基于PLC和變頻器的變頻恒壓供水系統(tǒng)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)

計(jì)：（：（年：（班 ：（）：1 1 4 4 5 5 5 6 7 9 1自來(lái)水廠送到城鎮(zhèn)居民家中的加壓泵站。相應(yīng)的還有一級(jí)泵房把河流中的水抽取到自來(lái)水化控制系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的落后的控制方式，節(jié)約人力資源，降低能源損耗。計(jì)進(jìn)而達(dá)到降低水能或者電力能源功耗。億千瓦時(shí)。計(jì)入其它城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)自來(lái)水以及工業(yè)如果一半機(jī)組采用調(diào)速裝置，則每年可節(jié)電4.5億千瓦時(shí)。可見水泵調(diào)速的節(jié)電從泵站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行理論入手是解決這一難題的辦法之一，也是一個(gè)比較有效的辦2水系統(tǒng)是指水泵在額定轉(zhuǎn)速下為系統(tǒng)提供一定水量的供水系統(tǒng)這種傳統(tǒng)而簡(jiǎn)單一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置，是當(dāng)今工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家自動(dòng)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備之一。長(zhǎng)期以來(lái)中國(guó)很多城鎮(zhèn)的供水方式比較落后，傳統(tǒng)的供水方式主要存在以下問(wèn)題：水壓修費(fèi)用。供水方式有以下幾種3452方案設(shè)計(jì)和系統(tǒng)組成f(Qu)。xH=f(Q)。xux6HAA117速控制法。閥門控制法是通過(guò)調(diào)節(jié)閥f門開啟度來(lái)調(diào)節(jié)流量，水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速保持0當(dāng)供水量從Q減小到Q時(shí)，必須關(guān)小閥門，這時(shí)閥門的摩擦阻力變大，阻力曲線從β,移到β,揚(yáng)程特性曲線（圖2-2）不變。而揚(yáng)程則從H上升到H，運(yùn)8H(m)H(m)FHDEn10rHQrHQr(H-H0)Q-rHQrHQr(H-H0)Q23損耗功率與流量成正比，所以調(diào)速控制方式要比閥門控制方式供水功率要小得多，節(jié)能效果顯著，所以本文供水系統(tǒng)采用變頻調(diào)速恒壓供水方式。92.2設(shè)計(jì)方案的選擇要的泵站控制系統(tǒng)進(jìn)行比較分析，并最終確定設(shè)計(jì)方案。方案一：傳統(tǒng)繼電器+變頻器的控制能控制器的發(fā)展和普及，將逐漸被淘汰。其主要以下幾個(gè)缺點(diǎn)2控制速度相對(duì)較慢：繼電器的動(dòng)作是一種機(jī)械特性動(dòng)作，動(dòng)作返回大部分還依賴于彈對(duì)于可編程控制器的軟件精確微秒級(jí)的反應(yīng)速度，顯然落后很多。境干擾因素大，不利于定時(shí)控制。方案二：?jiǎn)纹瑱C(jī)+變頻器的控制度大，對(duì)維護(hù)人員的技術(shù)要求高，在工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的環(huán)境中，存在可靠性相對(duì)不高，抗干擾能力相對(duì)較差的問(wèn)題，需要大量的電子元件設(shè)計(jì)電路解決抗干擾性問(wèn)題。此方案適合于小容量的供水系統(tǒng)，在水泵站這種大型供水方案三：PLC+變頻器控制1靈活性高：PLC具有單片機(jī)可編程的這個(gè)突出優(yōu)化，有梯形圖，功能表圖，助記符等方法。當(dāng)控制要求發(fā)生變化時(shí)只需重新編寫程序再載入性。針對(duì)性的減少了需要連接的外圍電子元件，而只要確定一些I/O端口連接即可。在信號(hào)輸入輸出的地方還加入光電隔離，杜絕信號(hào)干擾。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，畫出控制系統(tǒng)框圖如下從系統(tǒng)框圖中我們可以看到，設(shè)計(jì)的水泵房控制系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)部分系統(tǒng)執(zhí)行模塊其實(shí)就是用來(lái)帶動(dòng)水泵機(jī)組抽水的電動(dòng)機(jī)組。恒速泵工作在工頻50HZ，它是在變頻器調(diào)到最大頻率無(wú)法滿足供水要求的情況下啟動(dòng)電器控制器是一些必要的開關(guān)電路，控制接觸器。