盖宇希PLC.docx
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盖宇希PLC
西门子全集成自动化实践
双恒压无塔供水系统设计
院别:
工程创新学院
专业年级:
电气工程及其自动化
姓名:
盖宇希组
学号:
1010231111
指导老师:
崔蕾蕾
日期:
2013年6月
目录
1选题意义4
2任务设计7
3双恒压无塔供水控制系统的工艺分析12
4双恒压无塔供水控制系统的功能以及控制方案16
4.1双恒压无塔供水控制系统整体构成12
4.2双恒压无塔供水控制系统的主电路图04
5硬件设计和软件设计17
5.1PLC的选型及配置19
5.2双恒压无塔供水控制系统的PLC控制系统I/O表20
5.3双恒压无塔供水控制系的硬件外围接线图21
5.4双恒压无塔供水控制系的元器件地址与功能表22
5.5双恒压无塔供水控制系统的梯形图(语句表)23
6结论10
7参考文献10
【摘要】
该设计对环保,节能,自动补压型给水设备作了介绍。
从节能科技的实践出发,阐述了变频调速技术在高楼给水设备中的应用。
以PLC电路控制方式,介绍了智能水压控制控制系统的工作原理及PLC控制系统。
在分析水压控制的工作流程的基础上,给出了PLC控制系统的硬件和软件设计。
智能水压控制系统的基本控制策略是:
采用电机调速装置与可编程控制器PLC构成控制系统,进行优化控制,完成供水压力的恒定控制,在管网流量变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。
系统的控制目标是泵站总管的出水压力,系统设定的给水压力值与反馈的总管压力实际值进行比较,其差值输入变频器运算后处理,发出控制指令,控制泵电动机的投运台数和运行变量泵电动机的转速,从而达到给水总管压力稳定在设定的压力值上。
一选题意义
(1)随着社会的发展和进步,城市高层建筑和供水问题日益突出。
一方面要求提高供水质量,不要因为压力的波动造成供水障碍;另一方面要求保证供水的可靠性和安全性,在发生火灾时能够可靠供水。
(2)针对这两方面的要求,新的供水方式和控制系统应运而生,这就是PLC控制的恒压无塔供水系统。
恒压供水包括生活用水的恒压控制和消防用水的恒压控制——即双恒压系统。
恒压供水保证了供水的质量,以PLC为主机的控制系统丰富了系统的控制功能,提高了系统的可靠性。
改变了传统供水的水压不稳,控制困难等问题。
(3)通过这个设计我也能更好的学习到关于PLC的有关水位上下限控制、模拟量的处理、PID的使用、各种逻辑的控制方案等基础性知识,为以后对PLC的学习和深入研究都有很大的帮
二设计任务
在本设计中依据双恒压无塔供水控制系统设计的功能要求,主要完成如下设计:
(1)完成双恒压无塔供水控制系统的功能方框图的设计。
(2)完成双恒压无塔供水控制系统的PLC配置和I/O表的设计。
(3)完成双恒压无塔供水控制系统的硬件设计。
(4)完成双恒压无塔供水控制系统的软件程序图的设计。
三双恒压无塔供水控制系统的工艺分析
图3.1为双恒压无塔供水系统的工艺过程。
市网来水用高低水位控制注水阀MB1,它们自动把水注满储水池,只要水位低于高水位,则自动往水箱中注水。
水池的高/低水位信号也直接给PLC,作为低水位报警用。
为了保证供水的连续性,水位上下限传感器高低距离不是相差很大。
生活用水和消防用水共用三台泵,电磁阀MB2平时处于失电状态,关闭消防管网,三台泵根据生活用水的多少,按一定的控制逻辑运行,电磁阀MB2得电,关闭生活用水管网,三台泵消防用水使用,并根据用水量的大小,使消防供水也在恒压状态(消防用水高恒压值)下进行。
火灾结束后,三台泵再改为生活供水使用。
MB1
