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1、PLC控制的变频调速恒压供水系统,指导老师：,答辩人：,课题背景,恒压供水系统不断发展,经济快速发展,人们对用水质量的要求不断提高,节水节能的观念逐渐增强,自动化控制技术的飞速发展,主要研究内容,系统方案选择,系统硬件设计,系统软件设计,监控系统的设计,一,二,三,四,根据实际情况选择最佳方案,系统主要设备的选型,程序流程图，PLC程序，PID参数整定,组态软件实现的监控界面,1 系统方案的选择,1.1 恒压供水系统常用控制方案有： 1.由供水几班的变频器+水泵机组+压力传感器 2.通用变频器+单片机（包括变频控制、调节器控制） +人机界面+压力传感器 3.通用变频器+PLC（包括变频控制、调
2、节器控制） +人机界面+压力传感器 本设计选用第三种，采用变频器循环控制三台水泵的控制方式。,1.2 恒压供水变频调速系统控制流程图,1.3 变频恒压供水系统框图,1.4 水泵切换条件,实际的机组切换判别条件：,2 系统的硬件设计与选型,2.1 系统的电气控制总框图:,由上述系统的电气控制总框图可知，主要硬件如下所示：,主要设备 型号及其生产厂家 可编程控制器（PLC） Siemens CPU 226 模拟量扩展模块 Siemens EM 235 变频器 Siemens MM440 水泵机组 SFL系列水泵3台（上海熊猫机械有限公司） 压力变送器及显示仪表 普通压力表Y-100、XMT-127
3、0数显仪 液位变送器 分体式液位变送器DS26(淄博丹佛斯公司),设备清单如下：,2.2 PLC及扩展模块的选型,考虑PLC端子数目要有一定的预留量，选用PU226，开关量输出16点，输出形式为AC220V继电器输出；开关量输入24点，输入形式为+24V直流输入。,(1) PLC主模块：,(2) 扩展模块：,由于实际中需要模拟量输入点1个，模拟量输出点1个，选用EM235，该模块有4个模拟输入、1个模拟输出信号通道。,2.3 变频器的选型,(1) 变频器选型原则：,a.是本系统控制执行机构的硬件，通过频率的改变实现对电机转速的调节，从而改变出水量。 b.必须根据水泵电机的功率和电流进本系统中要
4、实现监控，所以变频器还应具有通讯功能。 c.根据功能分为普通功能型U/f控制变频器、具有转矩控制功能的高功能型U/f控制变频器以及矢量控制高功能型变频器三种，供水系统属泵类负载，低速运行时的转矩小，可选用价格相对便宜的U/f控制变频器。,(2) MM440变频器：,用于三相交流电动机调速的系列产品，由微处理器控制；采用模块化结构，有内置的RS-485/232C接口和用于简单过程控制的PI闭环控制器；快速电流限制实现无跳闸运行，磁通电流控制改善动态响应特性，低频时也可以输出大力矩；输出功率为0.7590KW，输出信号能作为75KW的水泵电机的输入信号；可以通过RS-485通信协议和接口直接与西门
5、子PLC相连。,2.4 水泵机组的选型,(1) 选型原则：,一是要确保平稳运行； 二是要经常处于高效区运行，以求取得较好的节能效果。,本设计的要求为：电动机额定功率75KW，供水压力控制在0.30.01Mpa。 根据本设计要求并结合实际中小区生活用水情况，最终确定确定采用3台上海熊猫机械有限公司生产的SFL系列水泵机组（电机功率75KW）。,(2) 机组选型:,2.5 压力变送器的选型,本设计中选用普通压力表Y-100和XMT-1270数显仪实现压力的检测、显示和变送。压力表测量范围01Mpa，精度1.0；数显仪输出一路420mA电流信号，送给与CPU226连接模拟量模块EM235，作为PID
6、调节的反馈电信号，可设定压力上、下限，通过两路继电器控制输出压力超限信号。,2.6 液位变送器的选型,本设计要求贮水池水位：2m5m。本设计选择淄博丹佛斯公司生产的型号为DS26分体式液位变送器，其量程为：0m200m，适用于水池、深井以及其他各种液位的测量；零点和满量程外部可调；供电电源：24VDC；输出信号：两线制420mADC精度等级：0.25级。,2.7 系统主电路、控制电路的设计,（1）主电路采用三泵循环变频的运行方式，在同一时间内只能有一台水泵工作在变频下。 （2） 要完成以下功能：自动控制三台水泵的投入运行；能在三台水泵之间实现变频泵的切换；三台水泵在启动时要有软启动功能；对水泵
7、的操作要有手动/自动控制功能，手动只在应急或检修时临时使用；系统要有完善的报警功能并能显示运行状况。,电路图参考附录及A1图纸,3 系统的软件设计,3.1 主程序设计,（1）系统初始化程序 （2）增、减泵判断和相应操作程序 （3）水泵的软启动程序 （4）各水泵变频运行控制逻辑程序 （5）各水泵工频运行控制逻辑程序 （6）报警及故障处理程序,3.2 子程序设计,（1）初始化子程序SBR-0 （2）PID控制中断子程序,3.3 PID控制器参数整定,PID 控制原理框图,本系统的数学模型可以近似为一个带纯滞后的一阶惯性环节：,式中：K为系统总的增益，T为系统的惯性时间常数， 为系统滞后时间。,仿真波形图,图4.8 阶跃响应仿真波形图,图4.9加入纯滞后换届后的仿真波形图,从图中不难看出，系统的调节时间较快，且能输出稳定的压力信号，完全符合设计要求。,4 监控系统的设计,采用组态软件实现的监控界面,谢谢观看,
