plc在恒壓供水系統(tǒng)中的應用畢業(yè)論文

1、1 江蘇省無錫交通高等職業(yè)技術學校江蘇省無錫交通高等職業(yè)技術學校畢畢 業(yè)業(yè) 論論 文文PLCPLC 在恒壓供水系統(tǒng)中的應用在恒壓供水系統(tǒng)中的應用 系系 部：機電工程系部：機電工程系 專專 業(yè)：機電一體化業(yè)：機電一體化 班班 級：級： 學學 號：號： 姓姓 名：名： 指導教師：指導教師：20132013 年年 3 3 月月江蘇省無錫交通高等職業(yè)技術學校畢業(yè)論文1PLCPLC 在恒壓供水系統(tǒng)中應用在恒壓供水系統(tǒng)中應用摘摘 要要用 PLC 控制恒壓供水的方法, 通過設計 PID 控制程序, 實現(xiàn)系統(tǒng)的PID 控制,從而提高供水質量和供水的可靠性。這種方法在任何需要流量控制的系統(tǒng)中,具有推廣意義。關鍵

2、詞：關鍵詞：PLC，恒壓供水系統(tǒng)，PID，控制江蘇省無錫交通高等職業(yè)技術學校畢業(yè)論文2目目 錄錄第一章第一章 可編程控制器可編程控制器 .1 11.1 PLC 可編程控制器簡介 .11.2 PLC 的應用特點 .11.3 可編程控制器與繼電器控制邏輯的比較 .21.4 小結.2第二章第二章 PLCPLC 恒壓供水系統(tǒng)介紹恒壓供水系統(tǒng)介紹.3 32.1 PLC 恒壓供水控制系統(tǒng) .32.2 系統(tǒng)的結構功能 .32.2.1 閉環(huán)恒壓供水 PID 調節(jié).32.2.2 恒壓供水系統(tǒng)的結構及功能.42.3 系統(tǒng)設計要求及原理 .42.3.1 供水過程.42.3.2 加氯過程.42.3.3 變頻柜開關過程

3、.42.3.4 遠程監(jiān)控.52.3.5 高速歷史數(shù)據(jù)的存儲和查詢功能.52.3.6 分布式多媒體報警.52.3.7 系統(tǒng)概貌.52.3.8 系統(tǒng)設計原理及框圖.62.3.9 控制方式.62.4 恒壓供水 PLC 自動控制系統(tǒng)的設計 .72.4.1 PLC 及輸入，輸出模塊的選擇 .72.4.2 整體工藝流程.82.4.3 控制系統(tǒng).102.5 小結.11第三章第三章 全文總結全文總結 .1212參參 考考 文文 獻獻 .1313致致 謝謝 .1414江蘇省無錫交通高等職業(yè)技術學校畢業(yè)論文1第第 1 1 章章 可編程控制器可編程控制器1.11.1 PLCPLC 可編程控制器簡介可編程控制器簡介自

4、 60 年代末第一臺 PLC 問世以來,已很快被應用到機械制造,冶金,礦業(yè),輕工等各個領域,大大推進了機電一體化進程,被人們稱為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱之一.可編程序控制器(Programmable Logic Controller),簡稱 PLC,是采用微電腦技術制造的通用的自動控制設備,它具有高可靠性,能適應工業(yè)現(xiàn)場的高溫,沖擊震動等惡劣環(huán)境,廣泛應用于機械設備,生產(chǎn)流水線和生產(chǎn)過程的自動控制。經(jīng)過長時間的發(fā)展和完善,PLC 的編程概念和控制思想已為廣大的自動化行業(yè)人員所熟悉,可以說在目前它已成為任何其他工業(yè)控制器都無法與之相提并論的巨大知識資源。PLC 主要具有邏輯運行的功能,可以代替繼電器

5、進行開關控制,具有定時控制功能,計數(shù)控制功能,步進控制功能,A/D,D/A 轉換功能(對模擬量控制),數(shù)據(jù)處理功能,通信,聯(lián)網(wǎng)功能,并配置了較強的監(jiān)控功能.這些功能造就了 PLC 的旺盛生命力。1.21.2 PLCPLC 的應用特點的應用特點1 1、 可靠性高，抗干擾能力強可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。使用 PLC 構成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC 帶有硬件故障自我檢