用來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)/自動(dòng)運(yùn)行，在PLC的控制下對(duì)各個(gè)電機(jī)的起停實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的基本硬件設(shè)備。頻率，依次類推。固定變頻控制是指：當(dāng)需要增加電機(jī)控制直接啟動(dòng)另一臺(tái)電機(jī)。比較這兩種控制方式，固定變頻控制在啟動(dòng)另一臺(tái)電機(jī)是是采用PLC控制直接啟動(dòng)，這樣的啟動(dòng)方式對(duì)電網(wǎng)沖擊大，沖擊電流大，而且浪費(fèi)電能，沒(méi)有將變頻器充分利用起來(lái)。所以本設(shè)計(jì)決定采用第一種方式既：循環(huán)變頻控制。PLC控制系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它負(fù)責(zé)信號(hào)的采集檢測(cè)，信號(hào)處理，控制電機(jī)和變信號(hào)采集模塊包括水池液位的采集，水泵出水口處壓力的采集，還有各種故障報(bào)警信號(hào)的采集。對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)常規(guī)檢查和故障維修，特別是發(fā)生不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如過(guò)載短路過(guò)流等故定的通道窗口，可以直接通過(guò)人機(jī)界面對(duì)需要設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行二次設(shè)定。人機(jī)界面可以是工總電路圖合上空氣開關(guān)以后，將運(yùn)行模式自動(dòng)/手動(dòng)檔位選擇自動(dòng)之后，系統(tǒng)將進(jìn)入全自動(dòng)運(yùn)行首先PLC檢測(cè)液位信號(hào)是否高于最低要求液位，若低于要求則啟動(dòng)聲光報(bào)警，若于則降低頻率，若低于則增加頻率，壓力信號(hào)允許在與設(shè)定參數(shù)5%范圍內(nèi)波動(dòng)。當(dāng)頻率增加到50HZ時(shí)，壓力還是小于設(shè)定參數(shù)，則將電機(jī)M1切換到KM1，變頻器切換到KM4，增泵控制過(guò)程PROM或ms。PLC國(guó)國(guó)本國(guó)美德日中4.2CPUCPU224XPCPU222868442CPU2248/128CPU2216400042CPU226其中水位監(jiān)測(cè)信號(hào)開關(guān)量需要1個(gè)輸入端口壓力檢測(cè)信號(hào)模擬量需要1個(gè)輸入端口;;;;;0-650H壓力變送器通常安裝在水泵電機(jī)的出口處，用來(lái)檢測(cè)管網(wǎng)中的水壓，在選擇壓力變近年來(lái)隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)有很多企業(yè)生產(chǎn)的水壓傳感器性能都相當(dāng)?shù)牟诲e(cuò)。這里我們選用中國(guó)一眾傳感器有限公司生產(chǎn)的PY206水壓力傳感器。該產(chǎn)品用于測(cè)量輸負(fù)載電阻:電流輸出型：最大800Ω壓力傳感器接線圖范圍，可靠性。這里我們同樣選用中國(guó)一眾傳感有限公司的產(chǎn)品：產(chǎn)品型號(hào):PY201。該產(chǎn)品采用進(jìn)口擴(kuò)散硅感壓芯體，高穩(wěn)定放大線路，全不銹鋼結(jié)構(gòu)，具有精度高，穩(wěn)定性好，防雷擊，抗干擾特點(diǎn)。使用于測(cè)量水箱液位、水池液位、地下水水位等場(chǎng)合，也稱為水箱液位傳感器，投入式液位傳感器、地下水液位傳感器數(shù)字信號(hào)（四線制）負(fù)載電阻:電流輸出型：最大800Ω水泵選型水泵的選型，主要考察標(biāo)準(zhǔn)是原始資料提供的供水項(xiàng)目各項(xiàng)指標(biāo)，要滿足供水需求，同時(shí)考慮遠(yuǎn)期規(guī)劃。原始資料供水項(xiàng)目建設(shè)規(guī)?？紤]附件鄉(xiāng)鎮(zhèn)近期自來(lái)水普及率按百分之九十五計(jì)算，遠(yuǎn)期自來(lái)水普及率百分之百計(jì)算。根據(jù)規(guī)劃區(qū)水量計(jì)算，按照統(tǒng)一規(guī)劃遠(yuǎn)近結(jié)合的指導(dǎo)思想。確定水廠近期（2020年）根據(jù)以上資料，我們選擇水泵型號(hào)如下。近期遠(yuǎn)期兩用一備一用一備配三相異步電機(jī)Y250M-2配三相異步電機(jī)Y200L-2三臺(tái)，功率55KW兩臺(tái)，功率37KW材質(zhì)：鑄鐵性能：無(wú)泄露用途：增壓泵泵軸位置：臥式葉輪結(jié)構(gòu)：敞開式葉輪雙吸式葉輪數(shù)目：1Y250M-2型三相異步電機(jī)參數(shù)介紹節(jié)能、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、震動(dòng)小、可靠性高、使用維護(hù)方便等特點(diǎn)。