基于PLC的水塔水位設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

1、i基于基于 plc 的水塔水位設(shè)計(jì)的水塔水位設(shè)計(jì)摘要摘要:傳統(tǒng)方式的水塔水位控制需要消耗的電能比較多、水壓變化比較大而且容易引起水體水質(zhì)的二次污染，在一定程度上，可以說是無法滿足現(xiàn)今居民對(duì)供水控制系統(tǒng)穩(wěn)定性和供水質(zhì)量的要求。把先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)、變頻技術(shù)等應(yīng)用于水位控制系統(tǒng)，不僅可以減少能源的損耗，還可以改善供水過程中出現(xiàn)的問題，在一定程度上，還具有推動(dòng)社會(huì)向前發(fā)展的積極作用。水塔水位控制系統(tǒng)是采用變頻調(diào)速技術(shù)和 PLC 技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制水位的機(jī)電一體化水系統(tǒng)。文章中所講述的水塔水位控制系統(tǒng)以水塔水位控制壓力為研究對(duì)象，采用 PID 控制算法，通過 PLC 控制變頻器，進(jìn)而控制水泵機(jī)組轉(zhuǎn)速，

2、最終達(dá)到恒壓水塔水位控制的目的。 本文介紹了自動(dòng)水塔水位控制系統(tǒng)在本地某小區(qū)水塔供水水位控制中的應(yīng)用。通過 PLC 控制變頻器的輸出頻率，再由變頻器控制水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)的恒壓水塔水位控制系統(tǒng)，并且選擇 PID 控制設(shè)計(jì)中的參數(shù)，來達(dá)到最優(yōu)控制的目的。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于維持管網(wǎng)水壓趨于恒定值，考慮到用戶數(shù)量較多加之沒有固定的用水時(shí)間，管網(wǎng)內(nèi)水壓會(huì)產(chǎn)生一定的波動(dòng)，所以選擇使用 PID 方法來構(gòu)建數(shù)學(xué)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在實(shí)際應(yīng)用中得到了令人滿意的效果。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：恒壓供水；可編定程序控制器；PID 控制；變頻調(diào)速。ii Water level design of water tower ba

3、sed on PLCAbstract： The traditional way of water tower level control needs more power consumption, greater changes in water pressure and easy to cause secondary pollution of water quality. To a certain extent, it can not meet the requirements of the stability and quality of water supply control syst

4、em for the residents. Applying advanced automatic control technology and frequency conversion technology to water level control system can not only reduce energy consumption, but also improve the problems in the process of water supply. To a certain extent, it also plays an active role in promoting

5、social development.The water level control system of water tower is an electromechanical integrated water system which uses frequency conversion and speed regulation technology and PLC technology to realize automatic water level control. The water tower water level control system described in this p

6、aper takes the water tower water level control pressure as the research object, adopts the PID control algorithm, controls the frequency converter through the PLC, and then controls the speed of the pump unit, finally achieves the goal of constant pressure water tower water level control.This paper

7、introduces the application of automatic water tower water level control system in water tower water level control of a local residential area. The output frequency of frequency converter is controlled by PLC, then the speed of pump motor is controlled by frequency converter to realize the constant p

8、ressure water tower water level control system, and the parameters of PID control design are selected to achieve the purpose of optimal control. The key to the design of the system is to maintain the constant water pressure of the pipeline network. Considering the large number of users and the lack

9、of fixed water consumption time, the water pressure in the pipeline network will fluctuate to a certain extent, so the PID method is chosen to construct the mathematical model for the design, and satisfactory results are obtained in practical application.Key Words: Constant pressure water supply; Pr

10、ogrammable controller; PID control; Frequency conversion speed regulation.iii目錄前言前言 .4 4緒論緒論 .5 51。1 課題研究背景與研究意義 .512 國內(nèi)外研發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展.53 研究?jī)?nèi)容 .6第二章第二章 基于基于 PLCPLC 的設(shè)計(jì)原理的設(shè)計(jì)原理 .6 62。1 水位調(diào)控原理 .62。2 供水的兩種方式 .722. 1 手動(dòng)方式 .72。2 自動(dòng)運(yùn)行方式.72. 3 系統(tǒng)硬件介紹 .7第三章第三章 基于基于 PLCPLC 的水塔水位設(shè)計(jì)的水塔水位設(shè)計(jì) .9 93。1 水塔水位的方案選擇 .93。2 系統(tǒng)電

