I采用PLC控制的變頻恒壓供水系統(tǒng)設計摘要隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，工礦企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，企業(yè)用水量不斷增加，供水網(wǎng)絡規(guī)模逐年增加，對生產(chǎn)過程控制精度的要求也在不斷提高。正在不斷改善。年復一年，供水和工業(yè)企業(yè)的供水取得了長足的進步。同時，現(xiàn)代大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)對軟硬件標準，性能指標和供水系統(tǒng)質(zhì)量提出了更高的要求。工業(yè)廠房供水系統(tǒng)的安全性，效率和可靠性直接影響生產(chǎn)的安全性和連續(xù)性，也直接反映企業(yè)管理水平。然而，向高水箱供水的傳統(tǒng)方式和其他供水方法通常具有以下缺點：供水可靠性低，能量轉(zhuǎn)換效率低，控制系統(tǒng)的自動化程度低以及前線的勞動強度。生產(chǎn)線工人并沒有及時調(diào)整設備控制參數(shù)，這些參數(shù)很難滿足現(xiàn)代大型工業(yè)生產(chǎn)對水的安全性和水質(zhì)的要求。關鍵詞：PLC；系統(tǒng)設計；供水論文類型：應用研究

目錄摘要 I目錄 II1緒論 41.1研究背景 41.2研究意義 51.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 52變頻恒壓供水技術概述 72.1工作原理 72.2優(yōu)點 72.2.1滯后性 72.2.2時變性 82.2.3非線性 82.2.4容錯性 82.2.5擴展性 82.2.6節(jié)能性 83采用PLC控制的變頻恒壓供水系統(tǒng)總體設計 93.1理論分析 93.2系統(tǒng)構成 93.3控制方案 103.4系統(tǒng)設計 114采用PLC控制的變頻恒壓供水系統(tǒng)硬件設計 134.1硬件框架 134.2設備選型 134.3主回路設計 144.4控制回路設計 145采用PLC控制的變頻恒壓供水系統(tǒng)軟件設計 165.1PLC程序設計 165.2通信接口設計 165.3上機位設計 166結語 17致謝 18參考文獻 19網(wǎng)絡學院畢業(yè)論文獨創(chuàng)性聲明 20致謝1緒論1.1研究背景眾所周知，水是人類生活和生產(chǎn)中不可替代的重要物質(zhì)。在現(xiàn)實條件下，節(jié)水節(jié)能成為時代特征，我國水資源，電力匱乏的公共給水，高層建筑給水，工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)給水等方面相對落后，自動化程度低。隨著人民生活水平的不斷提高和住房制度改革的深入，城市各居住區(qū)的建設發(fā)展迅速，同時對社區(qū)基礎設施建設提出了更高的要求。住宅供水系統(tǒng)的建設是重要方面之一。供水的可靠性，穩(wěn)定性和經(jīng)濟性直接影響社區(qū)居民的正常工作和生活，也直接反映社區(qū)物業(yè)管理水平。水是人類生產(chǎn)和生活必不可少的物質(zhì)。人類的生存與發(fā)展離不開水。同時，水資源在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中起著重要而不可替代的作用。它在蒸汽鍋爐，循環(huán)冷卻，防火，能量交換等方面起著不可或缺的作用。電力的使用已經(jīng)融入我們?nèi)粘Ｉ詈蜕a(chǎn)的各個方面。可以說，現(xiàn)代化工廠最重要的能源是電力。沒有電力，設備將無法工作，流程將無法繼續(xù)，企業(yè)的生產(chǎn)將完全癱瘓。但是，中國是一個缺水，缺電的國家。同時，水和電力資源的空間分布極為不平衡。水和電的消費者通常遠離資源豐富的地區(qū)，開發(fā)，轉(zhuǎn)移和使用水和能源的成本往往很高。