毕业设计（论文）-基于s7-200plc的变频调速恒压供水控制系统设计

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1、毕业设计恒压供水系统设计系部：专业：班级：姓名：学号：联系电话：指导老师：-40-目录摘要-3-第一章绪论-4-1.1课题设计背景-4-1.2课题研究的目的和意义-4-第二章恒压供水基本原理-7-2.1供水系统简介-7-2.2恒压供水基本原理-7-2.2.1恒压供水原理-7-2.2.2系统结构框图设计-8-2.2.3恒压供水的优点-9-第三章恒压供水系统元件选择-11-3.1变频恒压供水系统的组成-11-3.1.1变频恒压供水系统硬件结构-11-3.1.2变频恒压供水系统的控制方案-12-3.1.3系统主要设

2、备的选型-13-3.2PLC及其扩展模块的选型-14-3.3变频器的介绍-15-3.3.1选择变频器规格-15-3.3.2开关指令信号的输入-17-3.3.3变频器与PLC的连接-17-3.4传感器-19-第四章恒压供水系统电路设计-21-4.1系统主电路分析及其设计-21--40-4.2系统控制电路分析及其设计-22-4.3PLC的I/O端口分配及外围接线图-24-4.4PLC程序设计-27-4.4.1控制系统主程序设计-27-4.4.2控制系统子程序设计-31-4.5PID设计-34-4.5.1PID控制

3、-34-4.5.2恒压供水PID调节过程分析-35-4.5.3PID控制器的应用-36-第五章总结-38-5.1全文总结-38-5.2研究展望-38-致谢-39-参考文献-40--40-摘要建设节约型社会，合理开发、节约利用和有效保护水资源是一项艰巨任务。由于传统供水方式的缺陷，本文设计了一套PLC控制的变频调速恒压供水系统。恒压供水是指在供水网系中用水量发生变化时，出口压力保持不变的供水方式。系统由可编程控制器、变频器、水泵电机组、压力变送器等构成。共三台电机，其中由一台变频器拖动两台电动机的起动、运行与调

4、速，一台电机备用。控制系统中采用德国SIEMENS公司的S7-200可编程控制器来控制水泵电机的投入台数及运行方式；同时利用其中的数字PID控制器，由FB41将压力给定值与测量值的偏差进行处理，实时控制变频器的输出频率，进而改变水泵电动机的转速来改变水泵出水口流量，实现管网压力的自动调节，使管网压力稳定在设定值附近。此方法具有短路保护、过载保护功能，工作稳定可靠，大大延长了电机的使用寿命。-40-第一章绪论1.1课题设计背景随着社会经济的飞速发展，城市建设规模的不断扩大，人口的增多以及人们生活水平的不断提高，

5、对城市供水的数量、质量、稳定性提出了越来越高的要求。而我们国家是个水资源和电能短缺的国家，长期以来在市政供水、小区供水，尤其县城、乡镇供水等方面技术一直比较落后，自动化程度低。而其中的老水厂自动控制系统配置相对落后，机组的控制主要依赖值班人员的手工操作。控制过程繁琐，而且手动控制无法对供水管网的压力和水位变化及时做出恰当的反应。在用水高峰期，水的供给量常常低于需求量，出现水压降低供不应求的现象。传统的解决办法是采用高位水箱、水塔和各种气压罐进行蓄水加压，依赖挡板和阀门的阻力调节水流量。这种靠水的势能或气压供水

6、方式具有占地面积大、投资高、水泵电机启动频繁、耗电多、管网水压不稳、爆管现象频繁、漏失严重等缺点；不仅生活用水容易受到二次污染，而且水泵电机的频繁开启使设备故障率高，检修、维护也存在困难，而且像水塔这样传统的供水系统，在维护和升级系统方面，是非常昂贵的。因此，如何利用有效的水源和电能保证各行各业正常供水，己是迫在眉睫。同时随着现代电力电子技术、交流变频调速技术、信息技术、计算机技术和智能控制技术的迅速发展并日趋完善，变频调速技术在供水领域得以运用，实现了水泵电机无级调速，能够极大地改善给水管网的供水环境。所有

7、这些现代自动化控制技术的发展与应用，无疑为现代化高性能的生活供水提供了可能。利用PLC控制技术和变频调速技术开发的全自动恒供水系统,管道内水压恒定,既可以满足供水要求,避免出现供水事故,还可节约电能。1.2课题研究的目的和意义-40-众所周知，水是人类生活、生产中不可缺少的重要物质，在节水节能已成为时代特征的现实条件下，我们这个水资源和电能短缺的国家，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，自动化程度低，而随着我国社会经济的发展，人们生活水平的不断提高，以及住房制度改革的不断

8、深入，城市中各类小区建设发展十分迅速，同时也对小区的基础设施建设提出了更高的要求。小区供水系统的建设是其中的一个重要方面，供水的可靠性、稳定性、经济性直接影响到小区住户的正常工作和生活，也直接体现了小区物业管理水平的高低。传统的小区供水方式有:恒速泵加压供水、水塔高位水箱供水、气压罐供水、液力藕合器和电池滑差离合器调速的供水方式、单片机变频调速供水系统等方式，其优缺点如下：1、恒速泵加压供水方式无法