11、流路線設(shè)計(jì) .932. 1 水塔水位控制圖 .93.2. 2 輸入/輸出設(shè)備及 I/O 點(diǎn)分配 .93.2. 3 系統(tǒng)工作流程 .93. 2. 4 控制系統(tǒng) .103. 2. 5 執(zhí)行機(jī)構(gòu) .103. 2. 6 報(bào)警裝置 .103. 2. 7 人機(jī)界面 .11第四章總結(jié)第四章總結(jié) .1111致致 謝謝 .1212參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .1313附錄附錄 .15151前言前言眾所周知，科學(xué)技術(shù)正在不斷地向前發(fā)展，社會(huì)也在不停的進(jìn)步，人口數(shù)目也在增長(zhǎng)，人們聚居成城市，城市的可以用來使用的空間也在不斷減少，這個(gè)情況下，高層建筑也就拔地而起。但是由于在市政管網(wǎng)供水壓力等因素的限制下，不能做到直接向整棟樓層

12、、高層建筑直接供給自來水，所以，為了滿足高層建筑的用水需求，一定要進(jìn)行二次供水服務(wù)。二次供水的意思就是供水單位需要將市政管道的水進(jìn)行存儲(chǔ)和加壓操作，以達(dá)到將水送上更高樓層的目的。如今的城市二次供水方式主要有恒速泵直接供水方式、恒速泵和水塔共同作用供水方式、恒速泵和高位水箱共同作用供水方式、恒速泵與氣壓罐共同作用供水方式和變頻恒壓供水方式。在一般的居民住宅或大樓頂層樓頂常設(shè)置水塔或水箱以維持一定且充足的水壓來供用戶使用,另外準(zhǔn)備有地下水槽來儲(chǔ)存自來水公司提供的水資源并供給頂樓的水塔進(jìn)水使用。蓄水水塔是儲(chǔ)存水、分配水和調(diào)節(jié)水壓的高聳構(gòu)筑物。傳統(tǒng)的水塔是借助浮球來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，但由于該方法測(cè)量水面位

13、置只能提供最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的水位信息，而且數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度不理想，在用來測(cè)量水位的時(shí)候有一定的局限性。水塔由于長(zhǎng)期儲(chǔ)蓄著水，水中的礦物質(zhì)下沉容易形成積存的污垢、滋養(yǎng)產(chǎn)生細(xì)菌且對(duì)水塔的系統(tǒng)有腐蝕破壞作用，最為重要的是還會(huì)影響水體質(zhì)量，對(duì)飲用水的人的健康造成潛伏存在的危險(xiǎn)。在如今可編定程序序控制器 (PLC) 技術(shù)已日漸趨于成熟, 因而聯(lián)想到利用它來實(shí)現(xiàn)水塔供水控制。本文主要以水塔供水這種供水方式為研究對(duì)象，研究供水過程中的水塔水位控制問題。2緒論緒論1。1 課題研究背景與研究意義課題研究背景與研究意義中國水資源總量居于世界第六位的水平，然而由于人口眾多，人均占有量?jī)H為世界人均占有量的 14，而且在地域

14、上卻沒有平均分布，位于長(zhǎng)江以北的大部分地區(qū)，還有北方大、中城市等大部分地區(qū)處于缺水狀態(tài)。可以說，水資源短缺已經(jīng)成為制約我國國家發(fā)展的一個(gè)重要因素。本著達(dá)到水資源合理利用的目的，我們利用 PLC 控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)水塔水位控制。改革開放的幾十年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，PLC 控制技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)遍地開花，各種科學(xué)領(lǐng)域都有它的足跡，不斷推進(jìn)現(xiàn)今社會(huì)的生產(chǎn)發(fā)展和科技進(jìn)步。另一方面，不管科技發(fā)展到多高深的領(lǐng)域，水在我們生產(chǎn)生活中的作用都不言而喻。如果發(fā)生停水事故，不僅會(huì)影響我們正常生活，更有可能發(fā)生生產(chǎn)事故，帶來極為嚴(yán)肅的后果。因此基于 PLC 的水塔水位設(shè)計(jì)尤為凸顯其重要性。把先進(jìn)的自動(dòng)化控制技