6、測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC 以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)將極高的可靠性。2 2、 配套齊全，功能完善，適用性強配套齊全，功能完善，適用性強PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領域。多種多樣的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、CNC 等各種工業(yè)控制中。加上 PLC 通信能力的增強及人機界面技術的發(fā)展，使用 PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。

7、3 3、 易學易用，深受工程技術人員歡迎易學易用，深受工程技術人員歡迎PLC 是面向工礦企業(yè)的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人從事工業(yè)控制打開了方便之門。4 4、 系統(tǒng)的設計，工作量小，維護方便，容易改造系統(tǒng)的設計，工作量小，維護方便，容易改造PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設江蘇省無錫交通高等職業(yè)技術學校畢業(yè)論文2計及建造的周期大為縮短，同時日常維護也變得容易起來，更重要的是使同一設備經(jīng)過改變程序而改變生產(chǎn)過程成為可能。這特別適合多

8、品種、小批量的生產(chǎn)場合。1.31.3 可編程控制器與繼電器控制邏輯的比較可編程控制器與繼電器控制邏輯的比較最初的工廠自動化控制主要是以繼電器回路控制占據(jù)主導地位,電氣控制人員常常抱怨這種控制系統(tǒng)體積大,耗電多,壽命短,可靠性差以及運行速度慢等缺點.而采用微電腦技術的可編程序控制器的出現(xiàn),使得繼電器控制邏輯更加遜色,它的出現(xiàn),在技術角度大大方便了電控設計人員,軟硬件設計簡便,維護方便,在體積,可靠性,耗電量有很大程度的提高,從而帶動成本的節(jié)約,而且可以通過計算機進行數(shù)據(jù)的傳輸和監(jiān)控,一系列的優(yōu)點使PLC 很快被接受并代替繼電器控制回路廣泛應用于工廠自動控制中.試比較如下:1 1、 控制邏輯控制邏

9、輯繼電器控制系統(tǒng)采用硬接線邏輯,連線復雜,體積大,功耗大,修改困難,靈活性和擴展性較差;PLC 采用存儲邏輯,連線少,體積小,功耗小,修改簡單,靈活性和擴展性強。2 2、 控制速度控制速度繼電器控制邏輯是依靠觸點的機械動作(閉合或斷開)來實現(xiàn)的,工作頻率低,反應速度慢,容易出現(xiàn)觸點抖動問題;PLC 是由程序指令控制半導體電路來實現(xiàn)的,速度相當快,不會出現(xiàn)抖動問題。3 3、 限時控制限時控制繼電器控制邏輯利用時間繼電器的滯后動作進行限時控制,定時時間易受環(huán)境的濕度和溫度變化的影響,維護不便。PLC 使用半導體集成電路作為定時器,精度相當高,定時時間不受環(huán)境影響,一旦調好不會改變。PLC 還能完成

10、計數(shù)功能,而繼電器控制邏輯一般沒有計數(shù)功能。4 4、 設計與施工設計與施工繼電器控制邏輯完成一項控制工作,設計施工,調試必須順序進行,周期長,而且修改困難;PLC 完成一項控制工程,在系統(tǒng)設計完成后,現(xiàn)場施工和控制邏輯的設計可以同時進行,周期短,調試,維修也很方便。5 5、 可靠性和可維護性可靠性和可維護性繼電器控制邏輯使用了大量的機械觸點,連線也多,觸點在開閉時會受到電弧的損壞,壽命短,因此可靠性和可維護性差;PLC 采用微電子技術,體積小,功耗小,壽命長,可靠性高,還配備了自檢和監(jiān)控功能,能檢查出自身的故障,并隨時顯示給操作人員,還能動態(tài)監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況,為現(xiàn)場調試和維護提供了方便。

