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摘 要

本文根据中国城市小区的供水要求，设计了一套基于PLC的变频调速恒压供水系统。变频恒压供水系统由可编程控制器、变频器、水泵机组、压力传感器、工控机等构成。本系统包含三台水泵电机，它们组成变频循环运行方式。采用变频器实现对三相水泵电机的软启动和变频调速，运行切换采用“先启先停”的原则。压力传感器检测当前水压信号送入PLC，与设定值比较后进行PID运算，从而控制变频器的输出频率和电压，进而改变水泵电机的转速来改变供水量，最终保持管网压力稳定在设定值附近。通过工控机与PLC的连接，采用组态软件完成系统监控，实现了运行状态动态显示及数据、报警的查询。

关 键 词：恒压供水，变频调速， PLC，组态

Abstract: According to the China city residential water demand, this paper designs a set of water supply system of frequecey control of constant voltage based on PLC .Variable frequency constant pressure water supply system consists of a programmable controller, inverter, water pump, pressure sensors, industrial control computer. This system includes three water pump motor, they are composed of variable frequency circulating operation mode. For three-phase motor soft start and frequency conversion speed regulation by frequency converter, operation switch adopts the "start stop" principle. The pressure sensor detects the pressure signal into the PLC, compared with the set value after PID operation, the output frequency and voltage to control the frequency converter, and then change the water pump motor speed to change the water supply pipe network pressure, finally keep stable around the setting value. By connecting the PLC and industrial computer, monitor system using configuration software, to achieve the dynamic operation state display and query data, alarm.

Keywords: constant-pressure water supply,variable frequency speed-regulating, PLC, supervision control and data acquisition.

目录

1 绪论 4

1.1 课题的研究背景 4

1.2 变频恒压供水系统的研究现状 4

1.3 西门子S7-200PLC简介 4

1.4 本课题的主要研究内容 5

2 恒压供水系统控制方案确定 5

2.1 变频恒压供水系统的理论分析 5

2.2 变频恒压供水系统的组成 6

2.3 变频恒压供水系统控制流程 7

3硬件设计 8

3.1设备的选型 8

3.2 系统主电路分析及其设计 10

3.3 系统控制电路分析及其设计 11

3.4 PLC的I/O端口分配及接线图 12

4 软件设计 14

4.1软件设计分析 14

4.2 PLC程序设计 15

4.3 PID控制器参数整定 18

5 组态及仿真 20

5.1 组态王的通信参数设置 20

5.2 新建工程与组态变量 21

5.3 组态画面 22

5.4 监控系统界面 23

结论 25

参考文献 26

致谢 27

附录 28

1 绪论

1.1 课题的研究背景

在恒压供水系统出现之前，出现过很多供水方法，但是这些供水方式都存在不同程度的浪费水力、电力资源；效率低；可靠性差，自动化程度不高等缺点，或多或少的影响了住民的用水和工业体系中的用水。节能变频调速技术的影响尤为突出，在恒压供水系统中，其优越性在于：一是节能显著；二是在水泵电机在启动和停时能够减小电流对电网的冲击和供水水压对管网系统的冲击；三是能够减小水泵电机自身的机械损耗^[1]。选用该系统进行供方式水具有运转稳定可靠的优势，同时在节约能源方面也比较好，这在水资源紧缺的今天尤为重要，所以研究设计恒压供水系统，对于提高人民的生活用水水平、工业生产循环供水以及节约能源等方面具有重要的实现意义。

1.2 变频恒压供水系统的研究现状

变频恒压供水在频调速技术的发展基础上也渐渐成熟起来。变频器在变频恒压供水系统中仅作为执行机构，满足供水量需求，保确管网压力恒定。在变频器外部，被国外许多厂家重视并使生产出的变频器具有恒压供水功能，日本Samco公司就推出了包含“变频泵循环方式”和“变频泵固定方式”两种形式供水基板，它将PLC可编程控制器和PID调节器等硬件集成在基板上，经过设置指令代码实现PLC和PID等电控体系的功能，在搭载配套的恒压供水单元的基础上，便可直接控制多个内置的电磁接触器运作，可构成最多7台电机(泵)的供水系统。虽然该设备微化了电路结构，降低了成本，但是在输出接口的扩展功能上缺乏灵活性，系统的稳定性与动态性能不是太高，因此在实际使用时将会限制住它的使用范围 ^[2]。在国内，目前有很多公司在做变频恒压供水的项目，大多选择外国的控制水泵的转速的变频器，有的选择包含相应软件的可编程控制器(PLC)及予以完成，有的选择包含对应软件的单片及予来完成。但综合各方面的技术因素来讲，仍然没能满足所有用户的需求。能够看出，国内外在变频调速恒压供水控制系统的研究设计中，不能适应于不同的用水场合。因此，希望进一步对变频恒压供水系统的性能研究改善，使其能被更好的应用于生活、生产和实践^[3]。

1.3 西门子S7-200PLC简介

可编程控制器，简称PLC(Programmable logic Controller)，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。西门子公司具有品种非常丰富的PLC产品。S7系列是传统意义的PLC，S7-200属于小型PLC，在1998年升级为第二代产品，2004年升级为第三代产品，其特点如下^[4]：

(1) 功能强大；

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