同時，社會生產(chǎn)和生活對供水的數(shù)量和質(zhì)量以及供水企業(yè)的軟硬件提出了更高的要求。企業(yè)供水系統(tǒng)的安全性，可靠性，穩(wěn)定性和效率性，直接影響企業(yè)生產(chǎn)安全，直接反映企業(yè)管理水平，直接影響企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。然而，就工業(yè)用水管理而言，中國長期處于技術落后，自動化程度低和資源損失巨大的狀態(tài)。各種傳統(tǒng)的供水方式都存在一些缺點，如能量轉(zhuǎn)換效率低，浪費水和電力，系統(tǒng)控制自動化程度低，供水可靠性低，一線勞動強度高等。這些缺點影響了工業(yè)用水用戶的安全性，可靠性和效率，因此有必要使技術現(xiàn)代化并開發(fā)傳統(tǒng)供水系統(tǒng)的管理系統(tǒng)。隨著現(xiàn)代控制技術及相關軟硬件的發(fā)展，近年來工業(yè)企業(yè)供水系統(tǒng)的發(fā)展方向應具有較高的自動化和遠程監(jiān)控能力，可靠的軟硬件設備，簡單模塊化的系統(tǒng)結構，節(jié)能高效的供水。交流電動機頻率控制技術的迅速發(fā)展是這種發(fā)展趨勢的集中體現(xiàn)。當前的供水體制正在朝著高效，節(jié)能，自動和可靠的方向發(fā)展。變頻調(diào)速技術以其卓越的節(jié)能效果和穩(wěn)定可靠的控制方式，被廣泛應用于風機，水泵，空氣壓縮機，制冷壓縮機等大功率設備，特別是在市區(qū)和市區(qū)的增壓系統(tǒng)中。農(nóng)村工業(yè)用水和生活用水恒壓供水系統(tǒng)。變速泵的節(jié)能效果尤為明顯，其優(yōu)點如下：第一，顯著節(jié)能。其次，在啟動和關閉過程中，可以減少電流對電網(wǎng)的影響以及供水壓力對管道系統(tǒng)的影響。第三，可以減少水泵和電機的機械損耗。1.2研究意義近年來，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，全國經(jīng)歷了快速的城市化進程，城市人口快速增長，城市規(guī)模迅速擴大，城市建筑規(guī)模和高度不斷增長與突破。這些增加對城市供水系統(tǒng)提出了更高的要求。過去的舊市政供水系統(tǒng)遠不能滿足現(xiàn)代需求。各種基于二次壓力的先進輸水方法已成為非常普遍的選擇。在傳統(tǒng)的供水方案中，其中許多使用栗子以恒定速度運行，并增加了一個用于在屋頂上存儲水的水庫作為水源。供水水平的穩(wěn)定性較低，水壓不穩(wěn)定，易引起二次污染，系統(tǒng)能耗較高。類似的傳統(tǒng)舊供水方案需要現(xiàn)代化。一些最近建造的建筑物使用了相對較新的供水方案，例如SCM逆變器共享供水，但是存在一些缺點，例如對工作環(huán)境的要求過高，抗干擾性差，系統(tǒng)設計復雜和調(diào)試復雜，本文中的研究將有助于改善這種情況。理論上豐富我國PLC控制的變頻恒壓供水系統(tǒng)方面的理論，為未來研究此領域的學者提供理論上的指導。1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀變頻器的快速發(fā)展得益于電力電子技術，計算機技術，自動控制技術和電動機控制理論的發(fā)展。1964年，德國人首次提出將PWM技術用于交流變頻器的通信技術。在1980年代初期，日本科學家提出了一種基于運動路徑的流路管理方法。該方法基于產(chǎn)生三相波形的一般效果，旨在接近電機呼吸磁場的理想圓形旋轉(zhuǎn)路徑，并一次生成兩相調(diào)制波形，從而產(chǎn)生交流電壓和可變頻率VVVF變頻調(diào)速技術的核心。自1980年代下半葉以來，在美國，日本，德國，英國和其他發(fā)達國家，基于VVVF技術的通用變頻器已經(jīng)商業(yè)化并得到廣泛使用。