基于PLC的恒压供水系统设计文档格式.docx
《基于PLC的恒压供水系统设计文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于PLC的恒压供水系统设计文档格式.docx（17页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
在用水量较大时，变频器输出频率接近频率上限时，PLC通过逻辑运行，将当前工作的变频泵由变频切换到工频下工作，并复位变频器，再将变频器切换到下一台泵，由变频器软起动该泵，达到增大供水量目的。
当用水量较小时，压力传感器检测到的管网压力高于给定值时，经过变频器PID运算后，可关断工频运行泵，同时变频器复位，变频工作泵号减一，然后由变频器软启动该泵，以降低水压。
这样根据用水量大小调节投入水泵台数的方案在全流量范围内靠变频泵的连续调节和工频泵的分级调节相结合，使供水压力始终保持给定值。
1.2恒压供水系统其它辅助工作模式
1.2.1水池水位达到下限处理模块
当水池欠水位时，立即关断所有工作泵，防止电机空载运行造成损坏，同时启动报警指示灯，以提醒工作人员做出相应处理。
当水位恢复正常灭掉指示灯，由变频器软启动一号泵进入正常运行轨道。
1.2.2变频器故障模块
当变频器故障时，立即关断所有工作泵，报警电铃、指示灯均工作。
此时我们可以手动分别控制1、2号泵工频运行，以维持供水。
当故障消除，报警电铃、指示灯停止工作，软启动一号泵，变频运行进入正常轨道。
1.2.3火灾模块
火灾时，供水压力设定值变大，指示灯、报警电铃工作，此时供水和普通生活供水类似。
灭火后，软启动一号泵，变频运行进入生活供水模式，指示灯、报警电铃停止工作。
第二章供水系统组成部件简单介绍
2.1PLC简介
可编程序控制器（PLC）主要以计算机的微处理器为基础，综合计算机的应用技术、通讯技术以及自动控制技术而发展起来的一种通用控制器。
最初，PLC还仅是作为继电器接触器控制系统的替代品，而自从进入电气控制系统领域后，凸显了其独有的优越性，以其自身强大的抗干扰能力、自诊断功能、通用性、模块化结构、安装简单、调试方便、维护工作量小、编程语言简单等特点，提高了电气控制系统的可靠性，基本解决了普通继电器及接触器中常见的故障问题，具有很强优越性，得到普遍适用。
本次恒压供水系统设计依据要实现的功能选用三菱FX2N-32MR，经过编程软件测试能很好完成预期功能。
2.2变频器简介
PID控制方式是现代工业控制中应用的最广泛的反馈控制力式之一。
它的原理通过控制对象的传感器等检测控制量（反馈量），将其与目标值（温度、流量、压力等设定值）进行比较。
若有偏差，则通过此功能的控制动作使偏差为零。
也就是使反馈量与目标值相一致的一种通用控制方式。
它比较适用于流量控制、压力控制、温度控制等过程量的控制。
2.2.1变频器工作原理
本次设计选用内置PID模块的FR-A540变频器来控制水泵电机的工作，其工作原理可结合图2简单说明：
通过对变频器面板设定的水压值与压力传感器反馈值进行比较，产生偏差，然后由内部PID模块按预先调节规律进行运算，得出调节量，控制变频器输出，从而改变水泵电机转速，来保持供水管网压力恒定。
2.2.2变频器参数设计
参数号
名称
设定范围
最小设定单位
设定值
1
上限频率
0至120Hz
0.01Hz
100Hz
2
下限频率
30Hz
3
基底频率
0至400Hz
50Hz
4
启动频率
0至60Hz
0.5Hz
输出额定电流---23A输出额定容量---17.5KVA
输出电压（三相）--380V
2.3压力传感器接线图
此装置用于检测供水管网压力，同时把采集到值送人变频器，来达到恒压供水控制要求，其接线图如下图3所示。
2.4电机参数设计
电机选择三相交流异步电动机，设定参数如下：
序号
参数及设定
参数功能
23A
电机额定电流
11KW
电机额定功率
电机额定频率
1400r/min
电机额定转速
第三章系统控制电路设计
3.1系统主电路设计
如下图所示：
三台电动机分别为MI、M2、M3。
接触器KM1、KM3、KM5分别控制一、二、三号泵的变频运行；
KM2、KM4分别控制一、二号泵工频运行；