11、1.41.4 小結小結 本章主要介紹了可編程控制器的發(fā)展前景，它在現(xiàn)代的電氣控制系統(tǒng)中已經(jīng)變成一種主流的趨勢，它具有控制穩(wěn)定，抗干擾能力強等優(yōu)點。還將可編程控制器與繼電器控制進行了比較。在工業(yè)現(xiàn)場對復雜模型進行控制時，可以借助上位機 PC 來建立生產(chǎn)模型，通過構建 SCC 監(jiān)督式控制系統(tǒng)，讓下位機 PC 為一 DCC 直接數(shù)字控制系統(tǒng)，實現(xiàn)復雜系統(tǒng)的控制?？傊删幊炭刂破骶哂休^好的前景與發(fā)展勢態(tài)。江蘇省無錫交通高等職業(yè)技術學校畢業(yè)論文3第二章第二章 PLCPLC 恒壓供水系統(tǒng)介紹恒壓供水系統(tǒng)介紹2.12.1 PLCPLC 恒壓供水控制系統(tǒng)恒壓供水控制系統(tǒng) 該控制系統(tǒng)主要裝置包括：可編程控制器

12、（PLC） 、變頻器、壓力傳感器、PID 控制器、動力控制線路以及相關軟件控制單元。用戶通過控制柜面板上的只是燈和按鈕、轉換開關來了解和控制系統(tǒng)的運行。通過安裝在出水管網(wǎng)上的壓力傳感器，把出口壓力信號變成 4-20mA 的標準信號送入 PID 調節(jié)器，經(jīng)運算與給定壓力參數(shù)進行比較，得出一調節(jié)參數(shù)，送給變頻器，由變頻器控制水泵的轉速，調節(jié)系統(tǒng)供水量，使供水系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力保持在給定壓力上；當用水量超過一臺泵的供水量時，通過 PLC 控制器加泵。根據(jù)用水量的大小由PLC 控制工作泵數(shù)量的增減及變頻器對水泵的調速，實現(xiàn)恒壓供水。當供水負載變化時，輸入電機的電壓和頻率也隨之變化，這樣就構成了以設定壓力

13、為基準的閉環(huán)控制系統(tǒng)。同時系統(tǒng)配備的時間控制器和 PID 控制器，使其具有定時換泵運行功能（即鐘控功能，由時間控制器實現(xiàn)）和雙工作壓力設定功能（PID 控制器和時間控制器實現(xiàn)） 。此外，系統(tǒng)還設有多種保護功能，尤其是硬件/軟件備用水泵功能，充分保證了水泵的及時維修和系統(tǒng)的正常供水。2.22.2 系統(tǒng)的結構功能系統(tǒng)的結構功能2.2.12.2.1 閉環(huán)恒壓供水閉環(huán)恒壓供水 PIDPID 調節(jié)調節(jié)在供水過程中，水泵轉速的變化可以調節(jié)水量,但是轉速降低,流量減小，為了保證流量并維持一定的供水壓力，最大限度地節(jié)約電能,我們必須建立閉環(huán)自動調節(jié)系統(tǒng)。在水泵的出口側，一旦偏離設定壓力，系統(tǒng)就自動響應，調節(jié)轉

14、速，維持相應壓力下的供水量。該閉環(huán)恒壓供水系統(tǒng),主要由變頻器、可編程序控制器及傳感器組成。設定值 E變頻器電機水泵水壓壓力傳感器圖2-1 PID調節(jié)原理圖江蘇省無錫交通高等職業(yè)技術學校畢業(yè)論文4在供水系統(tǒng)中使用水泵的目的,是向各末端水龍頭連續(xù)穩(wěn)定地供給適當水壓的水。因此,不論供水量多少,必須控制水泵的壓力恒定。使用變頻調速的水泵,其壓力控制常采用出口水壓一定控制。壓力傳感器裝在水泵附近的主出水管內,將感受到的壓力轉化為電信號作為反饋信號。變頻器內置PID 調節(jié)器作為壓力調節(jié)器。PID 調節(jié)器將來自壓力傳感器的壓力反饋信號與出口壓力給定值比較運算,其結果作為頻率指令輸送給變頻器,調節(jié)水泵的轉速使

15、出口壓力保持一定。根據(jù)供水管網(wǎng)壓力的變化,通過變頻器實現(xiàn)自動跟蹤來控制水泵電機的轉速,使供水管網(wǎng)中保持恒定的壓力,以達到高效供水及高效節(jié)能目的。2.2.22.2.2 恒壓供水系統(tǒng)的結構及功能恒壓供水系統(tǒng)的結構及功能本系統(tǒng)采用兩套電機水泵對水網(wǎng)進行恒壓供水,每臺電機均可工作在變頻方式或工頻方式,但變頻調速器每次僅驅動一臺電機。變頻調速器根據(jù)實際水壓的變化,不斷地調整水泵轉速,通過調節(jié)流量達到恒定水壓的目的。另外,可編程序控制器根據(jù)當前水泵的供水情況對其進行合理切換,實現(xiàn)最佳匹配。本PLC變頻調速恒壓供水系統(tǒng)主要可以完成的功能有:手動和自動切換功能,水泵投入運行方式任選功能,對電機水泵實現(xiàn)軟啟動,