15、術(shù)、變頻技術(shù)等應(yīng)用于水位控制系統(tǒng)，不僅可以減少能源的損耗，還可以改善供水過程中出現(xiàn)的問題，在一定程度上，還具有推動(dòng)社會(huì)向前發(fā)展的積極作用。12 國內(nèi)外研發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展國內(nèi)外研發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展目前，就國內(nèi)外來說，控制水塔水位的方法相對(duì)來說較多。其中較為常用的是由單片機(jī)控制的智能水位控制系統(tǒng)，它實(shí)現(xiàn)了水位的自動(dòng)控制、實(shí)時(shí)顯示、故障報(bào)警等功能，使水塔內(nèi)水位基本維持在穩(wěn)定值，從而提高了水塔供水系統(tǒng)的可3靠性和穩(wěn)定性。本研究課題給出了 PID 控制和遠(yuǎn)程管理水塔水位設(shè)計(jì)。應(yīng)用這類產(chǎn)品設(shè)備成本在一定程度上會(huì)減少，安裝所花費(fèi)的調(diào)試時(shí)間也會(huì)減少，生產(chǎn)效率也會(huì)得到提高。但它存在的缺點(diǎn)是通訊功能不強(qiáng)，其輸出接口的擴(kuò)展功

16、能比較受限制，沒有辦法與其他的監(jiān)控系統(tǒng)和組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通，并且承受負(fù)載能力有限。因此，在實(shí)際工程中，能夠使用的范圍比較受限制。3 研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容 由于傳統(tǒng)的二次供水方式不能滿足人們對(duì)供水系統(tǒng)可靠性和供水質(zhì)量的要求，與建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的宗旨相違背。運(yùn)用先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)、變頻技術(shù)、通信技術(shù)等來設(shè)計(jì)一套可靠、節(jié)能的供水系統(tǒng)，是社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)。對(duì)基于西門子 PLC 控制的恒壓供水系統(tǒng)研究和設(shè)計(jì)，我主要做了以下幾點(diǎn)工作: 1.從研究背景和意義出發(fā)，分析了二次供水和基于 PLC 水塔水位控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上提出本文的研究必要性和需要完成的工作。 2.從課題項(xiàng)目背景出發(fā)，設(shè)計(jì)并合理選擇系統(tǒng)最優(yōu)的

17、控制方案，包括基于PLC 水塔水位控制系統(tǒng)的組成和控制原理，并且對(duì)系統(tǒng)的硬件設(shè)備如 PLC、變頻器、水泵和壓力傳感器等進(jìn)行了選型。 3.把西門子 S7-300 系列的 PID 算法應(yīng)用于水塔水位控制系統(tǒng)中，并通過matlab 仿真，得到 PID 最優(yōu)參數(shù)，使控制達(dá)到最佳。 4.對(duì)控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要是并對(duì) 57-300 的輸入/輸出接口進(jìn)行地址分配，設(shè)置了一些需要用到的變頻器參數(shù)。根據(jù)所選的計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備和控制要求，還設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的主電流路線和控制電流路線。5.對(duì)控制系統(tǒng)的軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要包括主程序簡(jiǎn)介和控制程序編定程序，設(shè)計(jì)了程序的結(jié)構(gòu)，功能等內(nèi)容。應(yīng)用 Win CC 軟件

18、對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)，使得系統(tǒng)與用戶之間可以進(jìn)行信息交流，通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，滿足了課題要求。4第二章第二章 基于基于 PLC 的設(shè)計(jì)原理的設(shè)計(jì)原理2。1 水位調(diào)控原理水位調(diào)控原理水位閉環(huán)調(diào)節(jié)控制原理是:通過在水塔中三個(gè)液壓傳感器 SL1SL3,將水位值信號(hào)送入 PLC,從而通過水泵開關(guān)對(duì)水塔中水位進(jìn)行自動(dòng)控制。還有一液壓傳感器 SL0為下水箱缺水報(bào)警開關(guān),當(dāng)下水箱液位低于 SL0 時(shí)意味著水泵進(jìn)水口缺水,此時(shí)應(yīng)自動(dòng)切斷電源并報(bào)警。當(dāng) PLC 出現(xiàn)故障時(shí),還有一套手動(dòng)控制來進(jìn)行對(duì)水塔水位控制。手動(dòng)控制采用繼電器、接觸器等元件來實(shí)現(xiàn)。 2。2 供水的兩種方式供水的兩種方式22. 1 手動(dòng)方式手動(dòng)方式 手動(dòng)方

