毕业论文--恒压供水系统资料文档格式.doc

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3、软件设计

4、总体调试

三、课题设计（论文）思路、方法及进度安排

设计思路：

详细分析设计要点及参数确定，系统的工艺要求，对主要元器件选型。

根据工艺要求进行硬件设计和软件设计

进度安排

1-2周，根据任务书搜集资料，方案论证，写开题报告，制定元器件购买计划及预算；

3-4周，电路设计，电路组装、调试、成型

5-6周，整理论文材料，毕业答辩。

四、课题设计（论文）参考文献；

[1]袁任光.可编程控制器选用手册,北京:

机械工业出版社,2002.

[2]陈宇.可编程控制器基础及编程技巧,广州:

华南理工大学出版社,1999.

[3]马云峰、徐群岭.PLC的PID功能在恒压供水系统中的应用,潍坊:

潍坊高等专科学校.

[4]FX-20MX可编程控制器操作手册及编程手册

[5]YASKAWACIMRG7变频器用户手册、产品目录、编程手册

[6]滑海穗、郎宏仁.可编程控制全自动恒压供水系统,哈尔滨:

哈尔滨市自来水公司.

[7]陈少波.带PID功能的变频器在恒压供水系统中的应用,广东:

广东汕头大学机电系.

[8]韩焱青.PLC控制变频调速恒压供水系统，武汉化工学院学报2000年04期

恒压供水系统的设计

内容摘要：

本文主要针对当前供水系统中存在的自动化程度不高、能耗严重、可靠性低的缺点加以研究，开发出一种新型的并在这三个方面都有所提高的PLC控制的恒压供水系统。

全文共分为五章。

第一章阐明了恒压供水系统的应用背景、选题意义及主要研究内容。

第二章对本系统的总体方案进行了介绍，其中包括系统的工艺要求，系统的组成和基本工作原理以及主要元器件的选型。

第三章着重写控制系统的硬件部分的基本原理。

第四章介绍了系统的软件开发工作，对PLC程序做了详细描述并介绍了过程控制中占据重要地位的PID调节原理及参数设置依据，方法。

第五章是项目调试和小结部分，给出了调试结果。

本论文综合运用了可编程控制器（PLC）、变频器、PID调节仪、传感器等现代工业控制常用的控制部件及其相关程序设计方法。

所做的研究对同类系统的研究和开发具有一定的参考价值。

关键词：

可编程序控制器变频器PID

目录

第一章绪论 -6-

1.1课题的意义及应用背景 -6-

1.2本文研究的内容 -7-

第二章恒压供水原理及系统的技术指标 -8-

2.1任务 -8-

2.2系统技术指标 -8-

2.3系统的组成和基本工作原理 -8-

2.4主要元器件选型 -8-

第三章硬件的基本原理及其应用 -9-

3.1PLC可编程控制器（FXos—20MR） -9-

3.1.1可编程控制器的特点 -9-

3.1.2可编程控制器的工作原理 -10-

3.2变频器的原理与特性（CIMRG7） -13-

3.2.1变频器简介 -13-

3.2.2变频与变压（VVVF）原理 -13-

3.2.3变频调速的基本原理 -14-

3.2.4变频调速的升速和启动 -14-

3.2.5变频调速的降速和制动 -15-

3.2.6变频后的电动机的机械特性:

-15-

3.2.7V/F控制的概念:

-16-

3.2.8矢量控制的概述 -17-

3.2.9CIMRG7的特性 -18-

3.3PID调节仪 -20-

3.3.1PID调节原理 -20-

3.3.2PID参数设置 -22-

3.3.3PID设定值的调整 -23-

第四章软件设计 -24-

4.1PLC程序 -24-

4.1.1基本步骤 -25-

4.1.2程序中使用的继电器 -25-

4.1.3程序流程 -26-

4.2PLC程序的运行和模拟调试 -27-

4.3系统总体调试 -28-

致谢 -29-

参考文献 -29-

第一章绪论

1.1课题的意义及应用背景

在我国，节电节水的潜力非常大。

据有关国际组织发表的资料显示:

中国的单位国民经济总产值所消耗的电是美国、德国等的4倍左右，消耗的水是他们的2倍左右。

我国的大量用电设备中，风机和泵类电机的耗电量占全国发电量的50%左右,若推广新型电机调速技术,可节电40%左右,即可以节约全国发电量的1/5.由于我国人均占有水、电资源相对于别国又少很多,因此,在我国一方面水电供应紧张,而另一方面,水电的浪费又十分惊人.节电节水,不仅潜力巨大,而且意义深。

变频控制技术的进步不仅仅是异步电动机结构简单、坚固、易于维护等优点，更主要的是采用变频调速技术的异步电动机的机械特性达到了直流电动机调压调速的特性。

变频调速恒压供水设备以其节能、安全、高品质的供水质量等优点，变频调速恒压供水设备以其节能、安全、高品质的供水质量等优点，在实际应用中得到了很大的发展。

变频恒压供水控制系统主要有：

（1）带PID回路调节器和/或可编程序控制器（PLC）的控制系统　　

在该系统中，变频器的作用是为电动机提供可变频率的电源，实现电动机的无级调速，从而使管网水压可控。

传感器的任务是检测管网水压；

压力设定单元为系统提供满足用户需要的水压期望值；

压力设定信号和压力反馈信号输入可编程控制器后，经可编程控制器内部PID控制程序的计算，输给变频器一个转速控制信号。

还有一种办法是将压力设定信号和压力反馈信号送入PID回路调节器，由后者进行运算后，输给变频器一个转速控制信号。

（2）新型变频调速供水设备　　

针对传统的变频调供水设备的不足之处，国内外不少生产厂家近年来纷纷推出了一系列新产品，如华为的TD2100，施耐德公司的Altivar58泵切换卡，SANKEN的SAMCO-I系列，ABB公司的ACS600、ACS400系列，富士公司的G11S/P11S系列等。

这些产品将PID调节器以及简易可编程控制器的功能都综合进变频器内，形成了带有各种应用宏的新型变频器。

由于PID运算在变频器内部，这就省去了对可编程控制器存储容量的要求和对PID算法的编程，而且PID参数的在线调试非常容易，这不仅降低了生产成本，而且大大提高了生产效率。

（3）供水专用变频器　　

供水专用变频器是将普通变频器和PLC控制器集成在一起，是集供水管控一体化的系统，内置供水专用PID调节器，只需加一只压力传感器，即可方便地组成供水闭环控制系统。

传感器反馈的水压信号直接送入变频器自带的PID调节器输入口，而压力设定既可使用变频器的键盘设定，也可采用一只电位器以模拟量的形式送入。

每日可设定多段压力运行，以适应供水压力的需要。

也可设定指定日供水压力。

1.2本文研究的内容

本文设计了一个以可编程控制器（PLC）为控制核心，CIMRG7系列变频器为执行元件，采用PID调节仪控制水泵电机转速，即可调节出口管网压力，使之达到用户期望的恒定压力的系统。

其中主要内容包括恒压供水原理，PLC原理，变频调速原理，通过设置几个主要器件I/O参数，实现PLC，变频器，压力传感器之间的通讯、控制功能。

第二章恒压供水原理及系统的技术指标

2.1任务

用PLC，变频器，PID调节仪，压力传感器及低压部件组成PLC控制变频调速恒压供水自动控制系统，并使系统达到工艺要求的性能指标。

2.2系统技术指标

出口管网压力：

恒定在400KPa（4公斤）左右，可调

水泵运行时间：

全天候长期运行

2.3系统的组成和基本工作原理

系统由水泵机组、变频器，控制柜（内含PID控制器、PLC低压电器和变频器）、压力传感器、管路系统等构成。

系统控制75KW水泵2台，

基本工作原理：

水路管网压力低时，变频器启动1#泵，至全速运行一段时间后，由远传压力表来的压力信号仍未到达设定值时，PLC控制1#泵由变频切换到工运行，然后变频启动2#泵运行，据管网压力情况随机调整2#泵的转速，来达到恒压供水的目的。

当用水量变小，管网压力变高时，2#泵降为零速时，管网压力仍高，则PLC控制停掉1#工频泵，由2#泵实施恒压供水。

至管网压力又低时，将2#泵由变频切为工频运行，变频器启动1#泵，调整1#泵的转速，维修恒压供水。

如此循环不已。

2.4主要元器件选型

PLC：

FXos—