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1、天津工程师范学院 毕 业 设 计（论文）题 目 自来水加压站PLC恒压供水系统 副标题 性 质： 毕业设计 毕业论文学生姓名 年 级 自0102 系 别 自动化工程 专 业 自动化 指导教师 评定成绩 优 良 中 及格 不及格目 录摘要1Abstract1引言1一、恒压供水系统概述2（一）传统定压方式的弊病2（二）恒压供水系统简介2二、松下恒压供水系统2（一）系统构成及控制原理2（二）系统原理图如图所示3（三）自动控制方式下的系统工作原理3（四）手动控制方式3三、系统硬件概述3（一）PLC结构及原理3（二）A/D转换模块10（三）压力传感器11（四）变频器结构及原理12四 系统软件设计19（一
2、）程序流程图19（二）系统中用到的高级指令19（三）系统梯形图程序21致谢词25参考文献26英文翻译27自来水加压站PLC恒压供水系统作者：XXX摘要恒压供水是指在供水网中用水量发生变化时，出口压力保持不变的供水方式供水网系出口压力值是根据用户需求确定的。传统的恒压供水方式是采用水塔、高位水箱、气压罐等设施实现的。随着变频调速技术的日益成熟和广泛应用，利用变频器、传感器、PLC等器件的有机结合，构成控制系统，调节水泵的输出流量，实现恒压供水。该技术已在供水行业普及。本文用松下PLC、松下超小型变频器VF0、智能压力变送器构成了单闭环控制回路，并给出了系统的程序及i/o分配表。文中还介绍了系统的
3、软硬件具体参数及性能。关键词 PLC 恒压供水 传感器Abstract Press-constant water-providing is a way of water-providing. When the amount of water changes, the output press keeps constant. The press value of water-providing network is determined by user. The conventional press-constant waterproviding adopts water tower. high
4、-lever water tank. Air press tank to realize its function. With the development of frequency-varied speed-adjustment technology and its wide use .people use frequency varied, sensor, PLC to create the control system and adjust the output the amount of the pump to realize the press constant water-pro
5、viding finally. This kind of technology has been used widely in water-providing industry. In this article, we use Panasonic PLC, Panasonic frequency-varied VF0, intellectual press transducer to compose single close-loop controller and present the relevant program and the I/O distribution table. And
6、we also introduce the parameters of software and hardware and their functions. Keywords Programmable Logic Controller Press-constant water-providing sensor引言随着城市人口的不断增长，供水问题已经成为急需解决的根本问题，传统的供水方式没有考虑到一天当中人们的用水量是在不断变化的，供水管网的压力在用水高峰期经常严重不足，导致某些地方经常停水或水压不足，而在用水量偏少的夜晚供水泵却还是照常工作，导致电能严重浪费。而变频调速系统能在用水高峰期提高管
7、网水压，满足人们日常用水需求，低峰期适当降低水泵转速，节省了大量电能。由PLC与小型变频器构成的恒压供水系统，其运行可靠，成本较低，安装方便，维护简单，必将成为未来城市供水普遍采用的形式。在我的设计中采用了一台变频器循环控制四台水泵工作的形式，按照供水管网压力的变化四台水泵轮流切入电网或停止工作，既有程序控制功能，又有手动控制功能，满负荷运转时还有报警系统，相信对实际的供水工程有一定的参考价值。一、恒压供水系统概述（一）传统定压方式的弊病 1、管理不便、因与大气连通易引起的管道腐蚀；2、由于水箱内微生物、藻类孳生，还可能对系统造成二次污染，所以每年定压水箱都需定期维护，并由卫生防疫部门检验；3