19、式是利用繼電器、接觸器控制,可以在環(huán)境比較惡劣條件下繼續(xù)工作,自動(dòng)方式是利用 PLC 來控制。手動(dòng)和自動(dòng)的切換可專門設(shè)計(jì)一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān) KK 在控制臺(tái)上。手動(dòng)運(yùn)行方式由交流接觸器來控制兩臺(tái)水泵手動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)換項(xiàng)開關(guān)KK 打到手動(dòng)時(shí),按下起動(dòng)鈕 SB1,M1 泵運(yùn)行向水塔注水,由于設(shè)置了順序開啟和逆序關(guān)閉,在 M1 泵沒有開起情況下,M2 泵不能起動(dòng)運(yùn)行,而在兩個(gè)水泵同時(shí)運(yùn)行時(shí),M2 泵在沒有停止情況下,M1 泵不能停止?，F(xiàn)在 M1 泵運(yùn)行時(shí),按下起動(dòng)鈕 SB2,M2泵運(yùn)行向水塔注水。當(dāng)水箱水位低于 SL3 時(shí),電機(jī) M1、M2 同時(shí)工作,且電磁閥 YV打開進(jìn)水。當(dāng)液位上升至 SL2 時(shí),電機(jī) M2

20、 先停止工作,YV 相應(yīng)停止工作,電機(jī) M1繼續(xù)工作。液位上升至 SL1 時(shí),M1 最終也停止。當(dāng)用戶用水使上水箱放水,同時(shí)液位隨之下降。當(dāng)液位又低于 SL1 時(shí) M1 起動(dòng)工作,如用戶用水量較大,下水量大于上水量,使液位繼續(xù)下降至 SL2 時(shí),M2 起動(dòng)工作同時(shí) YV 也運(yùn)行進(jìn)水,使上水量大幅上升,保持液位。上述過程可通過繼電器控制線路來完成。 2。2 自動(dòng)運(yùn)行方式自動(dòng)運(yùn)行方式自動(dòng)運(yùn)行方式由一臺(tái)可編定程序序控制器來控制兩臺(tái)水泵電機(jī)自動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)換項(xiàng)開關(guān) KK 打到自動(dòng)時(shí),系統(tǒng)根據(jù)水塔液位傳感器傳出的信號(hào)執(zhí)行事先編譯好程序。程序流程是:在水塔中無水時(shí),M1、M2 兩臺(tái)泵同時(shí)開起,對(duì)水塔進(jìn)行注水;

21、水位到達(dá)低水位時(shí),控制臺(tái)上低水位燈點(diǎn)亮;水位到達(dá)中水位時(shí),M2泵先停止,M1 泵繼續(xù)運(yùn)行,中水位燈點(diǎn)亮;水位到達(dá)高水位時(shí),M1 泵停止,高水5位燈點(diǎn)亮。而當(dāng)下水箱水位到達(dá)報(bào)警水位時(shí),報(bào)警器開始報(bào)警,并切換掉兩臺(tái)電機(jī)運(yùn)行。2. 3 系統(tǒng)硬件介紹系統(tǒng)硬件介紹 PLC 即可編定程序序控制器，它是工業(yè)自動(dòng)化中不可缺少的設(shè)備之一，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心。它對(duì)輸入輸出信號(hào)的進(jìn)行有效控制，以及數(shù)據(jù)運(yùn)算處理來實(shí)現(xiàn)整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。西門子公司的 57-300 系列屬于模塊式 PLC，其硬件外觀結(jié)構(gòu)如圖 2-7所示。其主要組成部分有電源模塊(PS)、中央處理單元模塊(CPU)、

