为四章。第一章阐明了恒压供水系统控制
3、的发展现状和意义。第二章主要介绍了供水系统的工作原理。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的设计开发并对程序进行解释。本论文综合运用了可编程控制器(PLC )、变频器、传感器、PID、等现代工业控制常用的控制部件及其相关程序设计方法，所作的设计对同类系统的研究和开发具有一定的参考价。关键词: 可编程控制器，PID，恒压供水济源职业技术学院毕业设计I目 录摘 要 .II1 恒压供水系统的现状 .11.1 恒压供水系统的特点 .11.2 变频调速及 PLC 在供水行业中的应用 .11.3 设计任务及要求 .32 恒压供水系统工作原理 .52.1 系统工作过程
4、.52.2 变频调速的节能、调速原理 .73 系统的硬件工作原理及硬件选择 .83.1 系统简介 .83.3 PLC 选型 .103.4 阀门的选择 .143.5 水泵的选择 .153.6 主电路设计 .163.7 控制电路的设计 .174 软件设计与实现 .194.1 PLC 编程简介 .194.2 PLC 接线图 .234.3 程序的设计 .254.4 恒压供水系统的程序语句表 .264.5 模拟运行与调试过程 .33致 谢 .34参考文献 .35济源职业技术学院毕业设计11 恒压供水系统的现状1.1 恒压供水系统的特点近年来我国中小城市发展迅速，集中用水量急剧增加。供水方面迫切希望通过对
5、原有系统的技术改造，提高生产过程的自动化水平。并在此基础之上配备相应的系统管理软件，改变传统的落后管理方式，使管理工作规范化，提高水厂的业务管理水平。由于原有的供水控制系统是一个完全依靠值班人员手动控制的系统，所以对该系统技术改造的要求是在原有系统的基础进行，设计一套取水和供水的自动控制系统，克服由于采用单纯手动控制系统进行控制带来的控制不方便、控制系统对供水管网中压力和水位变化反应迟钝的问题，降低能源消耗和资源浪费，提高设备的可维护性和运行的可靠性，以达到降低自来水的生产成本和提高生产管理水平的目的。在相当比较大规模的工业生产供水系统，变频调速恒压供水有它自身的特点：1.供水量在短时间（一天
6、时间内）变化大，这种变化在几个小时内是几倍或十倍。2.对供水压力的要求比较严格，供水的压力随供水的流量的变化而变化，甚至少量的水消耗都需要一定的管道压力。3.一般情况下，供水系统的水流量受到水消耗量的控制，而水流量又是通过供水水泵的输出来提供的。从上即可结论：以变频器为主体构成的恒压供水系统不仅能够最大程度满足需要，也提高整个系统的效率，延长系统寿命、节约能源、而且能够构成复杂的功能。1.2 变频调速及 PLC 在 供水行业 中的应用1.2.1 变频调速技术的特点及 应用作为高性能的调速传动，直流发电机电动机调速控制方法长期以来应用广泛。但是直流电动机由于换向器和电刷维护保养很麻烦，价格也相当
7、昂贵。使异步电机实现性能好的调速一直是人们的理想。异步电机的调速方法很多，例如变极调速、有极调速、定子调压调速、变频调速等。但是因为各种各样的缺点没有得到广泛的应用。270 年代以后，由于微电子技术、电力电子技术和微处理机技术的发展，促使晶体管变频器的诞生。晶体管变频器不但克服了以往交流调速的许多缺点，而且调速性能可以和直流电动机的调速性能相媲美。三相异步电动机具有维修方便、价格便宜、功率和转速适应面宽等优点，其变频调速技术在小型化、低成本和高可靠性方面占有明显的优势。到 80 年代末，交流电机的变频调速技术迅速发展成为一项成熟的技术，它将供给交流电机的工频交流电源经过二极管整流变成直流，再由
8、 IGBT或 GTR 模块等器件逆变成频率可调的交流电源，以此电源拖动电机在变速状态下运行，并自动适应变负荷的条件。它改变了传统工业中电机启动后只能以额定功率、定转速的单一运行方式，从而达到节能目的。现代变频调速技术应用于电力水泵供水系统中，较为传统的运行方式是可节电 4060，节水 1530。由于变频调速具有调速的机械特性好、效率高、调速范围宽、精度高、调整特性曲线平滑、可以实现连续的、平稳的调速、体积小、维护简单方便、自动化水平高等一系列突出的优点而倍受人们的青睐。尤其当它应用于风机、水泵等大容量负载时，可以获得其它调速方式无法比拟的节能效果。变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变
9、频器可分成交流直流交流变频器和交流交流变频器两大类，目前国内大都使用交直交变频器。自从通用变频器问世以来，变频调速技术在各个领域得到了广泛的应用。变频调速恒压供水设备以其节能、安全、高品质的供水质量等优点，使我国供水行业的技术装备水平从 90 年代初开始经历了一次飞跃。恒压供水调速系统实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求，是当今最先进、合理的节能型供水系统。在实际应用中得到了很大的发展。随着电力电子技术的飞速发展，变频器的功能也越来越强。充分利用变频器内置的各种功能，对合理设计变频调速恒
10、压供水设备、降低成本、保证产品质量等方面有着非常重要的意义。新型供水方式与过去的水塔或高位水箱以及气压供水方式相比，不论是设备的投资，运行的经济性，还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有无法比拟的优势，而且具有显著的节能效果。恒压供水调速系统的这些优越性，引起国内几乎所有供水设备厂家的高度重视，并不断投入开发、生产这一高新技术产品。目前该产品正向着高可靠性、全数字化微机控制，多品种系列化的方向发展。追求3高度智能化，系列标准化是未来供水设备适应城镇建设成片开发、智能楼宇、网络供水调度和整体规划要求的必然趋势。在短短的几年内，变频调速恒压供水系统经历了一个逐步完善的发展过程，早期的单泵
11、调速恒压系统逐渐被全新的系统所代替。虽然早期单泵调速系统设计简易可靠，但是其电机深度调速造成水泵、电机运行效率低，而新的调速系统投资更为节省，运行效率高，被实际证明是最优的系统设计，很快发展成为主导产品。1.2.2 可编程序控制器的特点及应用早期的可编程序控制器，主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着计算机技术、通信技术和自动控制技术的迅速发展，可编程序控制器将传统的继电器控制技术与新兴的计算机技术和通信技术融为一体，具有可靠性高、功能强、应用灵活、编程简单、使用方便等一系列优点，以及良好的工业环境工作性能和自动控制目标实现性能，在工业生产中得到了广泛的应用。在发达工业国家，PLC 已经广泛的应用在所有的工业部门。据“美国市场信息”的世界 PLC 以及软件市场报告称，1995 年全球 PLC 及其软件的市场经济规模约 50亿美元。随着电子技术和计算机技术的发展，PLC 的功能得到大大的增强，具有以下特点：1.可靠性高。2.具有丰富的 I/O 接口模块。3.采用模块化结构。4.编程简单易学。5.安装简单，维修方便。由于 PLC 强
