PLC課程設(shè)計（論文）雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)

1、雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)課程設(shè)計目錄一 選題意義1二 設(shè)計任務(wù)2三 雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)的工藝分析3四 雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)的功能以及控制方案44.1雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)整體構(gòu)成44.2雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)的主電路圖4五 硬件設(shè)計和軟件設(shè)計65.1plc的選型及配置65.2雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)的plc控制系統(tǒng)io表65.3雙恒壓無塔供水控制系的硬件外圍接線圖75.4雙恒壓無塔供水控制系的元器件地址與功能表95.5雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)的梯形圖（語句表）10六 結(jié)論17七 參考文獻(xiàn)18一 選題意義（1）隨著社會的發(fā)展和進(jìn)步，城市高層建筑和供水問題日益突出。一方面要求提高供水質(zhì)量，不要因?yàn)?/p>

2、壓力的波動造成供水障礙；另一方面要求保證供水的可靠性和安全性，在發(fā)生火災(zāi)時能夠可靠供水。（2）針對這兩方面的要求，新的供水方式和控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，這就是plc控制的恒壓無塔供水系統(tǒng)。恒壓供水包括生活用水的恒壓控制和消防用水的恒壓控制即雙恒壓系統(tǒng)。恒壓供水保證了供水的質(zhì)量，以plc為主機(jī)的控制系統(tǒng)豐富了系統(tǒng)的控制功能，提高了系統(tǒng)的可靠性。改變了傳統(tǒng)供水的水壓不穩(wěn)，控制困難等問題。（3）通過這個設(shè)計我也能更好的學(xué)習(xí)到關(guān)于plc的有關(guān)水位上下限控制、模擬量的處理、pid的使用、各種邏輯的控制方案等基礎(chǔ)性知識，為以后對plc的學(xué)習(xí)和深入研究都有很大的幫助。二 設(shè)計任務(wù)在本設(shè)計中依據(jù)雙恒壓無塔供水控制系

3、統(tǒng)設(shè)計的功能要求，主要完成如下設(shè)計：（1）完成雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)的功能方框圖的設(shè)計。（2）完成雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)的plc配置和i/o表的設(shè)計。（3）完成雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計。（4）完成雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)的軟件程序圖的設(shè)計。三 雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)的工藝分析圖3.1為雙恒壓無塔供水系統(tǒng)的工藝過程。市網(wǎng)來水用高低水位控制注水閥mb1，它們自動把水注滿儲水池，只要水位低于高水位，則自動往水箱中注水。水池的高/低水位信號也直接給plc，作為低水位報警用。為了保證供水的連續(xù)性，水位上下限傳感器高低距離不是相差很大。生活用水和消防用水共用三臺泵，電磁閥mb2平時處于失電狀態(tài)，關(guān)閉

4、消防管網(wǎng)，三臺泵根據(jù)生活用水的多少，按一定的控制邏輯運(yùn)行，電磁閥mb2得電，關(guān)閉生活用水管網(wǎng)，三臺泵消防用水使用，并根據(jù)用水量的大小，使消防供水也在恒壓狀態(tài)（消防用水高恒壓值）下進(jìn)行?；馂?zāi)結(jié)束后，三臺泵再改為生活供水使用。3#2#1# 上限 下限水 箱水位控制器閥消防用水生活用水市網(wǎng)來水mb2 mb1 圖3.1 雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)的工藝流程圖四 雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)的功能以及控制方案4.1雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)整體構(gòu)成本設(shè)計采用手動和自動兩種控制方式，手動控制主要借助操作盤上的按鈕進(jìn)行人工調(diào)節(jié);自動控制則由plc進(jìn)行自動采集分析和調(diào)節(jié)控制。通過以上的方式使系統(tǒng)在生活供水時，系統(tǒng)應(yīng)在低恒壓

