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1、基于PLC的变频调速恒温给水控制系统的设计 Variable Frequency Speed Adjusting and Thermostatic Water Control System of Design based on PLC学生姓名：冯 旭 学生学号：12761212 专业名称：电气工程及其自动化指导教师：王秀丽(讲师)控制与机械工程学院2014年 6月 6日独创性声明本人声明所呈交的毕业设计（论文）是本人在指导教师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以引用标注之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，没有伪造数据的行为。签字日期： 年 月 日 签字日期：
2、 年 月 日毕业设计（论文）版权使用授权书本毕业设计（论文）作者完全了解学校有关保留、使用论文的规定。同意学校保留并向有关管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权天津城建大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文。（保密的毕业设计（论文）在解密后适用本授权说明）毕业设计（论文）作者签名： 指导教师签名：签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日摘 要 进入21世纪科技的进步已经悄无声息的进入到我们生活，例如信息的普及，生活的便利，工业的发展，出行的方便等等。在这里我们主要对生活中的恒温用水进行简单的
3、工作原理的介绍，让读者对变频恒温供水系统更加的了解以及让读者感受到科技给人类带来的便利性。这种通过PLC的控制来完成的系统可以实现无人看守，但是需要工作人员随时进行设备的维护。这样节约人力的成本而且提高了工作性质科技水平。本论文中系统包括冷水管和热水管，在冷热水混合处分别设有阀门。当系统启动后，冷热水阀分别打开。水泵处于手动、自动两种控制方式。手动方式：两台水泵分别设有手动启动和停止按钮，工作人员可根据实际需要手动控制水泵的启停。自动方式：当温度与设定温度值不等时，控制器经过PID运算，将结果送给变频器，调节水泵的转速，进而调节热水流量，达到恒温调节的目的。当一台水泵出现故障，另外的一台备用泵
4、立即启动运行。为保证水泵连续可靠供电，采取双回路供电方式，一旦供电回路出现故障，工作水泵立刻投切到备用回路。以上就是本论文的主要设计内容。关键词：恒温供水系统；变频器；可编程逻辑控制器ABSTRACT Into the 21st century, advances in technology have quietly into our lives, such as information universal, convenient living, industrial development, traveling convenient and so on. We mainly state a
5、simple introduction in constant temperature water, to make readers knew more frequency thermostatic water supply system and to feel understood that technology brings convenience to mankind. This is accomplished by controlling the PLC system can achieve unattended, but the staff needs to maintenance
6、equipment. It saves labor costs and improve the working nature of the technological level. In this thesis, the system includes a cold water pipe and hot water pipe, hot and cold water mixing valve is provided at each. When the system starts, hot and cold water valves are open. Pump in manual and aut
7、omatic control. Manual mode: two pumps are equipped with manual start and stop buttons, the staff may actually need to manually control the pump start and stop based on. Automatic mode: When the temperature and the set temperature range, the controller after the PID operation will result to the inve