22、導(dǎo)軌(RACK)、接口模塊(IM)、信號(hào)模塊(SM)、功能模塊(FM)以及人機(jī)界面(HMI)等。 S7-300 采用背板總線，即將總線集成在每一個(gè)模板上，所有的模板通過總線連接器進(jìn)行級(jí)連擴(kuò)展，使得結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;采用標(biāo)準(zhǔn)的 DIN 導(dǎo)軌，方便模板的安裝和更換;可以通過 IM360/361,工 M365 進(jìn)行機(jī)架擴(kuò)展;并且硬件組態(tài)靈活。而其中的 CPU 314C-2DP 是一款通用緊湊型 PLC，集成了數(shù)字量和模擬量 I/0、自帶了閉環(huán)控制 PID 功能指令，并且能夠在惡劣戶外條件下使用。 圖 S7-300 模塊式 PLC 硬件外觀結(jié)構(gòu)6 還有一個(gè)不可或缺的硬件即為水泵本控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是水泵。因此

23、，選擇合適的水泵可以使得系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，一定程度上還可以節(jié)省能源。由于水泵的供水流量的大小取決于離心式水泵消耗功率的多少，而水泵供水流量的大小又受水泵揚(yáng)程的影響。即揚(yáng)程增大的話，供水流量會(huì)相應(yīng)的減少，其消耗的功率也會(huì)相對(duì)的減小。相反若揚(yáng)程減小的話，供水流量會(huì)隨之增大，消耗的功率也會(huì)相對(duì)變大。所以，實(shí)際運(yùn)行水泵揚(yáng)程不能小于標(biāo)準(zhǔn)揚(yáng)程的 60，以免電機(jī)過載而燒壞。根據(jù)水泵的揚(yáng)程和軸功率最終確定采用 3 臺(tái)上海熊貓機(jī)械有限公司生產(chǎn)的KQL立式離心水泵機(jī)組。其額定工況為流量 20L/h，揚(yáng)程 65m，電機(jī)功率 7.5KW，并且該水泵導(dǎo)葉采用不銹鋼板，與鑄鐵導(dǎo)葉相比較，可以提高 596 的效率:電機(jī)噪音小，

24、密封性能好，并帶有泄壓保護(hù)裝置，使用壽命比較長(zhǎng)，性價(jià)比高。SFL 型泵還設(shè)有國內(nèi)最先進(jìn)的電子自動(dòng)凈化裝置。第三章第三章 基于基于 PLC 的水塔水位設(shè)計(jì)的水塔水位設(shè)計(jì)3。1 水塔水位的方案選擇水塔水位的方案選擇在刊水塔水位設(shè)計(jì)的控制方面,可采用方案有:基本電器的控制,單片機(jī)微機(jī)控制的以及 PLC 控制。綜合考慮,選擇 PLC 的控制,其原因在于:(l)實(shí)時(shí)性(2)高可靠性(3)系統(tǒng)配置簡(jiǎn)單靈活(4)豐富的 I/O 卡件(5)控制系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)(6)價(jià)格優(yōu)勢(shì)(7)安裝簡(jiǎn)單，維修方便。3。2 系統(tǒng)電流路線設(shè)計(jì)系統(tǒng)電流路線設(shè)計(jì)32. 1 水塔水位控制圖本系統(tǒng)外部設(shè)備分 3 個(gè)部分:蓄水池、水泵機(jī)

25、組、水箱。蓄水池:由兩液位開關(guān)(S3、S4)和一個(gè)電磁閥（YV2）組成,當(dāng)蓄水池液位低于低液位開關(guān) S3 時(shí),電磁閥通電 YV2 打開;當(dāng)蓄水池液位高于高液位開關(guān) S4 時(shí),電磁閥 YV2 斷電關(guān)閉。7水泵機(jī)組:由兩臺(tái)水泵(A、B)組成,當(dāng)需要快速抽水時(shí),兩臺(tái)水泵同時(shí)運(yùn)行;當(dāng)需要慢速抽水時(shí),兩臺(tái)水泵交替運(yùn)行;當(dāng)不需要抽水時(shí),兩臺(tái)水泵關(guān)閉。水箱:由三個(gè)液位開關(guān)和一個(gè)電磁閥 YVl 組成,三個(gè)液位開關(guān)又分為水箱低液位開關(guān) S1、水箱高液位開關(guān) S2、報(bào)警液位開關(guān) S3。由水箱低液位開關(guān) S1 和水箱高液位開關(guān) S2 兩個(gè)液位開關(guān)將水箱分位 3 個(gè)液位(低、中、高),當(dāng)液位處于低液位時(shí),兩臺(tái)水泵同時(shí)

