PLC課程設(shè)計(jì)恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一章 系統(tǒng)總體方案論證與設(shè)計(jì)1.1 工藝過程恒壓供水系統(tǒng)對(duì)于某些工業(yè)或特殊用戶是非常重要的，一方面要求提高供水質(zhì)量，不要因?yàn)閴毫Φ牟▌?dòng)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(shí)能夠可靠供水。針對(duì)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)。例如在某些生產(chǎn)過程中，若自來水供水因故壓力不足或短時(shí)缺水時(shí)，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)使產(chǎn)品報(bào)廢和設(shè)備損壞。又如當(dāng)發(fā)生火警時(shí)，若供水壓力不足或無水供應(yīng)，不能迅速滅火，可能引起重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。所以某些用水區(qū)采用恒壓供水系統(tǒng)

2、，具有較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。在舊加壓設(shè)備中，恒壓供水一般采用起動(dòng)或停止加壓站的水泵和調(diào)節(jié)出口閥開度來實(shí)現(xiàn)?？刂葡到y(tǒng)是采用繼電接觸器控制線路，這種系統(tǒng)線路復(fù)雜，維護(hù)困難，操作麻煩，工人要24小時(shí)值班看守，勞動(dòng)強(qiáng)度大。所以有必要對(duì)之進(jìn)行改造，提高自動(dòng)化水平。圖1-1為恒壓供水系統(tǒng)的工藝流程圖（已做過簡(jiǎn)化）。市網(wǎng)的進(jìn)水通過兩個(gè)水泵供給生活用水，生活用水的水壓通過壓力表檢測(cè)后送至plc后，按照一定的控制邏輯運(yùn)行，當(dāng)檢測(cè)到的壓力大于給定時(shí)，降低電機(jī)的頻率，減少抽水量使壓力到達(dá)給定；當(dāng)檢測(cè)到的壓力小于給定時(shí)，提高電機(jī)的頻率，增加抽水量使壓力到達(dá)給定；使的水壓維持在恒壓供水狀態(tài)。當(dāng)檢測(cè)到的壓力等于給定時(shí)，由

3、微分（i環(huán)節(jié)）作用保持給定。所以系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)無差的調(diào)節(jié)使它工作在恒壓供水的狀態(tài)下。 圖1-1 恒壓供水系統(tǒng)的工藝流程圖1.2 系統(tǒng)控制要求對(duì)二泵生活、消防雙恒壓供水系統(tǒng)的基本要求是：(1)生活供水時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)低恒壓值運(yùn)行，消防供水時(shí)系統(tǒng)應(yīng)高恒壓值運(yùn)行。(2)二臺(tái)泵根據(jù)恒壓的需要，采取“先開先停”的原則接入和退出。(3)在用水量小的情況下，如果一臺(tái)泵連續(xù)運(yùn)行時(shí)間超過3h，則要切換到下一臺(tái)泵，即系統(tǒng)具有“倒泵功能”，避免某一臺(tái)泵工作時(shí)間過長(zhǎng)。(4) 二臺(tái)泵在啟動(dòng)時(shí)要有軟啟動(dòng)功能。(5)要有完善的報(bào)警功能。(6)對(duì)泵的操作要有手動(dòng)控制功能，手動(dòng)只在應(yīng)急或儉修時(shí)臨時(shí)使用。1.3 控制系統(tǒng)的i/o點(diǎn)及地址

