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1、摘 要本文介绍一种变频调速恒压供水系统，该系统能够根据运行负荷的变化自动调节供水系统水泵的数量和转速，使整个系统始终保持高效节能的最佳状态。文中详细介绍了系统的控制原理及硬件电路。恒压供水控制系统的基本控制策略是：采用电动机调速装置与可编程控制器(PLC)构成控制系统，进行优化控制泵组的调速运行，并自动调整泵组的运行台数，完成供水压力的闭环控制，在管网流量变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。系统的控制目标是泵站总管的出水压力，系统设定的给水压力值与反馈的总管压力实际值进行比较，其差值输入具有压力显示的PID调节器运算处理后，输出模拟信号给变频器，利用变频器的两个可编程的继电器输出口RO1，
2、RO2，将信号传给PLC，从而PLC判断是否加泵还是切泵。用变频器来实现恒压供水，与用调节阀门来实现恒压供水相比较，节能效果十分显著。系统的优点是启动平稳，启动电流可限制在额定电流以内，从而避免了启动时对电网的冲击；由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵和阀门等使用寿命；可以消除启动和停机时的水锤效应。关键词： 变频器；恒压供水系统；PID；PLCAbstractThispaperintroducesaconstantpressurewatersupplesystem.Itcanregulateaut-omaticallythequantityandrotationalspeedofthewat
3、erpumpwiththevariationoftheload.Thecontrollingprincipleandthehardwarecircuitarepresentedindetail. The basic control strategy of the control system of constant pressure of water supply is: install the control system with motor speed adjustment and programmable logic controller (PLC), it carries out o
4、ptimization control pump organization of the operation of speed adjustment, and adjusts the number of running pumps, completes pressure of water supply closed-loop control system, reaches the steady pressure of water supply in the changing of rate of flow in the pipe net and the purpose of economizi
5、ng electrical energy. The control goal of system is the effluent pressure of pump station. Comparing the pressure of system setting and the actual hydraulic pressure coming from feed backed water supply control system, the comparing result inputs the PID regulator which has pressure show, after hand
6、ling the result, exports analogy signal to the inverter, then using the inverter of the two programmable relay exports RO1 and RO2 to give PLC signal, so PLC judges whether add pump or cut pump. Compared realizing the constant pressure water supply with inverter with realizing the constant pressure
7、water supply with adjustable valve, the effect of energy saving is very notable. The systems advantage is that starting steadily, the starting current may be restricted within specified current, so avoided the impact of electrical network when it starts; because the average rotational speed of pump
8、is reduced, may prolong the using of pump and valve etc.; may eliminate water hammer effect when starts and stops machines.Key words：Inverter；Constantpressurewatersupplysystem；PID；PLCII目 录第1章 绪 论11.1 PLC的产生和定义11.1.1 PLC的产生11.1.2 PLC的定义21.2 PLC的特点21.2.1 抗干扰能力强，可靠性高21.2.2 控制系统结构简单，通用性强31.2.3 编程方便，易于使用