5、值運(yùn)行，消防供水時系統(tǒng)應(yīng)在高恒壓值運(yùn)行以及順序啟動、定時倒泵和報警等功能。整體構(gòu)成圖4.1所示用戶送水手操盤界面手/自動切換plc泵1泵2泵3變頻器水箱壓力信號圖4.1 雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)整體構(gòu)成4.2雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)的主電路圖本設(shè)計的的主電路圖如圖4.2所示。三臺電動機(jī)分別為ma1、ma2、ma3。接觸器qa1、qa3、qa5分別控制ma1、ma2、ma3的工頻運(yùn)行；接觸器qa2、qa4、qa6分別控制ma1、ma2、ma3的變頻運(yùn)行，bb1、bb2、bb3分別為三臺水泵電動機(jī)過載保護(hù)用的熱繼電器；qa10、qa20、qa30、qa40分別為變頻器和三臺水泵電動機(jī)主電路的隔離開關(guān)；

6、qa0為主電源電路總開關(guān)，vvvf為簡單的一般變頻器。r s tu v wqa2bb1bb2bb3qa4qa6qa20 qa30qa1 qa3qa40qa5 qa0 qa10vvvfnabcm 3m 3m 3圖4.2 雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)的主電路圖五 硬件設(shè)計和軟件設(shè)計5.1plc的選型及配置從控制系統(tǒng)的分析可以知道，系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點(diǎn)6個、開關(guān)量輸出點(diǎn)12個；模擬量輸入點(diǎn)1個、模擬量輸出點(diǎn)1個。如果選用cpu224plc，也需要擴(kuò)展單元；如果選用cpu226plc，則價格較高，浪費(fèi)較大。參照西門子s7-200 plc產(chǎn)品目錄及市場實(shí)際價格，選用主機(jī)為cpu222（8入/6繼電器輸出）一臺

7、，加上一臺擴(kuò)展模塊em222（4ai/1ao）。這樣的配置是最經(jīng)濟(jì)的。整個plc系統(tǒng)的配置圖5.1所示。主機(jī)單元cpu 222acdc繼電器擴(kuò)展單元em2228點(diǎn)繼電器模擬量單元em2354ai1ao圖5.1 雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)plc系統(tǒng)配置圖5.2雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)的plc控制系統(tǒng)io表表5.1 雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)的plc控制系統(tǒng)io表（輸入信號）名稱代碼地址編號消防信號sf0i0.0水池水位下限信號bgli0.1水池水位上限信號bghi0.2變頻器報警信號kfui0.3消鈴按鈕sf9i0.4試燈按鈕sf10i0.5遠(yuǎn)程壓力表模擬量電壓值upaiw 0表5.2 雙恒壓無塔供水控制

8、系統(tǒng)的plc控制系統(tǒng)io表（輸出信號）名稱代碼地址編號1#泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈qa1，pg1q0.01#泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈qa2，pg2q0.12#泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈qa3，pg3q0.22#泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈qa4，pg4q0.33#泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈qa5，pg5q0.43#泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈qa6，pg6q0.5生活/消防供水轉(zhuǎn)換電磁閥mb2q1.0水池水位下限報警指示燈pg7q1.1變頻器故障報警指示燈pg8q1.2火災(zāi)報警指示燈pg9q1.3報警電鈴pbq1.4變頻器頻率復(fù)位控制kf（emg）q1.5控制變頻器頻率電壓信號vfaqw 05.3雙恒壓無

9、塔供水控制系的硬件外圍接線圖圖5.2 為雙恒壓無塔供水控制系的硬件外圍接線圖，在圖中有cpu222（8di/6do）、em222（4ai/1ao）、em235三個模塊，它們均采用24v直流電源，共用一個接地點(diǎn)；詳細(xì)的接線硬件與符號對照見表5.2ml+0.00.10.20.30.40.5地ml+m0.00.10.20.30.40.50.60.7ml+cpu22224v dcml+1.01.11.31.41.51.2em2221.61.7mv0i0m0c-a+aa-b+地em235b-c+d+d-mb2l+sf0bglbghkfusf9sf10+-pg1pg2pg3pg4pg5pg6pg7pg8p