16、定時倒泵功能。圖2-2 恒壓供水系統(tǒng)結構圖2.32.3 系統(tǒng)設計要求及原理系統(tǒng)設計要求及原理2.3.12.3.1 供水過程供水過程a開機檢測水的壓力（入水） 。b當入水壓力低于設定壓力時開啟電動蝶閥1，關閉電動蝶閥2。c當入水壓力高于設定值時，關閉電動蝶閥1，開啟電動蝶閥2，啟用超越管。d根據(jù)液位計測量的水位，控制電動調節(jié)閥開啟大小，使水池水位保持一定。2.3.22.3.2 加氯過程加氯過程a入水Clo2每10分鐘顯示。江蘇省無錫交通高等職業(yè)技術學校畢業(yè)論文5b出水設置加氯值，如果余氯檢測計設計測得的值大于出水設置加氯值，則減少加氯量，否則增加投加量。2.3.32.3.3 變頻柜開關過程變頻柜

17、開關過程a當1號變頻柜達到50Hz，等待5分鐘（可調）后兩個泵同時工作，并且變頻泵工作在50Hz，啟動2號變頻柜。b當2號變頻柜的第二臺泵不工作，第一臺泵頻率為0Hz，延時15分鐘（可調）關閉2號控制柜。c當1號變頻柜工作72小時（可調）關閉1號變頻柜后，啟動2號變頻柜，循環(huán)。d只要1號變頻柜有一臺負載有問題，自動轉換到2號變頻柜，循環(huán)。2.3.42.3.4 遠程監(jiān)控遠程監(jiān)控 本系統(tǒng)監(jiān)控站設操作員站和工程師站。工程師工作站、進行系統(tǒng)組態(tài)軟件開發(fā)和警報順序事件記錄；工程師站將能夠作為操作員站完成相關控制監(jiān)測功能。工程師站。操作員站及PLC之間可以進行互連通訊，操作員可通過現(xiàn)場監(jiān)控機，通過選擇手動

18、方式來實現(xiàn)手動操作。本系統(tǒng)要求在上位監(jiān)控工控機實時顯示各各變頻柜及水泵的開啟或關閉狀態(tài)，及各水泵是否出現(xiàn)故障；同時顯示水流量、官網(wǎng)壓力、水位、出水余氯值等參數(shù)。同時，本系統(tǒng)要求在上位監(jiān)控工控機通過點動火手動方式用鼠標單擊界面圖標來實現(xiàn)控制各變頻柜及水泵的開啟或關閉，以及兩個電動蝶閥的開啟或關閉。2.3.52.3.5 高速歷史數(shù)據(jù)的存儲和查詢功能高速歷史數(shù)據(jù)的存儲和查詢功能本系統(tǒng)要求在上位監(jiān)控工控機對各變頻柜及各水泵的開啟或關閉，及各水泵是否出現(xiàn)故障等實時狀態(tài)，和水流量、官網(wǎng)壓力、水位、出水余氯量實時數(shù)據(jù)的進行存儲，并可進行快速報表查詢，報表包括年報表、月報表、填報表，同時實現(xiàn)報表打印。2.3.

19、62.3.6 分布式多媒體報警分布式多媒體報警本系統(tǒng)要求對關鍵參數(shù)（各變頻柜及各水泵的開啟或關閉，及各水泵是否出現(xiàn)故障等實時狀態(tài)，和水流量、管網(wǎng)壓力、水位、出水余氯值等）進行實時跟蹤，當系統(tǒng)中某些量的值超過了所規(guī)定的界限時，系統(tǒng)自動產(chǎn)生相應警告信息，表明改量的值已經(jīng)超限，提醒操作人員。本系統(tǒng)采用視頻：即記錄現(xiàn)場實時生產(chǎn)過程畫面，支持本地或遠程實時播放、保存、多畫面、回放、同時可以對云臺和攝像頭進行遠程控制。2.3.72.3.7 系統(tǒng)概貌系統(tǒng)概貌恒壓供水是指用戶段不管用水量大小，總保持管網(wǎng)水壓基本恒定，這樣，既可滿足各部位的用戶對水的需求，又不使電動機空轉，造成電能的浪費。為實現(xiàn)上述目標，本系統(tǒng)

