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1、论文内容课题研究背景及意义系统总体设计方案硬件设计软件流程总结2022/5/231课题研究背景及意义随着社会主义市场经济的发展，人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高；再加上目前能源紧缺，利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术，设计高性能、高节能、能适应不同领域的恒压供水系统成为必然的趋势。基于PLC和变频技术的恒压供水系统集变频技术、电气技术、现代控制技术于一体。采用该系统进行供水可以提高供水系统的稳定性和可靠性，同时系统具有良好的节能性，这在能源日益紧缺的今天尤为重要，所以研究设计该系统，对于提高企业效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的现实意义。2022/5/232系
2、统的总方案本论文采用西门子公司的MM430变频器、K-TP718Micro型触摸屏和S7-200PLC实现恒压供水和数据传输，然后用数字PID对系统中的恒压控制进行设计。本系统包含4台水泵电机，它们组成变频循环运行方式。采用变频器实现对四台水泵电机的软启动和变频调速，运行切换采用“先启先停”的原则。2022/5/233系统组成框图2022/5/234PLC控制系统的配置选用主机为CPU224一台，加上一台扩展模块EM222(8继电器输出),在扩展一个模拟量模块EM2312022/5/235触摸屏的选择K-TP718Micro型触摸屏采用32位ARM7的CPU处理芯片，拥有超大的内存空间，使系统
3、在很短的时间内就可以快速启动。按键操作响应时间较短。它有6个功能键，有电源指示灯和通信指示灯。触摸屏和功能键的组合操作简化了操作和监视过程。在操作时，LED会显示操作状态，在进行触摸操作时将发出声音提示，为操作员的操作提供安全保障。2022/5/236变频器的选用变频器主要分通用型和供水专用型两大类，在供水系统中，当然要选择供水专用型变频器，这类变频器内部具有PID控制器，同通用型变频器相比，其在低速带载能力方面要差一些，不过足以满足具有低速轻载特性的水泵负载。综合考虑品牌、价格、稳定性等方面，本系统选用西门子MM430供水专用型变频器。2022/5/237压力传感器的选择压力变送器用于检测管
4、网中的水压，常装设在泵站的出水口，压力传感器和压力变送器是将水管中的水压变化转变为15V或420mA的模拟量信号，作为模拟输入模块(A/D模块)的输入，在选择时，为了防止传输过程中的干扰与损耗，我们采用420mA输出压力变送器.在运行过程中，当压力传感器和压力变送器出现故障时，系统有可能开启所有的水泵，而此时的用水量又达不到，这就使水管中的水压上升，为了防止爆管和超高水压损坏家中的用水设备(热水器、抽水马桶等)，本文中的供水系统使用电极点压力表的压力上限输出，作为PLC的一个数字量输入，当压力超出上限时，关闭所有水泵并进行报警输出根据以上的分析，本设计中选用普通压力表Y-100和XMT-127
5、0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CPU224连接模拟量模块EM221，作为PID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。2022/5/238控制系统主电路2022/5/239数字量I/O分配输入设备输出端口输出设备输出继电器输入设备名称代号输出设备名称代号变频器故障信号KA1I0.0变频器前接触器KM0Q0.0变频器运行频率降至最低频率KA2I0.1泵1变频KM1Q0.1运行频率为50赫兹KA3I0.2泵1工频KM5Q0.2无水保护SLI0.3泵2变频KM2Q0.3急停SBI0.
6、4泵2工频KM6Q0.4泵3变频KM3Q0.5泵3工频KM7Q0.6泵4变频KM4Q0.7泵4工频KM8Q1.00故障报警HLQ1.1变频器启/停SA0Q2.02022/5/2310恒压供水系统主程序流程图2022/5/2311PID控制算法PID调节仪根据压力传感器采集来的信号进行PID运算，并将其运算的结果送给变频器作为给定，该PID调节仪带有上下限报警的功能。良好的人机界面。可以对其参数进行设定。通过其参数设定PID的值。在本系统中因为要求是滞后的系统。所以只采用PI调节就可以，因为有了D系统很难调节。整个系统中PID调节仪直接决定整个系统的好坏，它也影响整个系统的使用寿命。2022/5
7、/2312本系统以管网压力为控制对象，为保证控制系统的输出很好地跟随给定值的变化，满足压力跟踪良好的动/静态特性，采用了图所示的闭环控制系统。来自压力传感器的压力反馈信号经A/D转换成为PLC内部的PV(n)，即当前值；并与设定压力SP(n)相比较，得到调节器输入的误差量e(n)，e(n)通过PLC的PID运算，得到调节器数字化输出M(n)，M(n)再经过D/A转化为模拟量信号，作为变频器频率调节的输入变频器的频率和电压变化影响着水泵电机的旋转速度，从而达到维持压力恒定的目的。2022/5/2313总结变频恒压供水是人们生活中的一个现实问题,控制系统的性能对供用水质量和节能指标的实现起着决定性的作用。本课题的研究,涉及检测、控制、PLC网络通讯等领域。在对恒压供水的系统特点及控制目标进行深入研究的基础上，构建了一个由工业控制计算机、可编程序控制器、变频器组成的控制系统，通过PLC进行PID运算，本课题的研究成果对提高供水质量、节约能源都具有一定的工程实用价值。2022/5/2314四度春风化绸缪，几番秋雨洗鸿沟。黑发积霜织日月，粉笔无言写春秋。蚕丝吐尽春未老，烛泪成灰秋更稠。春播桃李三千圃，秋来硕果满神州。老师您辛苦了 2022/5/2315