4、的分配控制系統(tǒng)的輸入/輸出信號(hào)的名稱、代碼及地址編號(hào)如表1-1 表1-1 輸入輸出信號(hào)的名稱、代碼及地址編號(hào)名稱代碼地址編號(hào)輸入信號(hào)手動(dòng)/自動(dòng)控制信號(hào)sai0.01#變頻運(yùn)行信號(hào)sb1i0.11#工頻運(yùn)行信號(hào)sb2i0.22#變頻運(yùn)行信號(hào)sb3i0.32#工頻運(yùn)行信號(hào)sb4i0.4變頻故障信號(hào)sb5i0.5遠(yuǎn)程壓力表模擬量電壓值spaiw0輸出信號(hào)1#變頻起動(dòng)ka1q0.01#工頻起動(dòng)ka2q0.12#變頻起動(dòng)ka3q0.22#工頻起動(dòng)ka4q0.31#變頻運(yùn)行指示ka5q0.41#工頻運(yùn)行指示ka6q0.52#變頻運(yùn)行指示ka7q0.62#工頻運(yùn)行指示ka8q0.7變頻故障指示ka9q1.0

5、控制變頻器頻率電壓信號(hào)vfaqw01.4 plc系統(tǒng)選型從上面分析可以知道，系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點(diǎn)6個(gè)、開關(guān)量輸出點(diǎn)9個(gè)；模擬量輸入點(diǎn)1個(gè)、模擬量輸出點(diǎn)1個(gè)。如果選用cpu222plc和一般的cpu224plc的話，需要擴(kuò)展單元；如果選用cpu226plc，則價(jià)格更高，浪費(fèi)較大。參照西門子s7-220產(chǎn)品目錄及市場(chǎng)實(shí)際價(jià)格，選用主機(jī)為cpu224xp-cn（14開關(guān)量輸入/10繼電器輸出，2模擬量輸入/1模擬量輸出）一臺(tái)，加上觸摸屏一塊，用開關(guān)電源供給24v的外電源。整個(gè)plc系統(tǒng)組成如圖1-2所示。圖1-2 plc系統(tǒng)組成圖第2章 硬件電路設(shè)計(jì)及描述2.1. 電氣控制系統(tǒng)原理圖電氣控制系統(tǒng)原理

6、圖包括主電路圖，控制電路圖及外圍接線圖。2.2.主電路圖 以生活供水這一個(gè)系統(tǒng)的電氣控制為例，其電氣控制部分主電路原理圖如圖2-2所示：二臺(tái)電機(jī)為m1、m2、.接觸器km1、km3分別控制m1、m2的工頻運(yùn)行，接觸器km2、km4分別控制m1、m2的變頻運(yùn)行，fr1、fr2分別為二臺(tái)水泵電機(jī)過載保護(hù)用的熱繼電器，q1、q2、q3分別為變頻器和二臺(tái)水泵電機(jī)主電路的隔離開關(guān)，主電路的熔斷器，vvvf為簡(jiǎn)單的一般變頻器。圖2-2 主電路圖2.3.控制電路圖如圖2-3所示為電控系統(tǒng)控制電路圖。圖中sa為手動(dòng)/自動(dòng)運(yùn)行信號(hào)給定按鈕，ka1為1號(hào)變頻運(yùn)行，ka2為1號(hào)工頻運(yùn)行，ka3為2號(hào)變頻運(yùn)行，ka4

7、為2號(hào)工頻運(yùn)行，ka5為1號(hào)變頻運(yùn)行的指示信號(hào)，ka6為1號(hào)工頻運(yùn)行的指示信號(hào)，ka7為2號(hào)變頻運(yùn)行的指示信號(hào)，ka8為2號(hào)工頻運(yùn)行的指示信號(hào)，ka9變頻故障。 圖2-3 電控系統(tǒng)控制電路2.4. plc外圍接線圖圖為plc及擴(kuò)展模塊外圍接線圖第三章 軟件設(shè)計(jì)流程及描述3.1 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 本程序分為三部分：主程序，子程序和中斷程序。 邏輯運(yùn)算及報(bào)警處理等放在主程序。系統(tǒng)初始化的一些工作放在初始化子程序中完成，這樣可節(jié)省掃描時(shí)間。利用定時(shí)器中斷功能實(shí)現(xiàn)pid控制的定時(shí)采樣及輸出控制。程序中使用的plc器件及其功能如表3-1所示。表3-1 程序中使用的元器件及功能器件地址功能器件地址功能vd10