從那以后，日本制造商研究了矢量控制技術，并在產(chǎn)品的性能和價格上取得了進步；理論界進一步深化了矢量控制的理論，大約完成現(xiàn)代控制理論后，我們在理解控制，監(jiān)視速度，自適應參數(shù)，無速度傳感器的矢量控制等方面獲得了理論上的成就。自1992年以來，德國西門子公司成功開發(fā)了6SE70。串行頻率發(fā)生器。頻率控制，矢量控制和伺服控制可通過FC，VC和SC卡來實現(xiàn)。到1994年，該系列通用轉(zhuǎn)換器的功率增加到315kW以上。1985年，德國人根據(jù)六角形甚至圓形的離合器路徑提出了直接轉(zhuǎn)矩控制（DSC）理論。該方法不需要復雜的坐標變換，而是根據(jù)電機定子的坐標直接計算磁通量和轉(zhuǎn)矩模式，并由于直接跟蹤磁通量和轉(zhuǎn)矩而實現(xiàn)了脈寬調(diào)制和系統(tǒng)的高動態(tài)特性。首先，這種控制方法主要用于控制高壓，大功率，低開關頻率的逆變器。當前，這是一種適合于高頻開關變頻器的改進方法。1995年，ABB首次推出了通用直接驅(qū)動變矩器，它已成為各種通用驅(qū)動器系列的核心技術。在我國，發(fā)動機消耗了60％的電力。因此，國家和行業(yè)非常重視如何使用發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制技術來轉(zhuǎn)換發(fā)動機運行以節(jié)省能源。中國電驅(qū)動工業(yè)始于1954年。當時，機械工業(yè)部成立了中國第一家電驅(qū)動裝配公司，它是天津電驅(qū)動研究所的前身。目前，中國約有200家公司，工廠和研究機構從事速度控制技術。但是，與國際市場上的同類產(chǎn)品相比，內(nèi)部產(chǎn)品仍存在較大的技術差距。改革開放，經(jīng)濟快速發(fā)展的結果是，中國采用進口成品設備直接調(diào)節(jié)發(fā)達國家的變頻率或?qū)?nèi)外設備相結合的方法，即采用先進的設備調(diào)節(jié)從國外或合資企業(yè)進口的變頻率。自行開發(fā)和制造完整的設備，然后自行開發(fā)自己的軟件。它為大型家用項目的驅(qū)動控制系統(tǒng)提供了解決方案，并滿足了社會的需求。綜上所述，雖然國內(nèi)調(diào)速技術取得了良好的成績，但總體而言，國內(nèi)自主開發(fā)和相關設備生產(chǎn)的可能性相對較小，對外國公司的依賴仍然非常嚴重。自21世紀以來，頻率控制技術已能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定的速度控制。它的許多突出優(yōu)點使頻率控制技術廣泛應用于各個領域。隨著速度控制技術的發(fā)展，提供了可靠的規(guī)格來實現(xiàn)速度控制和恒壓供水。由于變頻器，編碼器，PLC和其他設備的有機結合，形成了一個控制系統(tǒng)。當供水網(wǎng)絡中的水量發(fā)生變化且出口壓力保持不變時，將執(zhí)行恒壓供水模式。其配置變得越來越合理，逐漸取代了傳統(tǒng)的水塔，高位水箱，壓力箱等供水方式，成為供水系統(tǒng)的替代產(chǎn)品。目前，許多國內(nèi)公司正在以恒定的可變壓力頻率實施供水項目。他們中的大多數(shù)使用外國變頻器來控制泵的速度，調(diào)節(jié)封閉供水系統(tǒng)中的壓力以及控制多臺泵的循環(huán)。其中一些是通過PLC和相關軟件實現(xiàn)的。其中一些是使用單片機和相關軟件來實現(xiàn)的。但是就動態(tài)性能，穩(wěn)定性，抗干擾和系統(tǒng)開放性而言，這遠遠不能滿足所有用戶的要求。前深圳電力公司的華為公司（現(xiàn)更名為艾默生公司）和成都希望集團（森蘭變頻器）也推出了專用的廈門壓水變頻器（5.skw-22kw），可以執(zhí)行循環(huán)切換，啟動和超時。無需外部PLC和PID控制器，最多可運行4個泵。