26、運(yùn)行;當(dāng)液位處于中部液位時(shí),兩臺(tái)水泵交替運(yùn)行;當(dāng)液位處于高液位時(shí),兩臺(tái)水泵停止工作。如果液位到達(dá)高液位后水泵還在運(yùn)行,當(dāng)液位到達(dá)報(bào)警液位時(shí),報(bào)警燈報(bào)警鈴開啟,系統(tǒng)處于急停狀態(tài),電磁閥 YV2 斷電關(guān)閉。3.2. 2 輸入輸入/輸出設(shè)備及輸出設(shè)備及 I/O 點(diǎn)分配點(diǎn)分配本次系統(tǒng)需要用到 12 個(gè)數(shù)字量輸人,10 個(gè)數(shù)字量輸出,輸人輸出設(shè)備列表和I/O 點(diǎn)分配。3.2. 3 系統(tǒng)工作流程系統(tǒng)工作流程系統(tǒng)工作流程控制目的為始終保持水箱水位在泌與斜之間(1)當(dāng)水箱中水位低于 lS 時(shí),水泵 A 衛(wèi)同時(shí)運(yùn)作;(2)當(dāng)水箱中水位在 lS 與 2S 之間時(shí),水豪 A,B 交替運(yùn)作,每 2 個(gè)小時(shí)交替一次;(

27、3)當(dāng)水箱中水位高于 2S 時(shí),水泵 A 衛(wèi)同時(shí)關(guān)閉;報(bào)警控制(1)當(dāng)水箱中水位高于泌時(shí),發(fā)出報(bào)警(報(bào)警燈、報(bào)警鈴),水泵 A 衛(wèi)同時(shí)關(guān)閉,水箱進(jìn)水閥關(guān)閉;(2)當(dāng)水泵該運(yùn)作時(shí)沒有運(yùn)作,產(chǎn)生報(bào)擎3. 2. 4 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)由供水控制器和電氣控制設(shè)備組成，一般安裝在供水控制柜中。 （1)供水控制器是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心。通常選用可編定程序邏輯控制器，有些也用專用的 PID 控制器作為供水控制器，考慮到本次設(shè)計(jì)涉及到壓力、液位、報(bào)警信號(hào)，以及需人機(jī)通訊接口，因此選用的是可編定程序邏輯控制器。PLC 首先對(duì)信息進(jìn)行采集，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算找出最佳的控制方案，最后通過變頻器來控制水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速

28、。 (2)電氣控制設(shè)備主要有空氣開關(guān)、按鈕、交流接觸器、熱繼電器等元件組成。3. 2. 5 執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 水泵機(jī)組是其執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要是通過改變水泵電機(jī)的運(yùn)行頻率來調(diào)節(jié)供水管網(wǎng)的實(shí)際壓力。這種水泵的功率一般不會(huì)太大。其電機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢取決于用水量的變化，從而確保供水實(shí)際壓力達(dá)到系統(tǒng)期望值，即供水壓力恒定。8 在流量和揚(yáng)程相等的情況下，一臺(tái)大泵電機(jī)運(yùn)行比兩臺(tái)小泵并聯(lián)運(yùn)行的效率高，但是仍然選用水泵機(jī)組，是因?yàn)樵诨?PLC 水塔水位控制系統(tǒng)中，選用此種方法控制水泵機(jī)組的具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn): (1)把大功率的恒速泵替換為幾個(gè)小功率的變頻泵，容易對(duì)水泵進(jìn)行選型，這種結(jié)構(gòu)比較適用于中、大容量的供水系統(tǒng);

29、(2)供水系統(tǒng)比較容易進(jìn)行增容和減容，它不用對(duì)水泵進(jìn)行更換，只需要按要求增加或減少水泵就行; (3)把大功率的變頻器替換為小功率的變頻器，不但成本降低，而且大大增強(qiáng)了供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性; (4)在用水低谷期，比如深夜，供水系統(tǒng)的小泵運(yùn)行，這樣大大增長(zhǎng)了水泵的使用時(shí)間，而且可以減少供水系統(tǒng)的能量損耗，達(dá)到節(jié)能的目的。3. 2. 6 報(bào)警裝置報(bào)警裝置 包括故障報(bào)警和消防報(bào)警。 故障報(bào)警是為保證系統(tǒng)能運(yùn)行可靠、安全、平穩(wěn)，應(yīng)當(dāng)安裝報(bào)警裝置，避免因電機(jī)過載、水壓超限、變頻器報(bào)警、電網(wǎng)電壓波動(dòng)較大而造成事故發(fā)生。報(bào)警裝置是必不可缺的，包括變頻器發(fā)生異常，水泵機(jī)組出現(xiàn)過載現(xiàn)象，水壓的超限報(bào)警等。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行不