8、rter, adjust the flowing speed, thereby regulating the water flow to achieve the purpose of adjusting the thermostat. When a pump not work, the other one standby pump immediately start running. In order to ensure continuous and reliable supply pump, take double circuit power supply, once the power s
9、upply circuit fails, the pump work immediately switching to an alternate circuit. These are the main design elements of this thesis.Key words: thermostatic water supply system; converter; PLC目 录第一章 绪论11.1供水系统的发展史以及作用11.2变频调速恒温给水控制系统的实现方式1第二章 恒温供水系统设计原理和理论分析32.1变频恒温供水控制系统原理32.2 PID系统参数整定32.3系统流程图4第三章
10、 硬件系统63.1 PLC可编程控制器63.2 EM23573.3 MM440变频器83.4 CU50温度传感器9第四章 硬件连线114.1电路控制系统主电路114.2电路手动控制电路124.3 I/O分配图134.3 PLC外围接线图14第五章 软件系统175.1 PID回路表175.2程序编程18第六章 组态部分276.1力控组态的介绍276.2数据库组态296.3组态的界面图316.4动画连接32总 结36致 谢37参考文献38第一章 绪论第一章 绪论1.1供水系统的发展史以及作用 提到供水系统可以追朔几千年以前，水井不仅是古代最早的供水形式也是我国先民乃至现代的重要文化遗产。中国很早就
11、有有关掘井和凿井技术的记载。吕氏春秋勿躬摘伯益作井(公元前约2200年)为世界上最早较可靠的掘井记录。公元12世纪的西仅时代出现深并钻井机械.这些钻并机械在南北宋时期经过较大的改进后，一直沿用到明清，很快传入西方。唐代徐坚初学记卷七有“伯益作井.亦云黄帝见万物，始穿井”。浙江余姚市河姆渡新石器时代遗址第二文化层，发现原始木构水井遗迹，在黄河流域，近年在河南汤阴白营的一座龙山文化晚期(与河姆渡第二文化层时代相近)的聚落中发现一口水井，其深度已达3m左右，下部残存盛里的木构井干。我国古代城市供水系统工程有着悠久的历史，在水源、输配水系统、净化处理等方面都有着瞩目的成就，这对城市的生存、发展提供了最
12、基本的条件。早在公元前1600年商城(位于现在的郑州)是盘庚迁殷之前商朝的都城.考古发现城内北部和东北部为宫殿区，宫殿区东部建有蓄水池和输水管道等贮水设施，保证了该区域的用水。清代乾隆16年（1751年），为增加运河水量，开拓翁山泊，把西山碧云寺、卧佛寺的泉水经玉泉山麓也导引入泊，建成了北京西北最大的人工蓄水库，这就是今天的昆明湖。使北京城的水源发生巨大改变，为北京城提供了丰富的水源。以上的历史痕迹充分的说明了我国古代人们智慧和供水系统的雏形。 恒温供水在日常生活中非常重要，基于PLC和变频器技术设计的恒温供水控制系统可靠性高、效率高、节能效果显著、动态响应速度快。因实现了恒温自动控制，不需要
13、操作人员频繁操作，节省了人力，提高了供水质量，减轻了劳动强度，可实现无人值班，节约管理费用。 自从通用变频器问世以来，变频调速技术在各个领域得到了广泛的应用。变频调速恒压供水设备以其节能、安全、高品质的供水质量等优点，使我国供水行业的技术装备水平从90年代初开始经历了一次飞跃。恒温供水调速系统是变频供水系统的一种，实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量的变化自动调节系统的运行参数是当今最先进、合理的节能型供水系统。在实际应用中得到了很大的发展。1.2变频调速恒温给水控制系统的实现方式 本论文中阐述的恒温给水控制系统是通过对热水管中的水流大小的控制进行的。而控制水
14、流大小的电机连接了变频器这样就做到了无级的变频调节，从而达到所设置目的。温度探测器将探测的温度经过D/A的转换出入给性能可靠的西门子S7-200系列PLC作为控制核心，经过PID 的运算后将指令传给变频器。利用变频器改变频率进而改变风机的转速相比传统的转速改变方式有如下几点优势：1.可实现的调速范围广；2.无级平滑调速；6第二章 恒温供水系统设计原理和理论分析第二章 恒温供水系统设计原理和理论分析2.1变频恒温供水控制系统原理图2-1 变频恒温供水控制系统原理图 如图2-1所示，温度传感器将温度值传入到PLC中，通过设定好的PID设定值进行比较，将比较的结果送入到变频器中，变频器根据信号进行操
15、作。从而电机水泵将调节了热水量，而达到了控制水温的效果。此控制原理不仅适合于生活中的恒温控制系统，同样也适用于工业中。 本论文中运用到了闭环控制系统（closed loop control system ），它是控制论的一个基本概念指作为被控的输出以一定方式返回到作为控制的输入端，并对输入端施加控制影响的一种控制关系。在控制论中，闭环通常指输出端通过“旁链”方式回馈到输入，所谓闭环控制。输出端回馈到输入端并参与对输出端再控制，这才是闭环控制的目的，这种目的是通过反馈来实现的。闭环控制是根据控制对象输出反馈来进行校正的控制方式，它是在测量出实际与计划发生偏差时，按定额或标准来进行纠正的。闭环控制，从输出量变化取出控制信号作为比较量反馈给输入端控制输入量。2.2PID系统参数整定 PID是proportion（比例）、integral（积分）、differential(微分)英文字母的缩写，PID控制器