图3.1双恒压无塔供水控制系统的工艺流程图
四双恒压无塔供水控制系统的功能以及控制方案
4.1双恒压无塔供水控制系统整体构成
本设计采用手动和自动两种控制方式,手动控制主要借助操作盘上的按钮进行人工调节;自动控制则由PLC进行自动采集分析和调节控制。
通过以上的方式使系统在生活供水时,系统应在低恒压值运行,消防供水时系统应在高恒压值运行以及顺序启动、定时倒泵和报警等功能。
整体构成图4.1所示
图4.1双恒压无塔供水控制系统整体构成
4.2双恒压无塔供水控制系统的主电路图
本设计的的主电路图如图4.2所示。
三台电动机分别为MA1、MA2、MA3。
接触器QA1、QA3、QA5分别控制MA1、MA2、MA3的工频运行;接触器QA2、QA4、QA6分别控制MA1、MA2、MA3的变频运行,BB1、BB2、BB3分别为
三台水泵电动机过载保护用的热继电器;QA10、QA20、QA30、QA40分别为变频器和三台水泵电动机主电路的隔离开关;QA0为主电源电路总开关,VVVF为简单的一般变频器。
图4.2双恒压无塔供水控制系统的主电路图
五硬件设计和软件设计
5.1PLC的选型及配置
从控制系统的分析可以知道,系统共有开关量输入点6个、开关量输出点12个;模拟量输入点1个、模拟量输出点1个。
如果选用CPU224PLC,也需要扩展单元;如果选用CPU226PLC,则价格较高,浪费较大。
参照西门子S7-200PLC产品目录及市场实际价格,选用主机为CPU222(8入/6继电器输出)一台,加上一台扩展模块EM222(4AI/1AO)。
这样的配置是最经济的。
整个PLC系统的配置图5.1所示。
图5.1双恒压无塔供水控制系统PLC系统配置图
5.2双恒压无塔供水控制系统的PLC控制系统I/O表
表5.1双恒压无塔供水控制系统的PLC控制系统I/O表(输入信号)
名称
代码
地址编号
消防信号
SF0
I0.0
水池水位下限信号
BGL
I0.1
水池水位上限信号
BGH
I0.2
变频器报警信号
KFU
I0.3
消铃按钮
SF9
I0.4
试灯按钮
SF10
I0.5
远程压力表模拟量电压值
UP
AIW0
表5.2双恒压无塔供水控制系统的PLC控制系统I/O表(输出信号)
名称
代码
地址编号
1#泵工频运行接触器及指示灯
QA1,PG1
Q0.0
1#泵变频运行接触器及指示灯
QA2,PG2
Q0.1
2#泵工频运行接触器及指示灯
QA3,PG3
Q0.2
2#泵变频运行接触器及指示灯
QA4,PG4
Q0.3
3#泵工频运行接触器及指示灯
QA5,PG5
Q0.4
3#泵变频运行接触器及指示灯
QA6,PG6
Q0.5
生活/消防供水转换电磁阀
MB2
Q1.0
水池水位下限报警指示灯
PG7
Q1.1
变频器故障报警指示灯
PG8
Q1.2
火灾报警指示灯
PG9
Q1.3
报警电铃
PB
Q1.4
变频器频率复位控制
KF(EMG)
Q1.5
控制变频器频率电压信号
VF
AQW0
5.3双恒压无塔供水控制系的硬件外围接线图
图5.2为双恒压无塔供水控制系的硬件外围接线图,在图中有CPU222(8DI/6DO)、EM222(4AI/1AO)、EM235三个模块,它们均采用24V直流电源,共用一个接地点;详细的接线硬件与符号对照见表5.2
图5.2双恒压无塔供水控制系的硬件外围接线图
5.4双恒压无塔供水控制系的元器件地址与功能表
由于在本设计中使用到的中间位比较多,具体的元器件地址与功能详见表5.2所示;生活供水时系统设定值为满量程的70%,消防供水时系统设定值为满量程的90%。
在本设计中,只是利用比例(P)和积分(I)控制,其回路增益和时间常数可通过工程计算机初步确定,但还需要进一步调整以达到最优控制效果。