10、g9pbkfvfup圖5.2 雙恒壓無塔供水控制系的硬件外圍接線圖5.4雙恒壓無塔供水控制系的元器件地址與功能表 由于在本設(shè)計中使用到的中間位比較多，具體的元器件地址與功能詳見表5.2所示；生活供水時系統(tǒng)設(shè)定值為滿量程的70%，消防供水時系統(tǒng)設(shè)定值為滿量程的90%。在本設(shè)計中，只是利用比例（p）和積分（i）控制，其回路增益和時間常數(shù)可通過工程計算機(jī)初步確定，但還需要進(jìn)一步調(diào)整以達(dá)到最優(yōu)控制效果。初步確定的增益和時間常數(shù)為增益kc=0.25;采樣時間ts=0.2s;積分時間ti=30min。表5.2 雙恒壓無塔供水控制系程序中使用的元器件地址與功能表器件地址器件功能器件地址器件功能vd100過程

11、變化標(biāo)準(zhǔn)化值t38貢品泵減泵濾波時間控制vd104壓力給定值t39工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制vd108pi計算值m0.0故障結(jié)束脈沖信號vd112比例系數(shù)m0.1泵變頻啟動脈沖vd116采樣時間m0.3倒泵變頻啟動脈沖vd120積分時間m0.4復(fù)位當(dāng)前變頻運(yùn)行泵脈沖vd124微分時間m0.5當(dāng)前泵工頻運(yùn)行啟動脈沖vd204變頻器運(yùn)行頻率下限值m0.6新泵變頻啟動脈沖vd208生活供水變頻器運(yùn)行頻率上限m2.0泵工頻/ 變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制vd212消防供水變頻器運(yùn)行頻率上限m2.1泵工頻/ 變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制vd250pi調(diào)節(jié)結(jié)果存儲單元m2.2泵工頻/ 變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制vb300變頻工作泵的總臺數(shù)m3

12、.0故障信號匯總vb301工頻運(yùn)行的泵的總臺數(shù)m3.1水池水位下限故障邏輯vd310到泵時間存儲器m3.2水池水位下限故障消鈴邏輯t33工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制m3.3變頻器故障消鈴邏輯t43工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制m3.4火災(zāi)消鈴邏輯t37工頻泵增泵濾波時間控制5.5雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)的梯形圖（語句表）六 結(jié)論以上就是雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)設(shè)計的整個過程，通過分析它確實(shí)能實(shí)現(xiàn)城市供水系統(tǒng)的優(yōu)化控制，為城市供水系統(tǒng)提供了現(xiàn)代化的調(diào)度、管理、監(jiān)控及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的手段。我相信雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)會在生活中的應(yīng)用越來越廣泛，它可取代傳統(tǒng)的水塔、高位水箱或氣壓罐等供水方式，不僅節(jié)能效果顯著，還可以極大地改善系統(tǒng)的工作性能，并能延長系統(tǒng)的使用壽命，具有良好的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)然由于時間關(guān)系，以上設(shè)計只能說是個雛形，但我認(rèn)為經(jīng)過深入的優(yōu)化和改造，雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)一定會在生活中得到充分的應(yīng)用。還有就是在這次課程設(shè)計中我學(xué)到了許多在課堂上學(xué)不到的知識。我認(rèn)為只有理論和實(shí)際的問題相結(jié)合才能真正學(xué)好plc。這次設(shè)計讓我更系統(tǒng)的了解了許多新語句的場合和方法。更重要的是進(jìn)一步激發(fā)了我對學(xué)習(xí)plc的興趣。最后，我還要感謝一下在設(shè)計過程中一直幫助我的李玉杰老師和同學(xué)們，是你們的幫助讓我學(xué)到了更多。7參考文獻(xiàn)1、 王永