8、、定压水箱需占用较大空间，需要专门的地点来放置；4、高位定压水箱系统的控制靠投入泵的台数来调节，但这种调节方式不能做到供水量和用水量的最佳匹配，水泵长期偏离高效区工作，效率低下；5、系统频繁的起停泵，对水泵、电机及开关器件都会缩短使用寿命；6、使用高位水箱供水，在系统流量较大时，管网压力会有较大的变化，造成部分用户资用压头不够，出现诸如流量不足、冷热不均等情况；7、在供水泵的选型上，设计人员为了提高系统安全系数，电机选型都较大；在用水负荷较小或低区采用减压阀、节流孔板等来调节剩余水头时，大量的能量消耗在阀上，都造成电能的浪费（二）恒压供水系统简介恒压供水系统是指在供水管网系统中用水量发生变化时
9、，出口压力保持不变的供水方式。供水网系出口压力值是根据用户需求确定的。随着变频调速技术的日益成熟，为实现恒压供水提供了可靠的技术条件。利用变频器、PID、调节器、单片机、PLC等器件的有机结合，构成控制系统，调节水泵的输出流量，取代了水塔、水箱、气压罐等，实现恒压供水。其配置日趋合理，成为供水网系的换代产品。(1). 变频恒压供水系统主要特点：1、节能，可以实现节电20%-40%，能实现绿色用电。2、占地面积小，投入少，效率高。3、配置灵活，自动化程度高，功能齐全，灵活可靠。4、运行合理，由于是软起和软停，不但可以消除水锤效应，而且电机轴上的平均扭矩和磨损减小，减少了维修量和维修费用，并且水泵
10、的寿命大大提高。5、由于变频恒压调速直接从水源供水，减少了原有供水方式的二次污染，防止了很多传染疾病的传染源头。6、通过通信控制，可以实现无人值守，节约了人力物力。二、松下PLC构成的恒压供水系统（一）系统构成及控制原理本系统用松下PLC FP0C32、A/D转换模块FP0A21、松下超小型变频器VF0、智能型压力变送器DG1300-ZN、四台通用型加压水泵构成。通过安装在出水管网上的压力传感器，把出口压力信号变成4-20mA的标准信号送入PID调节器，经运算与给定压力参数进行比较，得出一调节参数，送给变频器，由变频器控制水泵的转速，调节系统供水量，使供水系统管网中的压力保持在给定压力上；当用
11、水量超过一台泵的供水量时，通过PLC控制器加泵。根据用水量的大小由PLC控制工作泵数量的增减及变频器对水泵的调速，实现恒压供水。当供水负载变化时，输入电机的电压和频率也随之变化，这样就构成了以设定压力为基准的闭环控制系统。本系统有自动/手动控制方式切换功能。（二）系统原理图如图2-1所示 图2-1 系统原理图（三）自动控制方式下的系统工作原理首先，1号泵在变频控制的情况下工作：当用水量增大，1号泵满负荷工作，即变频器的工作频率达到50Hz时，经过一个短暂的延时后使KM1断开、KM2吸合，1号泵切换为工频工作。同时变频器的输出频率迅速降为0Hz，然后KM3吸合，2号泵投入变频运行。当2号泵业满负
12、荷时，KM3断开，KM4吸合，又使2号泵切换为工频工作，而3号泵投入变频运行。反之，当用水量减少时，则先从1号泵，然后是2号泵依次退出工作，完成一次加减泵的循环。（四）手动控制方式 手动控制可以用松下PLC输入继电器的常开常闭开关手动开关控制四台水泵进入工频工作及停止工作。这样可以在某台电机出故障时及时更换新电机，具体控制开关见I/O分配表。三、系统硬件概述（一）PLC结构及原理可编程控制器（programmable controller）简称PLC，是以微处理器为基础，综合计算机技术、自动化技术和通讯技术而发展起来的一种新型工业控制装置。它将传统的继电器控制技术和现代计算机信息处理两者的优点
13、结合起来，成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制设备。1.1.1 PLC的功能(1) 条件控制功能 条件控制（或称逻辑控制或顺序控制）功能是指用PLC的与、或、非指令取代继电器触点串联、并联及其他各种逻辑连接，进行开关控制。(2) 定时/计数控制功能定时/计数控制功能就是用PLC提供的定时器、计数器指令对某种操作的定时或计数控制，以取代时间继电器和计数继电器。(3) 步进控制功能 步进控制功能就是用步进指令来实现在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成后，才能进行，下道工序操作的控制 (4) 数据处理功能数据处理功能是使用PLC进行数据传送比较、移位、数制转换、算术运算与逻辑运算以及编
14、码和译码操作(5) A/D与D/A转换功能 A/D与D/A转换功能A/D与D/A转换功能就是通过A/D、D/A模块完成模拟量和数字量之间的转换。(6) 运动控制功能运动控制功能是指通过高速计数模块和位置控制模块等进行单轴或多轴控制(7) 过程控制功能 过程控制功能是指通过PLC的PID的控制指令实现对温度、压力、速度、压力和流量等物理参数的闭环控制。(8) 扩展功能扩展功能是指通过连接输入输出和扩展单元模块来增加输入输出点数，也可通过附加各种智能单元及特殊功能单元来提高PLC的控制能力。(9) 远程I/O功能远程I/O功能是指通过远程I/O单元将分散在远距离的各种输入、输出设备与PLC主机相连接，进行远程控制，接收输入信号，传出输出信号。(10) 通讯联网功能通讯联网功能是指通过PLC之间的联网、PLC与上位计算机的连接等，实现远程I/O控制或数据交换,以完成系统规模较大的复杂控制.(11) 监控功能监控功能是指PLC能监视系统各部分的运行状态和进程，对系统出现的异常情况进行报警和记录，甚至自动中止运行；也可在线条调整、修改控制程序中的定时器、计数器等设定值或强制I/O状态。1.1.2 PLC的主要特点（1）可靠性高、抗干扰能力强为保证PLC能在工业环境下可靠工作，设计和生产过程中采取了一系列硬件和软件的抗干扰措施，主要有
