基于PLC的恒压供水系统设计

电气自动化论文编号:ZD891    论文字数:28374,页数:58

目   录
摘  要 I
ABSTRACT II
目   录 III
1  绪论 1
1.1  课题来源及其研究意义 1
1.2  变频恒压供水系统的国内研究现状 2
1.3  PLC的特点及应用 4
1.4  变频恒压供水系统特点及其安全性讨论 9
1.5  本文主要研究内容 10
2  变频恒压供水系统理论分析与实现 12
2.1  变频恒压供水系统理论分析 12
2.1.1  供水压力和变频器输出频率的关系 12
2.1.2  变频恒压供水系统节能原理 13
2.1.3  变频恒压控制的理论模型 16
2.1.4  变频恒压控制的数学模型 17
2.2  变频恒压供水系统控制方案的确定 18
2.2.1  变频恒压控制方案的设计与选择 18
2.2.2  变频恒压供水系统的构成 19
2.2.3  变频恒压供水系统的控制流程 22
2.2.4  变频恒压供水系统中水泵切换条件分析 23
3  变频恒压供水系统的硬件设计 27
3.1  系统主电路分析及设计 27
3.2  系统控制电路分析及设计 27
3.3  主要器件的选取 29
3.3.1  PLC的选取 29
3.3.2  变频器的选取 29
3.3.3  变送器的选取 29
3.3.4  工控机的选取 30
3.4  PLC的I/O端子分配 30
4  变频恒压供水系统的软件设计 32
4.1  PLC程序结构 32
4.2  系统主程序 33
4.3  子程序简介 33
4.3.1  初始化子程序FC1 33
4.3.2  故障检测与报警子程序FC2 34
4.3.3  手动子程序FC3 34
4.3.4  自动子程序FC4 36
4.3.5  中断服务子程序FC5 41
4.4  PID算法 41
4.5  上位机组态软件 45
4.5.1泵站监控的功能要求 45
4.5.2  利用组态王建立监控系统的方法 46
4.5.3  设计与实现 47
5  结束语 51
致      谢 52
参 考 文 献 53

摘  要
 
 随着社会经济的迅速发展，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趋势。
 本设计系统硬件主要采用SIEMENS S7-300系列PLC，MM440变频器。压力传感器的电压信号通过PLC的模拟量模块转换为数字量信号，并将其作为PID调节器的输入参数，PID的输出则通过改变变频器的频率来调整电机的旋转速度，从而实现对压力的控制。
 PLC的程序编制、调试和运行监控均在Step7编程环境下完成，文章对PLC程序的设计思路和实现方法进行了说明。并对PLC的控制逻辑、PID算法以及人机对话的实现作了详细研究。
 本文构建了基于“组态王”的泵站监测系统框架，提出了以“组态王”为监控软件，可编程序控制器(PLC)采用西门子S7-300系列作为下位机的泵站分布式控制系统方案。初步实现了泵站的自动动态采集信号，对监控参数进行趋势分析、趋势预报且能实施报警功能。
 

关键词 : PLC;恒压供水;变频器;PID;组态王

ABSTRACT
 
 With the rapid development of social economy, it demands the better of water supply’s quality and reliability of water supply system. So it is inevitable tendency to design water supply system which has high function and saves on energy well, with help of advanced technique of automation, control and communication.
 With SIEMENS S7-300 PLC，MM440 inverter and, the analog voltage signal from the pressure sensor is converted to digital signal by  PLC, and is used as the input signal of PID; The output of the PID can change the frequency of inverter，the motor speed and the pressure of water supply are changed.
 The PLC program，monitoring and configuration of HMI are fulfilled by Step7, the design and realization of PLC program are given in this paper. Research of PLC logic control，PID technology and realization of HMI are fully detailed.
 This article establish the frame of pumping station supervisory system based on "King View"，and propose the project to develop the distributed control system of pumping station using "King View" as supervisory software and Siemens S7-300 as hypogynous machine. It can collect signal automatically, execute trend analysis about the supervisory  parameter forecast alarm.
 

Keywords:  PLC; Constant pressure water supply; Inverter; PID; Kingview