2變頻恒壓供水技術概述2.1工作原理在建筑物的供水系統(tǒng)的構造中，根據(jù)最低水位的揚程在最不利的條件下選擇每小時最大流量的常規(guī)抽水機。然而，在實際操作中，供水系統(tǒng)中的水位和用戶的用水量經(jīng)常根據(jù)要求而變化。在大多數(shù)用水期間，水源中的水位高于最低水位，但其耗水量小于最大設計流量。為了適應水流和壓力的變化，當沒有儲水結構時，有必要關閉水泵的出水閥，這會浪費能量。目前，我國使用的水泵調(diào)速技術越來越多，主要有液壓離合器調(diào)速，硅級聯(lián)調(diào)速，電磁滑動離合器調(diào)速，變頻調(diào)速等。實際應用中已經(jīng)證明了變頻調(diào)速。是速度控制技術中最實用的速度控制方法。采用變頻調(diào)速技術的恒壓供水系統(tǒng)具有巨大的節(jié)能潛力。根據(jù)最不利條件下的最大小時流量和相應的升程來設置設計泵負載。在實際的泵運行中，每天的最大流量只是很短。它的流量取決于外部水的消耗，水頭也取決于流量和水位的變化。因此，水泵不能始終保持一個工作點，因此必須根據(jù)實際情況進行控制。在供水系統(tǒng)中，流量通常被用作控制目標，并且通常使用的控制方法是閥控制方法和速度控制方法。閥門控制方法是通過調(diào)節(jié)閥門開度來調(diào)節(jié)流量，并且泵電動機速度保持不變。其實質(zhì)在于通過改變水路阻力來改變流速。因此，當閥開度改變時，管道阻力將改變，但揚程特性不會改變。由于實際用水量，用水量是可變的。如果閥門開度在一定時間內(nèi)保持不變，將不可避免地發(fā)生過壓或欠壓。速度控制方法通過改變泵馬達的速度表來調(diào)節(jié)流量，而閥開度保持不變，這通過改變水的動能來改變流量。因此，揚程特性會隨著泵速而變化，但是管道阻力特性不會變化。變頻供水是指速度控制。它的工作原理是根據(jù)用戶用水量的變化自動調(diào)節(jié)泵電機的速度，從而使管道網(wǎng)絡中的壓力始終恒定。當水消耗增加時，發(fā)動機加速，而當水消耗減少時，發(fā)動機減速。在實踐中，當用戶的用水量改變時，有必要調(diào)節(jié)蔬菜中蔬菜的轉(zhuǎn)速。盡管用戶的水狀態(tài)經(jīng)常變化，但是對于我們來說調(diào)節(jié)水記錄馬達的速度相對方便。在該調(diào)節(jié)過程中，供水網(wǎng)絡的阻力不會增加，并且能量損失很小。變頻技術的使用不會導致泵的緊急啟動和停止，也不會引起水錘效應，而這會導致管道中的超壓或負壓。并且該調(diào)整過程導致電動機能量消耗的減少以及節(jié)能和減少消耗的效果。2.2優(yōu)點2.2.1滯后性系統(tǒng)的控制對象是供水網(wǎng)絡中的壓力，該壓力是對外部激勵有延遲響應的過程控制值。同時，電動機對變頻器輸出的頻率響應也有一定的滯后效應，因此整個系統(tǒng)具有磁滯特性。2.2.2時變性該系統(tǒng)會不時啟動和停止由發(fā)動機驅(qū)動的一組蔬菜和蔬菜。在某個時間，一組電動水輪機組的運行狀態(tài)的切換變化會直接影響整個供水系統(tǒng)的數(shù)學模型的參數(shù)，因此系統(tǒng)的控制對象具有隨時間變化的特性。2.2.3非線性由于管道，閥門等非線性設備因素的影響，以及電動機非線性運行和水滴的特性曲線，電動機轉(zhuǎn)速與供水壓力變化之間的關系不成比例。另外，水錘對供水的影響使系統(tǒng)呈非線性。2.2.4容錯性如果系統(tǒng)出現(xiàn)硬件故障，操作錯誤或其他異常情況，則系統(tǒng)可以根據(jù)設備的現(xiàn)有運行狀態(tài)自動以電源頻率恢復穩(wěn)定運行，以確保最小的安全供水負載和故障。設置操作模式可使系統(tǒng)抵抗錯誤。2.2.5擴展性隨著水的供應和消耗的增加，將增加新設備，供水網(wǎng)絡的規(guī)模也將增加。也就是說，系統(tǒng)將來將具有可擴展的功能。2.2.6節(jié)能性變頻調(diào)速系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的用水需求自動調(diào)節(jié)變頻電機的輸出速度。它不僅可以實現(xiàn)電機設備的平穩(wěn)啟動，減少電氣設備和電力系統(tǒng)的影響，而且還具有明顯的節(jié)能效果，即系統(tǒng)具有節(jié)能特性。