20、利用PLC和數(shù)據(jù)采集模塊根據(jù)給定壓力信號和反饋壓力信號，通過模糊PID控制算法控制變頻器調節(jié)水泵轉速，從而達到控制管網(wǎng)水壓的目的。同時，本文也討論了自整定模糊PID控制算法對PID參數(shù)的控制。本系統(tǒng)采用總線分布式控制模式，實現(xiàn)對2臺變頻柜，4個水泵，Clo2投放器，絮凝劑投放器等的遠程集中控制。江蘇省無錫交通高等職業(yè)技術學校畢業(yè)論文6本系統(tǒng)最高層為計算機監(jiān)控系統(tǒng)，它包括監(jiān)控計算機，管理計算機，服務器，集線器，通過英特網(wǎng)，實現(xiàn)各計算機之間的通訊?？刂茖觾鹊墓δ苡梢慌_PLC來完成，PLC與EM235（模擬量采集模塊）負責水池水位，流量，用戶量和余氯等數(shù)據(jù)的實時采集，通過RS-485轉RS-232方

21、式，將采集數(shù)據(jù)傳輸給監(jiān)控計算機，輸出模塊調解電動蝶閥的開啟或關閉動作和各變頻柜及水泵的開啟或關閉。2.3.82.3.8 系統(tǒng)設計原理及框圖系統(tǒng)設計原理及框圖計采用UFLO2000超聲波流量計，它可以把正累計流量以OTC脈沖信號的形式輸出，此脈沖信號輸入到CPU224的I口后由CPU224中的程序進行累加處理，處理后送上位機顯示，存儲幷形成報表。各泵的開關狀態(tài)由繼電器把高低電平送入CPU224的I口，同時CPU224再把各泵的開關狀態(tài)發(fā)送給上位監(jiān)控計算機，操作者就可以獲知各泵的工作狀態(tài)。各泵的工作電流可以通過套裝在各泵電流輸入線路上的電流互感器和變送器把工作電流轉換為對應的4-20mA的信號送入

22、EM235的輸入接口，EM235內部的DAC把輸入的4-20mA的模擬信號轉換為數(shù)字信號，幷通過I/O拓展線把數(shù)據(jù)送到CPU224中，數(shù)據(jù)經(jīng)過CPU224中的程序處理發(fā)送給上位監(jiān)控計算機，操作者就可以實時動態(tài)掌握各泵的工作電流。電動調節(jié)閥輸出隔離的4-20mA閥位反饋信號給EM235模塊，EM235內部的DAC把輸入的4-20mA的模擬信號轉換為數(shù)字信號，幷通過I/O拓展線把數(shù)據(jù)送到CPU224中。變頻恒壓供水就是采用PID控制原理，所謂的恒壓就是設定壓力為用戶所需要的壓力，反饋壓力為供水管網(wǎng)上實際測到的壓力，通過變頻器來調節(jié)水泵出口的管網(wǎng)壓力，圖2-3 設計總體原理框圖江蘇省無錫交通高等職業(yè)

23、技術學校畢業(yè)論文7通過變頻器來調節(jié)水泵出口的管網(wǎng)壓力，使管網(wǎng)壓力維持在設定壓力左右。本系統(tǒng)可在上位監(jiān)控計算機輸入壓力設定值，利用上位機編程軟件建立模糊PID控制器，幷與變頻器進行通信來控制水泵，實現(xiàn)全方位的自動，節(jié)能運行。2.3.92.3.9 控制方式控制方式1、 場手動方式現(xiàn)場手動方式為控制模式的最高級，任何情況下，當現(xiàn)場控制箱上選擇現(xiàn)場手動操作時，遠程對此泵站的操作無效，此泵站只相應現(xiàn)場控制箱上操作按鈕的動作，通過按下啟動或停止按鈕來控制兩個電動蝶閥的開啟或關閉和各變頻柜及各水泵的開啟或關閉。2、遠程點方式現(xiàn)場控制模式選擇遠程控制方式，在監(jiān)控計算機選擇點動操作，用鼠標單擊界面圖標實現(xiàn)電動調