FR1、FR2、FR3分别为三台泵电动机过载保护的热继电器；
QS1、QS2、QS3分别为变频器和一、二号泵电动机主电路的隔离开关；
VVVF为通用变频器；
FU1、FU2、FU3分别为三条线路保护熔断器；
FU4
为引出线熔断器；
QF为主断路器。
3.2PLC输入、输出
根据预期要实现的功能，选择输入、输出如以下两个表格:
3.2.1输入信号
实现功能
文字符号
输入口编号
火灾消防供水启动按钮
SB1
X000
水池水位达到下限信号
SB2
X001
普通生活供水启动按钮
SB3
X002
变频器故障信号
SB4
X003
5
消除报警灯、电铃按钮
SB5
X004
6
维修检测启动按钮
SB6
X005
7
手动一号泵工频运行拨码开关
SC1
X006
8
手动二号泵工频运行拨码开关
SC2
X007
9
火灾消防供水停止按钮
SB7
X010
10
普通生活供水停止按钮
SB8
X011
11
变频器正常信号
SB9
X012
12
水池水位正常
SB10
X013
13
维修检测完成信号
SB11
X014
3.2.2输出信号
代号
编号
一号泵工频运行
KM2
Y000
一号泵变频运行
KM1
Y001
二号泵工频运行
KM4
Y002
二号泵变频运行
KM3
Y003
变频器故障指示灯
HL1
Y004
变频器故障电铃
HA1
Y005
火灾指示灯
HL2
Y006
火灾报警电铃
HA2
Y007
三号泵变频运行
KM5
Y010
水池水位下限指示灯
HL3
Y011
变频器复位
KA1
Y012
3.3PLC硬件接线电路设计
本次设计选择输入、输出16/16型号PLC进行设计，依据上面设计好的输入输出表格，按照PLC硬件接线规则，连接好的电路如下图所示。
第四章系统程序设计
4.1程序设计流程图
4.2系统程序设计
第五章总结与展望
变频调速恒压供水系统具有节能、安全、供水质量高等优点。
采用PLC为控制器，硬件结构简单，成本低，系统实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求。
变频恒压供水系统在工业和生活中有很广阔的应用前景，除了具有明显的节能效果外，还具有操作方便、容易，维护量小的特点，变频器的软启动功能也减少了对电网的冲击，使设备运行方式更趋于合理，设备的自动化水平得到提高。
总之，采用变频恒压供水系统是一种技术先进、经济实用的选择。
采用PLC和变频器相结合的方案设计的恒压供水控制系统，实现了自动启闭、切换水泵、生活用水时低恒压运行、消防用水时高恒压运行，保证了各台水泵运行效率的最优和设备的稳定运转，由于变频器具有软启动功能，消除了启动时大电流对电网的冲击，从而延长泵的使用寿命，该系统不仅能保证用户的用水和消防需求，同时还可解决现供水系统存在的问题，而且节能效果显著。
因此，在节能和改善用户的生产生活质量上有着重要的实际意义。
致谢
经过两周的努力，我终于完成了这次的课程设计。
在设计的过程中，从论文的选题到确定思路，从资料的搜集和提纲的拟定到内容的写作与修改，继而诸多观点的梳理，都得益于指导老师的悉心指导和匠心点拨。
论文的点评中总是闪烁着智慧的火花，与你们每次交谈我都能从中获益。
你们渊博的学识，敏锐的学术洞察力，严谨的治学态度，一丝不苟的负责精神，以及对学生孜孜不倦的教诲都给予了我极其深刻的印象，让我受益匪浅。
在此，向各位老师表示我最衷心地感谢和最诚挚的敬意。
同时，也感谢我的同学和朋友们，感谢你们在我课程设计过程中给予我的鼓励、关心和帮助。
参考文献
[1]漆汉宏主编.《PLC电气控制技术》.-北京：
机械工业出版社.2006.12.
[2]郑宝林主编.《图解欧姆龙PLC入门》.-北京：
机械工业出版社.2007.2.
[3]胡学林.可编程控制器应用技术[M].北京:
高等教育出版社.2001.
[4]三菱公司.FX2N编程手册
[5]施耐德公司.施耐德工控产品选型手册
[6]冯小玲，罗锋华，房驰.基于PLC的恒压供水系统控制设计.电机与控制应用.2011，38（6）
[7]贺哲荣主编.《流行PLC实用程序及设计（三菱FX2N系列）》.-西安：
西安电子科技大学出版社，2006.3
升级会员 