3采用PLC控制的變頻恒壓供水系統(tǒng)總體設計3.1理論分析變頻恒壓控制系統(tǒng)以出水管網(wǎng)的水壓為控制目標，并根據(jù)設定的供水壓力實現(xiàn)出水主水管網(wǎng)的實際供水壓力。設定的供水壓力可以是一個恒定的或分段的時間函數(shù)，在每個周期中都是恒定的。因此，在一定時間段內(nèi)，恒壓控制的目的是將出口主網(wǎng)絡中的實際供水壓力保持在設定的供水壓力下。如圖3-1所示，如果系統(tǒng)運行時實際供水壓力低于設定壓力，則控制器將收到一個正壓差，該壓差經(jīng)計算并轉(zhuǎn)換為頻率增加量，即變頻器的輸出頻率。該值減小了實際供水壓力與目標壓力之間的差。將此增量加到變頻器的當前輸出值上，結果值將是變頻器的當前輸出頻率。該頻率增加了泵送單元的速度，從而增加了實際供水壓力。在運行期間將重復此過程，直到實際供水壓力和設定壓力相等為止。如果在操作過程中實際供水壓力高于設定壓力，則情況恰好相反，變頻器的輸出頻率將降低，泵單元的速度將降低，實際供水壓力將降低。同樣，最終調(diào)整結果等于實際供水壓力和目標壓力。圖3-1變頻恒壓控制原理圖3.2系統(tǒng)構成變頻恒壓供水系統(tǒng)主要由水泵，變頻器，可編程控制器（PLC），壓力傳感器，液位傳感器，上位機和接觸器組成。該系統(tǒng)的主要目的是使用可編程邏輯控制器（PLC）來控制由變頻器驅(qū)動的多臺電動機的啟動，運行和速度控制。采用循環(huán)運行方式，實現(xiàn)管網(wǎng)恒壓，并在水泵電機的變頻運行與變頻運行之間進行切換。系統(tǒng)通過壓力傳感器在供水網(wǎng)絡的出口處收集壓力信號，并將其發(fā)送回PLC和變頻器。根據(jù)管道網(wǎng)絡中的壓力和變頻器的輸出頻率，PLC評估并監(jiān)視已投入運行的泵的數(shù)量。變頻器具有內(nèi)置的PID控制器。根據(jù)管網(wǎng)壓力和目標系統(tǒng)壓力的反饋信號，經(jīng)過模糊PID控制后，調(diào)節(jié)輸出頻率，控制泵電機轉(zhuǎn)速，達到恒定的管網(wǎng)目標壓力。PLC具有通訊接口，可以與遠程工業(yè)控制計算機進行實時通訊，將系統(tǒng)的運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)參數(shù)實時下載到上層數(shù)據(jù)庫，并從上層計算機接收控制指令，上層計算機上安裝了監(jiān)控系統(tǒng)軟件。實時監(jiān)控整個系統(tǒng)。供水系統(tǒng)的綜合圖如圖3-2所示。圖3-2供水系統(tǒng)構成框圖該設計使用用于供水的專用變頻器，可編程邏輯控制器（PLC），人機界面和壓力傳感器。這種結構方便，靈活，通用，并具有良好的擴展和通訊功能。從硬件的角度來看，可以靈活選擇PLC功能和模塊類型的配置。由于PLC產(chǎn)品的模塊化，它具有很大的可擴展性，這使得擴展系統(tǒng)非常方便。在軟件開發(fā)方面，我們可以通過PC或筆記本電腦使用PLC編程軟件進行編程，然后通過編程電纜將其下載到PLCCPU進行調(diào)試和應用，因此系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)試非常方便。同時，PLC還具有抗干擾能力強，可靠性高的優(yōu)點，因此該系統(tǒng)可應用于各種環(huán)境條件下的供水，具有高度的通用性。3.3控制方案帶有變頻的恒壓供水系統(tǒng)的設計是實現(xiàn)一組供水泵的最佳組合和變頻速度的無級調(diào)節(jié)，以便供水系統(tǒng)中的水量可以隨著管道網(wǎng)絡中用水量的變化而自動變化。