9、31.2.4 功能完善31.2.5 设计、施工、调试的周期短31.3 可编程序控制器的发展趋势41.3.1 向高性能、高速度、大容量发展41.3.2 大力发展微型可编程序控制器41.3.3 大力开发智能型I/O模块和分布式I/O子系统41.3.4 基于个人计算机的编程序软件取代手持式编程器51.3.5 可编程序控制器语言的标准化51.3.6 可编程序控制器通信的易用化和“傻瓜化”61.3.7 可编程序控制器的软件化和PC化61.3.8 组态软件引发的上位计算机编程革命71.3.9 可编程序控制器与现场总线结合7第2章 PLC的应用及应用时注意的问题92.1 PLC的应用92.2 PLC应用时应
10、注意的问题102.2.1 温度102.2.2 湿度112.2.3 振动与冲击112.2.4 周围空气成分12第3章 小区供水系统控制方案的论证133.1 控制系统产生的背景133.2 控制方案143.3 运行特征153.4 经济效益分析183.5 系统的优点183.6 方案论证183.6.1 设备选择183.6.2 控制思想20第4章 系统接线图及I/O口分配214.1 PLC的I/O口分配及接线图214.1.1 PLC的I/O口分配214.1.2 PLC的接线图214.2 变频器的技术参数设定及接线图224.2.1 变频器的技术参数设定224.2.2 变频器的接线图234.3 PID调节器的
11、电路设计244.4 电气控制原理254.4.1 主控制电路图254.4.2 控制电路设计25第5章 梯形图设计及程序设计275.1 梯形图设计275.2 程序设计37第6章 结 论42参考文献43致 谢44附 录45附 录53第1章 绪 论1.1 PLC的产生和定义1.1.1 PLC的产生20世纪20年代起，人们把各种继电器、定时器、接触器及其触点按一定的逻辑关系连接起来组成控制系统，控制各种生产机械，这就是大家所熟悉的传统继电接触器控制系统。由于它的结构简单、容易掌握、价格便宜，在一定范围内能满足控制要求，因而使用面甚广，在工业控制领域中一直占主导地位。但是继电器控制系统有明显的缺点：设备体
12、积大，可靠性差，动作速度慢，功能少，难于实现较复杂的控制，特别是由于它是靠硬件连线逻辑构成的系统，接线复杂，当生产工艺或对象需要改变时，原有的接线和控制盘就要更换，所以通用性和灵活性较差。到20世纪60年代，由于小型计算机的出现和大规模生产及多机群控的发展，人们曾试图用小型计算机来实现工业控制的要求，但由于价格高，输入、输出电路不匹配和编程技术复杂等原因，一直未能得到推广应用。20世纪60年代末期，美国的汽车制造业竞争激烈，各生产厂家的汽车型号不断更新，它必然要求生产线的控制系统亦随之改变，以及对整个控制系统重新配置。为抛弃传统继电接触器控制系统的束缚，适应白热化的市场竞争要求，1968年美国
13、通用汽车公司公开招标，对汽车流水线控制系统提出十条要求。这些要求实际上提出了继电接触器控制的简单易懂、使用方便、价格低廉的优点，与计算机的功能完善、灵活性、通用性好的优点结合起来，将继电接触器控制的硬件连线逻辑转变为计算机的软件编程设想。1969年美国数据设备公司根据要求，研发开发世界上第一台可编程序控制器，并在通用公司汽车生产线上首次应用成功。当时人们把它称为可编程序逻辑控制器（Programmable Logical Controller），简称PLC，它主要用来取代继电接触器逻辑控制，系统功能仅限于执行继电逻辑、记时、记数等。随着微电子的发展，20世纪70年代中期出现了微处理器和微型计算
14、机，人们将微机技术应用到PLC上，使得它能更多地发挥计算机的功能，不仅用逻辑编程取代硬件连线逻辑，还增加了运算、数据传送和处理等功能，使其真正成为一种电子计算机工业控制设备。国外工业界在1980年正式命名为可编程控制器（Programmable Controller），简称PC。但由于它和个人计算机（Presonal Computer）的简称容易混淆，所以现在仍把它简称为PLC。进入20世纪80年代以来，随着大规模和超大集成电路等微电子技术的迅速发展，以16位和32位微处理器构成的微机化PLC得到了惊人的发展，使PLC在概念、设计、性能价格比以及应用等方面都有了新的突破。不仅控制功能增强，功耗
15、、体积减小，成本下降，可靠性提高，编程和故障检测更为灵活方便，而且远程I/O和通信网络、数据处理以及图像显示也有了长足的发展，所有这些已经使PLC应用于连续生产的过程控制系统，使之成为今天自动化技术的三大支柱之一。1.1.2 PLC的定义PLC一直在飞速发展中，因此到现在为止，还未能对其下一个十分确切的定义。国际电工委员会曾与1982年11月颁发了可编程控制器标准草案第一稿，1985年1月发表了第二稿，1987年颁布了第三稿。该草案对可变控制器的定义是：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计。他采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。而有关的外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，抑郁扩充其功能的原则设计。”1.2 PLC的特点1.2.1 抗干扰能力强，可靠性高微机虽然具有很强的饿功能，但抗干扰能力差，工业现场的电磁干扰，电源波动，机械振动，温度以及湿度的变化，都可以使一般通用微机不能正常工作。而PLC在电子线路、机械结构以及软件结构上都
