《基于PLC的恒压供水泵站系统设计毕业设计论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于PLC的恒压供水泵站系统设计毕业设计论文（72页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 南京工程学院 自动化学院 本科毕业设计（论文）题目： 基于PLC的恒压供水泵站系统设计 专 业： 自动化 Graduation Design (Thesis) Design of Constant Pressure Water-supply System Based on PLCByJia RuiyongSupervised by Associate Prof. Liu YunxiaDepartment of Automation EngineeringNanjing Institute of TechnologyJune, 2013摘 要本设计以一个城市小区供水系统作为被控对象，研究基于P
2、LC的变频恒压供水系统，使系统获得较好的性能指标，力求做到使系统运行稳定，操作简单，解决实际供水中问题，保证供水安全、快捷、可靠，目前变频恒压供水系统已在国内外实际供水控制系统中得到广泛的应用。此变频恒压供水系统由水泵机组，共包括四台水泵电机，其中三台为常规水泵，一台为辅助水泵，其与可编程序控制器、变频器、压力传感器等相关器件组成了一个变频循环运行系统 。系统实时比较管网压力与压力设定值偏差的变化情况，经PLC进行PID运算，由PLC控制水泵电机的变频、工频切换，自动控制水泵电机投运台数和电机转速，实现闭环自动调节恒压供水。经软件仿真及实验室调试，证明系统基本可以满足设计要求。 关键词： PL
3、C；PID；变频器；恒压供水 ABSTRACTThe design of a city district water supply system as a controlled object, the study is based on the PLC constant pressure water supply system, allowing the system to obtain better performance indicators, and strive to make sure that the system is stable and easy to operate, to
4、 correct the problem that is the actual water supply to ensure water supply safe, fast, reliable, constant pressure water supply system has been widely used in domestic and foreign real water supply control system.Constant pressure water supply system consists of a pump unit, including a total of fo
5、ur pump motor, three conventional pumps, one for the auxiliary water pump, a variable frequency with a programmable logic controller, inverter, pressure sensors and other related devices cycle operation system. Real-time comparison system pipe network pressure and pressure setpoint deviation changes
6、, the PID operation by the PLC, the PLC controlled pump motor frequency, frequency switching, automatic control of the number of units put into operation the pump motor and the motor speed to achieve constant loop automatic adjustment pressure water supply. The software simulation and laboratory tes
7、ting, proof system could meet the design requirements. Keywords: PLC; PID; inverter; constant pressure water supply I 目录 第一章 绪论11.1 引言11.2 供水系统发展历程11.3 恒压供水系统的国内外研究现状21.4 本文的结构3第二章 恒压供水系统控制方案确定42.1 系统设计要求42.2 变频恒压供水系统结构分析52.3 变频恒压供水系统控制流程7第三章 变频恒压供水系统原理分析83.1 电动机的调速原理83.2 变频恒压供水系统的节能原理93.3 变频恒压供水系统的