24、節(jié)閥開度增大或減小。3、遠程手動方式 現(xiàn)場控制模式選擇遠程控制方式，在監(jiān)控計算機選擇手動操作，用鼠標單擊界面圖標來實現(xiàn)兩個電功蝶閥的開啟或關閉和各變頻柜及各水泵的開啟或關閉，通過鍵盤輸入各項設置參數(shù)（管網(wǎng)壓力，報警水位，含氯設定值等）。4、泵站全自動方式現(xiàn)場控制模式選擇遠程控制方式，早監(jiān)控計算機上選擇自動方式，通過鍵盤輸入各項設置參數(shù)（管網(wǎng)壓力，報警水位，含氯設定值等），鼠標單擊自動運行后，泵站進入由PLC控制的全自動運行狀態(tài)。2.42.4 恒壓供水恒壓供水PLCPLC自動控制系統(tǒng)的設計自動控制系統(tǒng)的設計2.4.12.4.1 PLCPLC 及輸入，輸出模塊的選擇及輸入，輸出模塊的選擇根據(jù)第2章

25、所述系統(tǒng)設計要求，確定本系統(tǒng)所需采集和控制的參數(shù)的I/O分配表如下表1-1、表1-2所示。 表 1-1離散量I/O分配表一泵工作I0.0一泵故障I0.1二泵工作I0.2二泵故障I0.3三泵工作I0.4三泵故障I0.5四泵工作I0.6四泵故障I0.7入水流量I1.0出水流量I1.1輸入信號變頻柜1開I1.2江蘇省無錫交通高等職業(yè)技術學校畢業(yè)論文8變頻柜2開I1.3污水泵開I1.4污水泵關I1.5電動蝶閥1的開啟Q0.0電動蝶閥2的開啟Q0.1變頻柜1啟動/停止Q0.3輸出信號變頻柜2啟動/停止Q0.4在最大限度地地滿足本系統(tǒng)自動控制要求的前提下，為了使系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、安全可靠;并考慮到今后工藝的

26、改進，本系統(tǒng)選擇了西門子S7-224CPU以及HM235模塊(4模擬輸入1模擬輸出組合模塊)，其中S7-224CPU一塊，EM235四塊。表4-1中列有離散輸入量14個，分別接在S7-224CPU的10.0-11.5口上;離散輸出量4個，分別接在S7-224CPU的Q0.0- Q0.3上。表1-2 模擬量I/O分配表一泵電流A+（1#）二泵電流B+（1#）三泵電流C+（1#）四泵電流D+（1#）總電壓A+（2#）變頻柜1頻率輸入B+（2#）變頻柜2頻率輸入C+（2#）Clo2投加D+（2#）進水濁度1A+（3#）出水濁度2B+（3#）進水余氯分析C+（3#）出水余氯分析D+（3#）電動調節(jié)閥開

27、度A+（4#）液位B+（4#）入水壓力C+（4#）輸入模擬量出水壓力D+（4#）變頻柜1頻率輸出IO（1#）Clo2投加量VO（2#）變頻柜2頻率輸出IO（3#）輸出模擬量電動閥門調節(jié)輸出VO（4#）2.4.22.4.2 整體工藝流程整體工藝流程整個泵站供水控制系統(tǒng)類似于自來水廠的供水系統(tǒng)，如圖4-1所示，上級水廠供水由入水江蘇省無錫交通高等職業(yè)技術學校畢業(yè)論文9口進入泵站，入水口處有壓力計檢測入水壓力，當入水壓力低于設定壓力時開啟電動蝶閥1，關閉電動蝶閥2根據(jù)液位計測量，控制電動調節(jié)閥開度，是水池水位保持一定。出水口處每10分鐘進行余氛檢測，如果檢測值大于設定值，則減少0.10.2投加量，否