達到節(jié)水節(jié)能的效果，提高設備利用率，提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。該系統(tǒng)由三個泵組成，由一個PLC和一個專用的變頻器控制，這些泵用于供水。水泵的電源電路由頻率電路和頻率轉(zhuǎn)換電路組成。多虧了PLC控制程序，每個泵都按照某些規(guī)則以特定順序啟動和停止，從而使整個供水系統(tǒng)處于最佳工作狀態(tài)。變頻器使用內(nèi)置的PID控制器來微調(diào)當前變頻水泵的速度，以便速度隨管道網(wǎng)絡中的壓力而變化。工業(yè)計算機是可編程圖形界面的控制部分，負責實時監(jiān)視整個系統(tǒng)。操作員可以遠程控制上位計算機人機界面，例如啟動泵，停止泵，設置參數(shù)，請求數(shù)據(jù)等。系統(tǒng)控制示意圖如圖3-3所示。圖3-3供水系統(tǒng)控制原理圖3.4系統(tǒng)設計在規(guī)劃電氣控制系統(tǒng)的一部分時，該系統(tǒng)將成為具有高可靠性，功能齊全，自動化程度高，節(jié)能效果好的恒壓控制系統(tǒng)，并基于系統(tǒng)穩(wěn)定性的原則適用于各種供水應用?？煽啃愿?，操作簡便，整體節(jié)能。系統(tǒng)操作模式分為自動和手動模式?？梢允褂每刂泼姘迳系拈_關選擇操作模式。在手動操作中，可以使用控制面板上的手動啟動按鈕以供水頻率啟動和停止任何水泵。此操作模式通常在系統(tǒng)調(diào)試階段和泵維護階段使用，以檢查水泵是否向前運行。當變頻器發(fā)生故障并需要緊急供水時，也可以使用以工頻手動啟動。但是，在啟動過程中必須連續(xù)觀察壓力表的變化，以免發(fā)生過壓或管道破裂等事故。系統(tǒng)本身在正常工作狀態(tài)下，基本上采用了全自動的操作方式，使整個系統(tǒng)實現(xiàn)了全自動，這也是系統(tǒng)設計的真正目的。系統(tǒng)使用壓力傳感器對管道網(wǎng)絡中的壓力進行實時采樣，并將信號傳輸至PLC模擬量采集模塊，然后通過PLC將模擬量信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再發(fā)送至變頻器和調(diào)節(jié)器的內(nèi)置PID控制器PID控制器用于控制管道網(wǎng)絡中的閉環(huán)供水壓力。在不同的供水條件下，管網(wǎng)壓力參數(shù)所需的壓力也不同。根據(jù)壓力范圍設置模式，可以根據(jù)用戶要求或環(huán)境變化在人機界面上配置系統(tǒng)。系統(tǒng)可以實時監(jiān)控變頻器的運行狀態(tài)，包括運行頻率，輸入電壓，輸入電流，輸出電壓，輸出電流，運行功率等參數(shù)。變頻器僅負責水泵在變頻狀態(tài)下的運行，并對水泵進行保護，包括過載保護，過流保護，堵轉(zhuǎn)保護，缺相保護，過熱保護和其他常用保護。

4采用PLC控制的變頻恒壓供水系統(tǒng)硬件設計4.1硬件框架該系統(tǒng)的主要硬件組件包括：抽油機；變頻器和內(nèi)置PID控制器;PLC及其擴展模塊；壓力和液位傳感器；接觸器組和低壓電氣元件；上位計算機的人機界面。該系統(tǒng)使用三個立式離心泵，分別編號為1，2和3。自動控制程序可以根據(jù)每個泵的運行時間來調(diào)整啟動順序，以確保每個泵都得到充分利用。壓力和液位傳感器實時收集管道網(wǎng)絡和水位中的壓力信號，并將其傳輸?shù)侥MPLC擴展模塊進行采樣。同時，PLC通過D/A轉(zhuǎn)換將壓力信號傳輸?shù)阶冾l器的內(nèi)置PID控制器。PID控制器負責根據(jù)反饋壓力調(diào)整變頻器的輸出頻率，以控制變頻水泵的轉(zhuǎn)速。PLC根據(jù)變頻頻率和管網(wǎng)壓力控制水泵開關。PLC的通訊接口連接到上位機，并進行雙向通訊。上位機裝有實時監(jiān)控系統(tǒng)軟件和數(shù)據(jù)庫，可以實時監(jiān)控整個系統(tǒng)。