8、00過程變量標(biāo)準(zhǔn)化值t101故障延時(shí)控制vd1004壓力給定值t102濾波時(shí)間控制vd1008pi計(jì)算值vd130變頻器運(yùn)行下限值vd1012比例系數(shù)值vd134變頻器運(yùn)行上限值vd1016采樣時(shí)間m15.1自由停車位vd1020積分時(shí)間m15.2快速停車位vd1024微分時(shí)間m15.3驅(qū)動(dòng)裝置故障確認(rèn)位vd60實(shí)際輸出值m15.4電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向控制位3.2 主程序 如圖3-1所示圖3-1 主程序圖3.3 子程序子程序：pressure圖3-2 子程序：pressure子程序：tem圖3-3 子程序：tem子程序：invertor圖3-4子程序：invertor工程算法子程序：圖3-5 工程算法

9、子程序第四章 調(diào)試結(jié)果及性能分析 雙恒壓無塔供水系統(tǒng)具有節(jié)能、安全、高品質(zhì)的供水質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。采用plc作為控制器，硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)無級(jí)調(diào)速，依據(jù)用水量的 變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時(shí)保持水壓恒定以滿足用水要求。實(shí)現(xiàn)無人遠(yuǎn)程控制。系統(tǒng)經(jīng)過試行檢驗(yàn)，性能穩(wěn)定，運(yùn)行可靠，節(jié)能效果顯著。該系統(tǒng)完全滿足其設(shè)計(jì)要求，具有操作方便、可靠性強(qiáng)、數(shù)據(jù)完整、監(jiān)控及時(shí)等突出優(yōu)點(diǎn)，并大大地減輕了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、縮短了操作時(shí)間，受到了操作人員、維護(hù)人員、管理人員的好評(píng)。它實(shí)現(xiàn)了恒壓供水系統(tǒng)的自動(dòng)監(jiān)控，能顯示和設(shè)定系統(tǒng)工作狀態(tài)和參數(shù)，能對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行操作，具有實(shí)時(shí)報(bào)警等功能?？?/p>

10、以說大大提高了自動(dòng)化水平?？梢院芎玫姆?wù)于人們的日常生活。第5章 設(shè)計(jì)總結(jié) 我通過這次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)plc有了更深入的了解，初步掌握了plc的簡(jiǎn)單功能。在這次課程設(shè)計(jì)過程中，遇到不懂的問題，老師們耐心地給我們指導(dǎo)講解，使我們將所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)際聯(lián)系起來，提高了我們實(shí)際操作能力和加深理論知識(shí)。為期二周的這次plc課程設(shè)計(jì)使我進(jìn)一步鞏固所學(xué)的專業(yè)理論，掌握plc設(shè)計(jì)的基本技能和方法，真正做到了學(xué)有所獲。對(duì)此特別感謝老師們這么多天來對(duì)我們的指導(dǎo)和幫助，還有同學(xué)們的團(tuán)結(jié)互助！ 這是我第三次做課程設(shè)計(jì)，所以做起來不會(huì)像前幾次那么生疏，不會(huì)覺得不知所措。我們依然堅(jiān)持來實(shí)驗(yàn)樓做課程設(shè)計(jì)。十多天的plc課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到很多，讓我對(duì)plc又有新的理解。其實(shí)自己動(dòng)手真的很有用，親自接觸了掌握的更深刻。在做課程設(shè)計(jì)期間老師們都非常熱心的幫助我們解決所遇到的問題，他們天天都來指導(dǎo)我們，對(duì)此特別感謝老師們這么多天來對(duì)我們的指導(dǎo)和幫助，還有同學(xué)們的團(tuán)結(jié)互助！二周的時(shí)間說長(zhǎng)不長(zhǎng)，說短也不短，在這二周里讓我學(xué)會(huì)