基于plc的模糊控制恒压供水系统设计答辩

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1、答辩报告论文题目：基于PLC的模糊控制恒压供水系统设计一.论文工作简介1课题提出的背景和意义近年来，随着人们物质生活水平的不断提高，城市建设步伐的加快，城区不断扩大，楼房的不断加高，对城市供水系统的供水性要求越来越高，同时现代消防安全保障，对城市供水系统也提出了更高的要求，传统的供水方式越来越不适应城市发展要求。传统的供水方式主要有切换恒速泵组加压供水、调节阀门供水、高位水塔供水等。居民区用水，不同时段的用水量不固定昼夜负荷变化大，例如：采用切换恒速泵组加压方式供水，若供水系统用水量大，增加泵组，系统水压可能会超过所需水压，水压高，既浪费电能源又易使水

2、管爆裂，增加供水成本。同理，若供水系统用水量减少泵组，系统水压可能会低于所需水压，水压低，用楼房高层供不上水，高层居民会出现用水难问题，给生活用水带来极大不便，也不利于消防安全。2供水系统控制方案确定针对传统生活用水供水系统中存在的水压不稳定、能源浪费等问题，如果单片机与变频技术相结合，对传统供水系统进行节能改造PID算法编程难度大，系统在软件设计工作量较大（难以确定数学模型），程序调试难度大，系统抗干扰性能较差。因此，本文提出了基于可编程控制器（PLC）的模糊控制变频调速恒压供水系统的设计方案,该控制系统是以PLC为核心，与变频器、压力传感器等器件有

3、机结合起来，构成了变频恒压供水系统。该系统是以管网水压为设定参数，采用实用有效的模糊控制算法，通过控制变频器的输出频率来自动调节水泵电机的转速，并根据用水量的大小，由PLC控制水泵数量及变频器对水泵的调速，实现恒压供水。2课题应用范例此系统已成功应用于我所在学校生活区供水改造和新乡市三利股份有限公司的冲压车间供水改造。二.供水系统设计1供水系统主要功能（１）数据采集、监控（２）Fuzzy-PID调节控制（３）泵组切换控制（４）变频与工频器切换控制（５）显示、故障报警（６）PLC与上位机联网2供水系统控制方案分析根据供水系统是用水量变化较大，且随机性强的

4、特点。因此，供水系统控制方案宜采用多台泵组并联传动取代传统的一台或两台大泵组传动，可以根据不同用水情况，合理地增加或切掉水泵，从而提高水泵工作效率，增加灵活性。采用是三台泵附带一台辅助小泵仿案。由于变频调速装置的成本一般要占整个调速系统成本的四分之三，若采用一台变频调速器(VVVF)顺序拖动四台水泵的电机，可减少投资。由PLC控制四台拖动水泵的电机启动和停止以及在工频电网与变频器输出之间进行切换运行，并通过程序控制自动实现（任意一台泵连续运行超过规定时间）停机轮休，防止烧坏变频器，从而延长泵组的使用寿命3供水控制系统的组成供水控制系统的原理框图及系统主

5、电路如图所示。供水控制系统主要由4台水泵机组、可编程控制器（PLC）、泵类专用变频器、压力变送器和水位传感器一起组成一个完整的具有变频调速和全自动闭环控制功能的机电一体化智能控制系统。其中还包括接触器、热继电器、中间继电器、空气开关和断路器等系统保护电器，实现对变频器、电机和PLC的有效保护，以及对电机的切换控制。为保证供水系统正常运行和便于系统调试和定期检修，控制系统设有手／自动切换开关。4.系统硬件设计（1）PLC根据系统的要求，选用近几年西门子公司推出的S7－20022X系列产品—CPU226模块作为控制核心。CPU226模块的1／O总数为40点

6、，其中输入点24点，输出点16点CPU22X系列产品指令丰富、速度快、具有较强的通信能力。可带7个扩展模块；内置高速计数器6个，具有PID控制器的功能；有2个高速脉冲输出端；通讯中断，硬件输入中断；2个RS—485通信口；运行速度快、功能强，适用于要求较高的中小型控制系统。（2）变频器选取一台西门子Mi-croMaster430泵类专用变频器，（3）压力变送器选用由金华自动化仪表设备厂生产的DBS316A系列压力变送器。测量范围在0MPa—6MPa之间5系统软件设计编程软件采用西门子公司开发的编程软件-STEP7－Micro／WIN32，它支持所有西门

7、子生产的PLC产品。该编程软件采用的是典型的Windows界面，菜单界面、编程界面、监控界面等可同时以窗口形式相叠或平铺显示，可以通过快捷键在各个窗口之间进行移动和切换，这给调试程序和现场监控带来了便利。各种功能切换和指令的输入既可用软件上的键盘快捷操作键操作，也可用鼠标点击图标操作用这个软件来实现对PLC程序输入及编辑；用户程序检查与调试；运行状态、数据的监控及测试；系统寄存器、PLC和系统参数的设置；系统组态；程序清单和监控结果等文档的打印；数据传输及文件管理等功能。（1）PLC的I／O地址分配PLC的I／O地址分配表表2所示。根据系统的要求，恒压

8、供水控制系统的设计主要涉及了16个数字量输入和2个模拟量输入，16个数字量输出。设置7个操作键