4.2設備選型PLC是變頻器和恒壓供水的整個自動控制的中心。他負責收集所有數(shù)字和模擬信號，控制所有可執(zhí)行模塊的輸出，并與上位機的監(jiān)視系統(tǒng)實時交換數(shù)據(jù)。因此，在選擇PLC時，必須充分考慮命令執(zhí)行速度，數(shù)據(jù)采樣分辨率，I/O接口數(shù)量，可擴展性，通信接口的可用性以及許多其他因素。經(jīng)過深思熟慮，法國公司Schneider的Twido系列PLC及其擴展模塊被選為主要系統(tǒng)控制器。作為系統(tǒng)的執(zhí)行控制單元，變頻器直接控制水泵的速度，以調(diào)節(jié)流向系統(tǒng)的水量。根據(jù)給水系統(tǒng)的特殊需要，我們選擇scmco-vm05SPF系列給水變頻器。選擇HG2000系列壓力變送器作為壓力變送器。其特點是采用國際先進的進口擴散硅壓力傳感器，并裝有高精度電子元件。精度為0.2％，測量范圍為0-100MPa。輸出信號是4-20mADC電流信號。Hg500系列液位傳感器被選為液位傳感器，它使用具有國際先進水平的進口擴散硅，并配備了高精度和高度穩(wěn)定的電子元件。被測液體的液位信號通過高可靠性放大器電路轉(zhuǎn)換為標準的4-20mA直流電流信號。它可以直接放置在測量液位上進行測量，測量范圍為0-250m，精度可達0.2％。上位機裝有研華工控機，處理器主頻為3.2GHz，存儲容量為4GB，硬盤為500GB，四槽RS-485串口卡配置為與PLC和變頻器通訊。4.3主回路設計系統(tǒng)設計使用變頻器來依次控制三個水泵電機，這需要接觸器組在頻率轉(zhuǎn)換和水泵速度之間切換。每個水泵必須配備兩個接觸器，一個控件連接到變頻器電源，另一個控件連接到頻率電路電源，并且彼此之間必須互鎖，以避免因輸出上的吸力而導致電源短路。同時。變頻器的上端口和變頻器的電源接觸器必須裝有空氣斷路器，第一個斷路器用于連接或斷開電路電源，第二個斷路器用于變頻器和水泵電動機的過載和過流保護。工頻接觸器的下部端口還必須配備一個熱過載繼電器。如果水泵過電流，過載和短路，可以及時切斷電源，以避免接觸器和水泵電機著火。應根據(jù)水泵電機的額定電流選擇一次主回路所有電氣組件的功率。控制柜上安裝了一個電壓表和三個電流表。在三相總線上，將電線連接到四個開關開關，然后從開關開關連接到電壓表，您可以使用開關開關來開關并顯示電壓表上的三相電壓。電流互感器安裝在三相母線上，流經(jīng)變壓器的母線電流轉(zhuǎn)換為0-5A交流電，并相應地連接了三個顯示器進行顯示。電流表和電壓表安裝在控制柜的面板上，方便實時監(jiān)控水泵的運行狀態(tài)。系統(tǒng)主回路電氣設計圖如下：圖4-1系統(tǒng)主回路電氣設計圖4.4控制回路設計高電流和低電流的隔離是設計系統(tǒng)控制電路時首先要考慮的問題。因為如果強電流和弱絕緣不足，則會給整個系統(tǒng)帶來安全隱患。一旦出現(xiàn)問題，就會在弱電流電路中導致大面積的設備，后果將非常嚴重。在系統(tǒng)控制期間，所有控制命令均由PLC程序執(zhí)行，并且大多數(shù)反饋信號均由PLC收集。因此，PLC保護尤其重要。為了將PLC和其他低電流設備與大電流電路隔離開，我們不能使用PLC開關輸出端子直接控制接觸器和變頻器以及其他大電流設備，但是我們使用中間鏈接間接控制模式PLC首先控制中間繼電器的動作，然后通過中間繼電器控制大電流設備。這樣，將系統(tǒng)的強電流和弱電流分開，提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性。控制電路之間的互鎖也是回路設計中的關鍵問題。由于系統(tǒng)的工作過程是由PLC程序控制的自動循環(huán)過程，并且系統(tǒng)使用變頻器啟動循環(huán)3。在水泵運行模式下，供水頻率與變頻之間存在很強的互鎖關系。嚴禁將功率接觸器和變頻器同時連接一個水泵，或者將功率接觸器與變頻器同時連接兩個或三個水泵。此外，系統(tǒng)控制電路還需要一個用于在自動模式和手動模式之間進行切換的電路，供水系統(tǒng)的自動啟動/停止電路，供水頻率的手動啟動/停止電路，泵的運行狀態(tài)指示器以及聲光報警器。，系統(tǒng)控制回路的電路圖如下所示：圖4-2系統(tǒng)控制回路電氣設計圖