初步确定的增益和时间常数为增益Kc=0.25;采样时间Ts=0.2s;积分时间Ti=30min。
表5.2双恒压无塔供水控制系程序中使用的元器件地址与功能表
器件
地址
器件
功能
器件地址
器件
功能
VD100
过程变化标准化值
T38
贡品泵减泵滤波时间控制
VD104
压力给定值
T39
工频/变频转换逻辑控制
VD108
PI计算值
M0.0
故障结束脉冲信号
VD112
比例系数
M0.1
泵变频启动脉冲
VD116
采样时间
M0.3
倒泵变频启动脉冲
VD120
积分时间
M0.4
复位当前变频运行泵脉冲
VD124
微分时间
M0.5
当前泵工频运行启动脉冲
VD204
变频器运行频率下限值
M0.6
新泵变频启动脉冲
VD208
生活供水变频器运行频率上限
M2.0
泵工频/变频转换逻辑控制
VD212
消防供水变频器运行频率上限
M2.1
泵工频/变频转换逻辑控制
VD250
PI调节结果存储单元
M2.2
泵工频/变频转换逻辑控制
VB300
变频工作泵的总台数
M3.0
故障信号汇总
VB301
工频运行的泵的总台数
M3.1
水池水位下限故障逻辑
VD310
到泵时间存储器
M3.2
水池水位下限故障消铃逻辑
T33
工频/变频转换逻辑控制
M3.3
变频器故障消铃逻辑
T43
工频/变频转换逻辑控制
M3.4
火灾消铃逻辑
T37
工频泵增泵滤波时间控制
5.5双恒压无塔供水控制系统的梯形图(语句表)
六结论
以上就是双恒压无塔供水控制系统设计的整个过程,通过分析它确实能实现城市供水系统的优化控制,为城市供水系统提供了现代化的调度、管理、监控及经济运行的手段。
我相信双恒压无塔供水控制系统会在生活中的应用越来越广泛,它可取代传统的水塔、高位水箱或气压罐等供水方式,不仅节能效果显著,还可以极大地改善系统的工作性能,并能延长系统的使用寿命,具有良好的技术、经济效益。
当然由于时间关系,以上设计只能说是个雏形,但我认为经过深入的优化和改造,双恒压无塔供水控制系统一定会在生活中得到充分的应用。
还有就是在这次课程设计中我学到了许多在课堂上学不到的知识。
我认为只有理论和实际的问题相结合才能真正学好PLC。
这次设计让我更系统的了解了许多新语句的场合和方法。
更重要的是进一步激发了我对学习PLC的兴趣。
最后,我还要感谢一下在设计过程中一直帮助我的老师和同学们,是你们的帮助让我学到了更多。
附本组组员姓名:
梁江敏王滢王玮琦卢思林章倩雯杨逸施欠芸瞿陪
七参考文献
【1】王永华《现代电气控制及PLC应用技术》北京航空航天大学出版社2008.2
【2】能源部西安热工研究院《热工技术手册》1992
【3】张淑玉《电厂热力过程自动化》水利电力出版社
【4】施仁《自动化仪表与过程控制》电子工业出版社
【5】文群英等《热工自动控制系统》中国电力出版社2006,8
【6】张丽香等《模拟量控制系统》中国电力出版社2006,4
【7】吴作明《工控组态软件与PLC应用技术》北京航空航天大学出版社2007.1
【8】邱公伟,可编程控制器网络通信及应用,北京:
清华大学出版社,2000
【9】邹益仁,现场总线控制系统的设计和开发,北京:
国防工业出版社,2003
【10】廖常初,可编程序控制器的编程方法与工程应用,重庆:
重庆大学出版社,2001
【11】陈在平,可编程序控制器技术与应用系统设计,北京:
机械工业出版社,2002
【12】宫淑贞,可编程控制器原理及应用,北京:
人民邮电出版社,2002
【13】方承远,电气控制原理与设计,北京:
机械工业出版社,2000
【14】方承远,工厂电气控制技术,北京:
机械工业出版社,2000
【15】王永华,现代电气及可编程技术,北京:
航空航天大学出版社