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系统主要设备的选型-13-3.2PLC及其扩展模块的选型-14-3.3变频器的

2、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-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

3、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

4、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，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

5、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

6、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

7、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