28、則增加CL02投加量。圖2-4 泵站工作工藝流程圖 流量計用來檢測用水量，如變頻拒1控制下的兩個泵都已工作，且頻率達到50Hz，等待5分鐘(可調)后如兩個泵同時工作，啟動變頻拒。當變頻柜2第二臺泵不工作。第一臺泵頻率為0時，延時幾分鐘(可調)關閉二號控制柜。濁度計檢測出水濁度，當濁度達到一定值時，可通過精確計量泵將絮凝劑加投到循環(huán)泵前，絮凝劑可將水中的懸浮物凝結成塊，實現(xiàn)凈化水的目的。江蘇省無錫交通高等職業(yè)技術學校畢業(yè)論文10供水循環(huán)主程序開始啟動準備自動？手動？子程序1子程序N圖2-5 PLC控制系統(tǒng)主程序框圖2.4.32.4.3 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)因為本工程涉及到的采集量和控制量較多，為了調

29、試方使，故PLC編程采用多子程序順序掃描方式.整個泵站供水系統(tǒng)按控制對象的功能來分，可分為下兒個部分:調節(jié)變頻器控制出水壓力部分、調節(jié)電動蝶閥控制出水壓力部分、調節(jié)電動調節(jié)閥控制液位部分、檢測出水余氛控制CL02投加部分、檢測濁度控制絮凝劑投加部分、兩臺變頻柜交替工作部分、檢測用水量部分等等。下面簡述各部分的設計。1.變頻器控制出水壓力部分本 系統(tǒng) 壓 力拉制采用的是模妝PID控制，執(zhí)行機構為變頻器和水泵電機，這樣就可以把給定值預先設定后直接輸入到回路表中，過程變量值是來自壓力計的單極性模擬量(4- 20MA) ，回路輸出值也是一個單極性模擬量4-20MA) ，用來控制變頻器，并通過變頻器來控

30、制電機轉速，進而控制管網(wǎng)壓力。S7- 200在本部分中的主要作用是把EM235模擬量輸入、模擬量輸出模塊)接收到的由壓力傳感器經(jīng)由互變器傳來的模擬信號(4- 20MA)傳遞到上位監(jiān)控計算機;在上位機再換算成水位值與設定值進行比較，進行模糊PID運算。2.調節(jié)電動調節(jié)閥控制液位部分江蘇省無錫交通高等職業(yè)技術學校畢業(yè)論文11檢測液位控制電動調節(jié)閥子程序開始液位測量值液位設定值？加大電動調節(jié)閥開度減小電動調節(jié)閥開度控制電動調節(jié)閥子程序開始圖2-6 控制電動調節(jié)閥子程序框圖 3.余氯檢測部分由于市政供水中的余氛含量在管道中會發(fā)生變化，所以泵站須對入水、出水進行余氛檢測。同時，還要對貯水池中的水進行加氯

31、。貯水池中的余氛計不停地對池水進行檢測，由于水池較大，每次加氛后需一定時間進行混勻，所以每隔十分鐘進行一次取樣。然后與設定值進行比較，來確定是增加CL02的投放，還是減小CL02的投放。2.5 小結小結 本章主要介紹了可編程控制器的結構功能，及PLC在恒壓供水系統(tǒng)中的應用的設計要求與控制原理，列出了具體的設計程序及原理圖，對一些細節(jié)問題，如投入氯的控制等進行了詳細的介紹。還對泵站的具體制作工藝過程進行了介紹。用PLC對恒壓供水系統(tǒng)進行自動化控制比較合理，因為PLC具有自動化程度高，控制穩(wěn)定等優(yōu)點。第二章為核心內容，對控制的原理及操作進行了詳細的闡述。江蘇省無錫交通高等職業(yè)技術學校畢業(yè)論文12第三章第三章 全文總結全文總結3.13.1 主要結論主要結論 本文，采用了一種基于模糊PID控制理論的由PLC及組態(tài)軟件實現(xiàn)的模糊恒壓供水控制系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)PID拉制設計中的參數(shù)調整困難的問題。本供水系統(tǒng)在設計過程中使用模糊PID控制方法，較好的解決了由于用戶較多并且用水時間不確定而造成的管網(wǎng)水壓波動較大等問題。同時，利用PLC以及目前成熟的網(wǎng)絡技術，實現(xiàn)了系統(tǒng)的遠程自動化監(jiān)控。實踐證明，本系統(tǒng)能過滿足恒壓供水系統(tǒng)設計要求，具有維護簡單、可靠性好、良好人機界面等優(yōu)點.3.