Y200L-2型三相異步電機(jī)參數(shù)4人機(jī)控制界面設(shè)計(jì)人機(jī)界面的核心分為兩個(gè)部分硬件部分：人與機(jī)器信息交換的窗口，可以是工控機(jī)，也可以是觸摸屏。軟件部分：工業(yè)控制組態(tài)軟件，將交換來(lái)的信息在一個(gè)畫面中正確表達(dá)出來(lái)?？紤]到在供水系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)中，穩(wěn)定可靠是主要要求，而且觸摸屏價(jià)格相對(duì)較高，這里組態(tài)軟件一般有圖形界面系統(tǒng)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、第三方程序接口組件和亞控公司的“組態(tài)王”軟件制作監(jiān)控系統(tǒng)。選中“COM1”后，雙擊右側(cè)工作區(qū)出現(xiàn)的“新建?”圖標(biāo)，在出現(xiàn)的對(duì)話作區(qū)會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)定義好的內(nèi)存變量。雙擊最下面的“新建?”圖標(biāo)，彈出“定義檢測(cè)，水池中液位檢測(cè)，每臺(tái)水泵的頻率轉(zhuǎn)速還有流量，壓力水位故障工作正常指示燈。5系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)硬件連接好一個(gè)，功能的實(shí)現(xiàn)還要編寫程序才能實(shí)現(xiàn)。PLC的程序主要分為幾個(gè)模塊1系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，水壓，水位，電路故障燈非正常狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和處理2判斷運(yùn)行方式是自動(dòng)還是手動(dòng)，啟動(dòng)相關(guān)子程序3通過(guò)接觸器控制各個(gè)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)AIW0AIW1KA12KA1KA2KA3KA4KA5KA6KA7KA8KA9KA10輸出端口計(jì)算：考慮遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)要求在10年后，而產(chǎn)品的更新?lián)Q代非?？?，并且即使遠(yuǎn)期需要增加一臺(tái)水泵，只需要增加一個(gè)輸入輸出擴(kuò)展模塊EM231即可，這里對(duì)輸入輸出端口計(jì)所以需要10個(gè)輸出端口，另外控制變頻器的起動(dòng)與停止需要1輸出個(gè)端口，聲音報(bào)警需要控制系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止需要2個(gè)輸入端口。手動(dòng)運(yùn)行模式和自動(dòng)運(yùn)行模式選擇需要1個(gè)輸入端口對(duì)變頻器上限頻率到達(dá)和下限頻率到達(dá)信號(hào)采集需要2個(gè)輸入端口手動(dòng)控制變頻器的工頻和變頻運(yùn)行需要10輸入個(gè)端口檢測(cè)電機(jī)是否過(guò)載需要5個(gè)端口水位監(jiān)測(cè)信號(hào)開關(guān)量需要1個(gè)輸入端口5.2系統(tǒng)主程序流程圖參考文獻(xiàn).2004.1..2002.11.總結(jié)：通過(guò)本次設(shè)計(jì)，熟悉了利用PLC建立自動(dòng)控制系統(tǒng)的方法。完成了設(shè)計(jì)任務(wù)：基載短路保護(hù)，以及人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，使之順利實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)要求。限于個(gè)人能力和知識(shí)面，設(shè)計(jì)中存在一些不足，要在在以后的工作學(xué)習(xí)中，不斷的進(jìn)步。徐老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料到設(shè)計(jì)草案的確定和修瑣，但是徐老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯(cuò)誤。除了敬佩徐老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。其次要感謝那些曾給我授過(guò)課的每一位老師，是你們教會(huì)我專業(yè)知識(shí)。在此，我再說(shuō)一次謝謝！謝附錄一：主電路圖）：