8、变频原理113.3.1 变频调速的优点及应用113.3.2 变频器频率给定方式123.4 控制系统PID原理及整定123.4.1 PID控制原理123.4.2 参数整定方法13第四章 控制系统硬件电路设计164.1 PLC及其扩展模块选型164.1.1 PLC特点及性能指标164.1.2 可编程序控制器（PLC）的选型174.1.3 扩展模块选型184.2 变频器的选型194.2.1 变频器的具体选型194.2.2 变频器与模拟量扩展扩展的连接194.2.3 变频器参数设定204.3 水泵机组的选型214.3.1 水泵机组的选型原则214.3.2 水泵机组选型224.4 供水压力传感器的选型2
9、34.4.1 压力传感器的性能参数234.4.2 压力传感器的选型234.5 系统主电路设计及分析254.6 系统软件的I/O口分配及外围接线图26第五章 系统的软件设计29 5.1 恒压供水系统软件部分总体分析设计295.1.1 系统软件部分分析295.1.2 系统软件部分总体设计295.1.3 恒压供水系统程序流程图31 5.2 子程序和中断程序335.2.1 子程序的调用指令和返回指令335.2.2 子程序调用过程的特点335.2.3 中断程序的调用原则345.2.4 中断调用指令345.3 供水压力采集程序355.3.1 压力采集的平移式平均值滤波法355.3.2 压力采集程序的编制3
10、75.4 控制系统PID整定部分程序设计395.4.1 PID回路指令及使用395.4.2 PID指令在系统中的使用39第六章 PLC程序仿真及调试416.1 仿真软件调试416.2 实验室调试45第七章 结论487.1 论文总结487.1.1主要工作及结论487.1.2 存在的问题487.2 个人收获49致谢50参考文献51附录A：电气接线图52附录B：PLC外围接线图53附录C PLC梯形图54 IV第一章 绪论1.1引言水是人类最宝贵的资源，是人类赖以生存的基本条件，也是国民经济的生命线。在节水节能己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，较长阶段以来在市政供水、高层建
11、筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直较为落后，自动化程度不高，水资源浪费现象十分严重，不能适应现代社会发展的需求。 伴随着住房政策改革的不断深入，城市中各种类型小区建设发展非常迅速，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作为其中的一个重要方面，供水的可靠性、稳定性、经济性将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。日常的生产生活用水需求通常是随时间变化的，因季节、昼夜相差很大，因此用水和供水的不平衡主要表现为在用水高峰期，水的供应量往往低于需求量，出现水压降低供不应求的现象，而在用水低谷期，水的供给量往往高于需求量，出现水压升高供过于求的情况，
12、这将会造成能量的浪费，同时有可能导致水管爆破和用水设备的损坏。所以 保持供水压力恒定可以实现供、用水的平衡1。而变频恒压供水系统的出现使这些问题迎刃而解。1.2 供水系统发展历程恒压供水技术出现以前，出现了水箱和水塔或气罐式增压设备等供水方式时，在造成水的二次污染、造成水质变差的同时，由于它们必须由水泵以高出实际用水高度的压力来提升水量，结果造成了水泵电机的轴功率和能量损耗。下面对几种供水方式进行介绍 (1) 一台恒速泵直接供水系统：这种供水方式下，水泵从蓄水池中抽水加压直接送往用户。这种系统结构简单、造价低廉，但耗电、耗水严重、水压不稳、供水质量不佳，电机硬起动易产生水锤效应，破坏性大，目前
13、较少采用。(2) 恒速泵+水塔的供水方式：这种方式是水泵首先向水塔供水，然后由水塔向用户供水。这种供水方式 ，供水压力相对稳定。但这种供水方式基建设备投资最大，占地面积也最大，水压不可调，不能兼顾近期与远期的需要，而且系统水压不能随系统所需流量和系统所需要压力下降而下降，同时还存在一些能量损失和二次污染问题。 (3) 射流泵十水箱的供水方式：这种方式是根据射流泵本身的特有结构进行工作。是利用压差和来水管粗，出水管细的变径工艺实现供水，但是由于其技术和工艺的不健全，再加上该供水方式会出现有压无量(流量)的现象，无法满足高层供水的需要。 (4) 恒速泵十高位水箱的供水方式 ：这种供水方式原理与水塔
14、供水方式是相同的，区别仅在于水箱设在建筑物的顶层。 相对于水塔供水方式，高位水箱供水方式占地面积与设备投资都有所减少，但其必然提高建筑物的总体造价，且影响设计风格对，同时水箱受到建筑物的限制，容积不能太大，所以供水的范围必然较小。同时一些污染源有可能进入水箱带来水质的污染。 (5) 恒速泵十气压罐供水方式 ：这种方式是利用封闭的气压罐替代高位水箱蓄水，通过监测罐内压力以控制泵的开、停。气压罐供水的方式也存在着许多缺点，如气压罐方式的运行不稳定突出表现在它的频繁启动，频繁启动将产生较大的噪声，同时由于启动过于频繁，压力不稳，加之硬启动，电气和机械冲击较大，设备损坏很快。 以上几种供水方式都曾经在一定历史阶段和某些生产生活领域发挥了举足轻重的作用，但是，随着人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高，以上供水方式显示出越来越多的弊病，再加上目前能源紧缺，供水方式必将朝着高效节能、自动可靠的方向发展 。 变频调速式供水系统具有节约能源、安全性高、节省占地、节省投资、调节能力大、运行稳定可靠的优势，具有广阔的应用前景和明显的经济效益与社会效益。变频恒压供水系统必将在将来的生产生活中成为新兴主流供水方式2。1.3 恒压供水系统的国内外研究现状 变频恒压供