5采用PLC控制的變頻恒壓供水系統(tǒng)軟件設計5.1PLC程序設計PLC自動控制程序包括一個主程序和幾個控制子例程。其中，主程序主要負責程序的初始化過程和循環(huán)子程序的調(diào)用。子例程負責根據(jù)其自己的程序內(nèi)容執(zhí)行某些控制功能。在PC上的twidosoft軟件中編譯PLC程序后，通過編程電纜將其下載到主控制器的CPU，然后將PLC操作模式轉(zhuǎn)換為工作模式，程序啟動并自動執(zhí)行循環(huán)掃描。在開發(fā)PLC程序時，將使用結構化的編程方法，該方法包括一個主程序和幾個子例程。該子例程分為系統(tǒng)初始化程序，故障檢測程序，水泵自動切換程序，通信程序和警報程序。5.2通信接口設計由于系統(tǒng)使用十六進制數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)量相對較大，因此選擇RTU作為傳輸模式。監(jiān)視系統(tǒng)軟件用作上位計算機，而現(xiàn)場PLC用作下位計算機。RS485通訊線連接在中間。作為現(xiàn)場數(shù)據(jù)的接收方和遠程控制命令的發(fā)送方，系統(tǒng)軟件必須具有符合PLC通信協(xié)議的通信接口和通信驅(qū)動程序。設置后，它可以與下位計算機實時通信。系統(tǒng)采用標準的ModbusRTU通信協(xié)議。5.3上機位設計根據(jù)變頻恒壓供水系統(tǒng)的主要功能和結構，結合工業(yè)組態(tài)軟件平臺的特定開發(fā)環(huán)境，將系統(tǒng)的整個軟件功能分解為功能不同的幾個模塊，并將功能模塊分為三個子系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集，顯示。數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)管理。上位計算機的人機界面是人與機器之間交換信息的地方。不僅需要遠程控制現(xiàn)場設備，而且還需要實時監(jiān)視系統(tǒng)的運行情況和設備的運行狀態(tài)，以使操作員不必探視事件現(xiàn)場，就可以知道現(xiàn)場在監(jiān)視室中的位置。因此，該系統(tǒng)的主要任務是開發(fā)一套可靠的實時監(jiān)視和控制，完整的查詢和分析功能以及良好的人機界面。

6結語本文根據(jù)給水系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，結合水泵原理和變頻調(diào)速恒壓供水的理論分析，開發(fā)了一套采用PLC的恒壓變頻供水系統(tǒng)。一個變頻器控制三個泵的運行。經(jīng)過長時間的測試和觀察，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，管網(wǎng)供水壓力主要可以保持在規(guī)定范圍內(nèi)，波動很小。系統(tǒng)的節(jié)能效果明顯，對管道設備的影響明顯減小，大大降低了設備維護速度。在經(jīng)濟性方面，它也達到了預期的設計目標。盡管該系統(tǒng)的開發(fā)和應用已經(jīng)達到了預期的效果，但是仍然存在一些缺點，需要在以后的工作和研究中進行進一步的研究和改進。

致謝該論文項目的完成離不開指導老師和身邊朋友的幫助。在此，我要向一直以來幫助和照顧我的所有人致以最誠摯的謝意。參考文獻參考文獻王操濟.基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)設計[J].工業(yè),2015,000(022):00105-00105．趙東波.基于PLC與觸摸屏的變頻恒壓供水控制系統(tǒng)設計[J]