30、正常時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提示出錯(cuò)原因，報(bào)警裝置會(huì)發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)，同時(shí)對(duì)應(yīng)的故障指示燈變亮。維修人員不必在現(xiàn)場(chǎng)隨時(shí)待命，只有當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，才采取維修措施。解放了部分勞動(dòng)力，從而降低了公司的運(yùn)營(yíng)成本。 消防報(bào)警是用來接收消防開關(guān)的信號(hào)。由于消防用水比較多，對(duì)水壓的要求比較大，因此所有變頻泵全都工頻運(yùn)行，為消防工作提供最大的便利。3. 2. 7 人機(jī)界面人機(jī)界面 它為用戶與系統(tǒng)進(jìn)行信息交流提供了平臺(tái)。人機(jī)界面主要是對(duì)系統(tǒng)的進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，并實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)工序的運(yùn)行情況，并反映系統(tǒng)的故障情況?？刂葡到y(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)可以利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通過該接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，以便系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作、控制和診斷等。9第五章總結(jié)第五章總結(jié)

31、由于傳統(tǒng)的二次供水方式滿足不了人們對(duì)供水系統(tǒng)可靠性和供水質(zhì)量的要求，并且浪費(fèi)能源，設(shè)計(jì)了基于 PLC 的基于 PLC 水塔水位控制控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)把自動(dòng)化控制技術(shù)和變頻應(yīng)用技術(shù)等應(yīng)用于恒壓供水系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際用水情況設(shè)定管網(wǎng)壓力，通過 PLC 控制變頻器，再由變頻器控制水泵，使得供水管網(wǎng)水位能夠基本保持穩(wěn)定，從而提高了供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并且能夠在較大程度上避免了電力能源的浪費(fèi)，從而節(jié)約了能源，對(duì)社會(huì)的發(fā)展具有積極的意義。本文主要完成的內(nèi)容如下:1.在基于 PLC 水塔水位控制系統(tǒng)中，通過 PLC 控制變頻器的輸出頻率，再由變頻器控制水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速。通過分析傳統(tǒng)供水和變頻調(diào)速控制兩種方式下管網(wǎng)與水

32、泵運(yùn)行特性，得出變頻調(diào)速控制方式具有比較好的節(jié)能效果。2.設(shè)計(jì)并合理選擇了系統(tǒng)最優(yōu)的控制方案，詳細(xì)介紹了恒壓供水系統(tǒng)的組成和控制原理。重點(diǎn)分析了西門子 S7-300 系列的 PID 算法在恒壓供水中的應(yīng)用。3.設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的硬件。對(duì)硬件設(shè)備 PLC、變頻器、水泵和壓力傳感器等進(jìn)行了選型，并對(duì) S7-300 的輸入/輸出接口進(jìn)行地址分配，設(shè)置了需要用到的變頻器參數(shù)。最后對(duì)控制系統(tǒng)的主電流路線和控制電流路線進(jìn)行了設(shè)計(jì)。4.設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的軟件。這是論文撰寫的重點(diǎn)部分，主要介紹了程序的結(jié)構(gòu)，功能等內(nèi)容，并進(jìn)行了梯形圖的編寫。應(yīng)用 Win CC 軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)，使得系統(tǒng)與用戶之間可以進(jìn)行信息通訊。致致 謝謝大學(xué)生活這幾年，真的一晃而過?；厥孜易哌^的日日夜夜，我發(fā)現(xiàn)我無論身心都感到特別充實(shí)。漫漫求學(xué)路，有得到滿足的快樂，有無數(shù)的辛酸，我走的辛10苦，但是也收獲良多。尤其是我寫完這篇畢業(yè)論文的時(shí)候，萬千感慨一并涌上心頭，我的思緒萬千，久久不能平靜下來。首先，我要感謝我的指導(dǎo)老師，是她，