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1、指导教师：,变频恒压供水系统设计,班级：学生：学号：,汇报的论文结构,第一部分 课题目的与意义第二部分 系统总体方案设计第三部分 系统硬件设计分析第四部分 系统软件设计分析第五部分 监控界面介绍,课题介绍,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。通过PLC控制变频器的输出频率，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。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。,背景 居民生活用水和工业用水要求日益增加。且用水和工业用水会随季节、昼夜等的变化而随之发生变化，传统的供水系统已经不能满足人们的需求。意义 提高企业效率、
2、成本以及人民生活水平、降低能耗等方面具有重要的意义。,一、概述,二、总体方案的设计,1 系统方案确定 根据系统要求选择：用变频器+PLC(包括变频控制、调节器控制)+人机界面+压力传感器。2 系统组成(1)执行机构(2)控制机构(3)信号检测机构,变频恒压供水系统控制流程图,PLC控制变频恒压供水系统主要有变频器、可编程控制器、压力变送器和现场的水泵机组一起组成一个完整的闭环调节系统。,变频恒压供水系统的结构框图,检测来的电信号为模拟量，需通过PLC的A/D转换模块，读入并与设定值进行比较，将比较后的偏差值进行PID运算，再将运算后的数字信号通过D/A转换模块转换成模拟信号作为变频器的输入信号
3、，控制变频器的输出频率，从而控制电动机的转速，进而控制水泵的供水流量，最终使用户供水管道上的压力恒定，实现变频恒压供水。,三、变频恒压供水系统硬件设计,系统主电路分析与设计 电路图如图下所示：五台电机分别为M1、M2、M3、M4、M5。接触器KM1、KM3、KM5、KM7、KM9分别控制M1、M2、M3、M4、M5的工频运行；接触器KM2、KM4、KM6、KM8、KM10分别控制M1、M2、M3、M4、M5的变频运行；FR1、FR2、FR3、FR4、FR5分别为三台水泵电机过载保护用的热继电器；SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、SQ6分别为变频器和三台水泵电机主电路的隔离开关；FU1、F
4、U2、FU3为主电路的熔断器。本系统采用五泵循环变频运行方式，即5台水泵中只有1台水泵在变频器控制下作变速运行，其余水泵在工频下做恒速运行,系统主电路图,系统的电气控制总框图,系统的电气控制总框图如图下所示，变送器过来的信号经过A/D模块到PLC中处理，然后给变频器，由变频器来控制电机的变频运转。PLC还通过通讯模块与上位机、组态软件等通讯，来实时监控系统的运行。还有一些故障检测信号处理，和连接PLC的人机控制界面等等。,本系统主要硬件设备清单,输入输出点代码及地址编号,输入点代码及地址编号 本变频恒压供水系统有11个输入量，其中包括10个数字量和1个模拟量。,输入输出点代码及地址编号,输出点
5、代码及地址编号 本变频恒压供水系统有15个数字量输出信号和1个模拟量输出信号。,PLC I/O接口及外围接线图分析设计,压力变送器将测得的管网压力输入PLC模拟量输入端口作为模拟量输入；开关SA1用来控制白天/夜间两种模式之间的切换，它作为开关量输入I0.0；开关SB1用于切换成手动控制，开关SB2SB6分别控制M1M5的工频手动控制。变频器的故障输出端与PLC的I0.2相连，作为变频器故障报警信号；开关SB7与I0.3相连作为试灯信号，用于手动检测各指示灯是否正常工作。Q0.0Q0.7，Q1.6Q1.7分别输出5台水泵电机的工频/变频运行信号；Q1.1输出水位超限报警信号；Q1.2输出变频器
6、故障报警信号；Q1.3输出白天模式运行信号；Q1.4输出报警电铃信号；Q1.5输出变频器复位控制信号；AQW0输出的模拟信号用于控制变频器的输出频率。,PLC I/O接口及外围接线图,四、变频恒压供水系统软件分析与设计,系统主程序设计 PLC主程序主要由系统初始化程序、水泵电机起动程序、水泵电机变频/工频切换程序、模拟量(压力、频率)比较计算程序和报警程序等构成。本设计主程序大体包括以下几部分：(1)调用初始化子程序，设定各初始值；(2)根据增、减泵条件确定工频泵运行数；(3)根据增泵、倒泵情况确定变频泵号；(4)通过工频泵数和变频泵号对各泵运行情况进行控制；(5)进行报警和故障处理。,系统主
7、程序流程图,程序中使用的PLC元件及其功能,具体程序举例,增、减泵判断和相应操作程序 当PID调节结果大于等于变频运行上限频率（或小于等于变频运行下限频率）且水泵稳定运行时，定时器计时5min（以便消除水压波动的干扰）后执行工频泵台数加一（或减一）操作，并产生相应的泵变频启动脉冲信号，这里以增泵为例，程序如下图所示：,水泵的软启动程序,增减泵或倒泵时复位变频器为软启动做准备，同时变频泵号加一，及变频泵号转移。具体程序如下：,水泵的软启动程序,产生当前泵工频启动脉冲信号和下一台水泵变频启动脉冲信号，延时后启动运行。具体程序如下图所示：,具体程序举例,各水泵变频运行控制逻辑程序 以1#水泵为例进行
8、说明。当第一次上电、故障消除或者产生1#泵变频启动脉冲信号并且系统无故障产生、未产生复位1#水泵变频运行信号、1#泵未工作在工频状态时，Q0.1置1，KM2常开触点闭合接通变频器，使1#水泵变频运行，同时KM2常闭触点打开防止KM1线圈得电，从而在变频和工频之间实现良好的电气互锁，KM2的常开触点还可实现自锁功能，具体程序如图所示：,五、组态王监控系统,本设计中用S7-200的PPI编程电缆实现计算机与CPU模块的通信。由于使用串行通信接口1 及工程浏览器的设备文件夹中的“COM1”图标。选中“COM1”后，双击右侧工作区出现的“新建”图标，在出现的对话框的“PLC”文件夹中选择西门子的S7-200系列，通信协议为PPI见下图。设置好单击“下一步”通信设置结束。,组态王监控系统,点击工程浏览器中的“数据词典”图标，右面工作区会出现系统定义好的内存变量。双击最下面的“新建”图标，弹出“定义变量”对话框，开始定义输入输出变量。用同样的方法组态所有变量见下图。,组态王监控系统,系统运行主监控界面如图下所示，主界面实时显示了当前时间，设定的水压值和当前水压值，系统的自动/手动运行情况，这里显示了水泵变频/工频运行状态、转速、运行频率，各设备的故障报警显示等。,汇报结束,谢谢老师,
