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1、 毕业设计基于PLC的水厂变频调速恒压供水系统的设计Waterworks Frequency Control of motor speed constant pressure water supply system design Based on PLC学院 计算机与电子信息专业 测控技术与仪器 班级 测控07-1班 毕 业 设 计 任 务 书院（系）： 计算机与电子信息学院 专业 测控技术与仪器 一、毕业设计课题 基于PLC的水厂变频调速恒压供水系统设计 二、毕业设计工作自 2011 年 3 月 21 日起至 2011 年 6 月 20 日止三、毕业设计进行地点 测控专业实验室 四、毕业设计
2、的内容要求：(1)到茂名河东水厂进行实习调研，明确其供水状况和变频调速恒压自动控制供水监控要求; (2)学习可编程序控制器(PLC)及组态王监控软件; (3)设计基于“组态王”的泵站监测系统; (4)设计以西门子S7-200为下位机的泵站控制系统； (5)系统仿真调试; (6)编写毕业设计说明书; (7) 查阅20篇以上参考文献，其中外文文献不少于5篇并翻译1篇。完成1篇不少于2万字的毕业设计报告，报告要写作规范、内容正确、条理分明、语言流畅、结构严谨。图纸、实验数据各种标准资料的运用和引用符合学校和学科 ( 专业 ) 国家标准规定。 接受毕业设计任务开始执行日期 2011 年 3 月 21
3、日学生签名: 摘 要随社会经济的迅速发展，人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高。本设计是针对居民生活用水而设计的。在对茂名河东水厂进行调研，对工业控制计算机可编程序控制器及组态王监控软件基本性能特点进行充分分析和研究的基础上，本文提出西门子S7-200系列作为下位机的方案。由变频器、PLC及PID调节器组成控制系统来调节水泵的输出流量。电动机泵组由三台水泵和一台辅助泵并联而成，由变频器或工频电网供电，根据供水系统出口水压和流量来控制变频器电动机泵组之间的切换及速度，使系统运行在最合理的状态，保证按需供水。上位机本文采用“组态王”为监控软件。调试和仿真运行表明，该系统能够对供水过程进行自
4、动控制，能够有效地降低能耗，保证了供水系统维持在最佳运行状况，提高生产管理水平。该监控系统安装维护方便，运行稳定可靠;监控软件功能齐全，人机界面友好，使用方便。关键字：PLC、变频调速、恒压供水、组态王系统、PIDAbstractWith the rapid development of social economy, and water quality and water supply people to improve the reliability of the system requirements.This design is designed for residents of wa
5、ter. On the basis of research on pumping station in MaomiHedong Waterworks and analysis and research on the basic capability of industry control computer PLC and state view software, This paper put forward Siemens s7-200 for lower level computer solutions.The inverter, PLC and PID adjustor compositi
6、on control system, adjust the water pump output flow. Motor pump group of three pumps and a auxiliary pump parallel and become, by inverter or industrial frequency power supply, according to the water supply system to control the pressure and flow export of frequency switching between motor pump gro
7、up, so the system and speed in the most reasonable position, make sure on-demand water supply. a kingview for the monitoring software .Commissioning and operation shows that the system can be automatic control of water supply process can effectively reduce the energy consumption and ensure the water
8、 supply system to maintain in the best operation condition, improve production management level. Monitoring systems easy installation and maintenance, operation is stable, reliable; Monitoring software function is well-found, friendly man-machine interface, easy to use. Key Words: PLC, variable freq
9、uency speed-regulating, constant pressure water-supply King View, PIDiii目录摘 要IABSTRACTII第一章绪论1变频调速恒压供水系统产生的背景及其研究意义1变频调速恒压供水技术简介21.1.1 国内外变频恒压供水的现状21.1.2 变频调速恒压供水系统的特点和应用范围31.2.3变频恒压供水的发展趋势41.3课题来源及本文研究的主要内容4第二章 变频调速恒压供水系统的理论分析62.1供水系统的基本特性62.1.1水泵的主要参数62.1.2水泵的供水特性72.1.3水泵的工作点确定82.1.4水泵的工作点调节92.3三相
10、异步电动机的调速112.3.1 异步电动机调速原理112.3.2 调速方法112.4 本章总结13第三章 变频调速恒压供水系统的设计143.1 变频恒压控制原理143.2 变频恒压控制系统方案143.2.1变频恒压控制系统方案设计143.2.2变频恒压供水系统控制方框图和组成原理框图153.2.3变频调速恒压供水系统的控制流程183.2.4变频调速恒压供水系统中加减水泵的条件分析193.3 本章小结22第四章 变频调速恒压供水系统的PID调节234.1 变频调速恒压供水的PID调节234.1.1 PID控制及其控制算法234.2变频调速恒压供水的PID调节过程254.2.1 变频调速恒压供水的
11、PID调节过程分析254.2.2变频器PID控制功能参数设置264.3本章小结28第五章 变频调速恒压供水系统的硬件设计295.1恒压供水系统电控系统组成295.1.1 主电路设计295.1.2电气控制电路设计305.2变频恒压供水系统的硬件325.2.1 PLC及其扩展模块的选型325.2.2变频器的选型335.2.3压力变送器及数显仪的选型355.2.4 水泵机组的选型355.3 系统可靠性措施355.4本章小结36第六章PLC程序设计376.1 PLC程序设计方法376.2 供水系统控制程序396.3本章小结42第七章 水厂监控网络的设计437.1引言437.2 泵站计算机监测与管理系统
12、的选择437.2.1系统监控软件的选择437.2.2 组态王的介绍437.2.3组态王软件的使用方法和特点447.2.4组态王与S7-200PLC通讯447.3组态王系统的设计457.3.1组态王系统设计的步骤457.3.2组态王系统设计过程457.4变频调速恒压供水系统用户画面487.4.1恒压供水系统登录画面487.4.2恒压供水主窗口497.4.3泵房流程窗口497.4.4报警窗口507.4.5历史趋势曲线窗口507.4.6 恒压供水报表窗口517.5本章小结52结束语53参考文献54致 谢55 第一章 绪论 第一章绪论1.1变频调速恒压供水系统产生的背景及其意义水是生命之源，是人类赖以
13、生存和发展的不可替代的重要资源之一。随着社会经济的迅速发展，水对人民生活与工业生产的影响日益加强，人民对供水的质量和供水系统可靠性的要求不断提高。把先进的自动化技术、控制技术、通讯及网络技术等应用到供水领域，成为对供水系统的新要求。我国家是一个在水资源和电能方面都很短缺的国家，在大力提倡节约能源的今天，人们也更加重视有关降低供水系统能耗的问题。据统计，风机和泵类负载约占我国总耗电量的80%，这主要是由于我国供水设备工作效率低，控制方式不合理，据统计，水泵的效率大多不足60%，存在着很大的能源浪费1，因此运用水泵供水节能技术，设计可靠性高，运行效率高的供水系统具有重大的经济意义。变频调速恒压供水系统是集变频技术，电气传动技术，现代控制技术于一体先进的供水控制系统。它可以根据用水管网瞬间用水量的不同所引起的压
