水位控制变频调速系统设计方案.docx

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1、计算机控制系统课程设计课题： 水位控制地变频调速系统设计系别：电气与电子工程系专业：自动化姓名：学号：指导教师：河南城建学院2011年 12月1 日、指导教师评语 （根据学生设计报告质量、 答辩情况及其平时表现综合评定）二、评分 （按下表要求评定）评分项目设计报告评分答辩评分平时表现评分合计 （100分）任务完成 情况 （20分）课程设计 报告质量 （40分）表达情况 （10分）回答问题 情况 （10分）工作态度与 纪律 （10分）独立工作 能力（10分）得分课程设计成绩评定b5E2RGbCAP班级 姓名 学号成绩： 分（折合等级 ）指导教师签字 年 月 日摘要：在众多生产领域中 ,经常需要对

2、贮槽 , 贮罐,水池等容器中地液位进行监控 ,以往采用传统地继电器接触器控制 ,使用地硬件连接多 ,可靠性差 ,自动化程度不高 ,目 前已有许多企业采用先进控制器对传统控制器进行改造, 大大提高了控制系统地可靠性和自动化程度 , 为企业提供了更可靠地生产保障 . p1EanqFDPw本文介绍了基于信捷 XC3型可编程控制器 (PLC), 组态软件地液位控制系统地设 计方案. 系统采用 PID算法, 实现液位地自动控制 . 利用组态软件设计人机界面 , 通过 串行口和可编程控制器通信 , 实现控制系统地实时监控 , 现场数据地采集与处理 , 其 结构简单 , 监控系统不仅自动化程度高 ,还具有在

3、线修改功能 , 灵活性强 . DXDiTa9E3d 关键词 : PLC 液位控制 触摸屏 变频器目录1RTCrpUDGiT二、 设计1要求5PCzVD7HxA三、 电路总体结构 13.1系统控制原理图-1jLBHrnAILg3.2系统原理图2xHAQX74J0X四、各部分电路设计2LDAYtRyKfE4.1可编程控制器(PLC)地选型-2Zzz6ZB2Ltk4.2水泵地选型3dvzfvkwMI14.3变频器地选型-4rqyn14ZNXI4.4触摸屏地选型-4EmxvxOtOco五、整体电路-6SixE2yXPq5六、系统软件设计-76ewMyirQFL七、设计总结-10kavU42VRUs一、

4、 设计任务1、通过触摸屏、可变程序控制器变频器（ PLC）、液位传感器、配电装置以及水泵 实现液位控制系统地设计2、确定控制方案，选择 PLC型号，定义输入 /输出，画出 PLC 端子接线图.3、进行软件编程、完成控制梯形图并完成调试 .二、设计要求设计一个水位控制系统，根据实际水位与理想水位地偏差大小，调节频率控制 水泵地转速 .三、电路地总体结构3.1 系统控制原理如图 1 所示,系统主要是由触摸屏、可变程序控制器变频器 （PLC）、 液位计、配电装置以及水泵等组成 . y6v3ALoS89图13.2 系统原理图如图 2 所示系统带有触摸屏显示装置，可以显示系统地工作状态、贮水池水位、变频

5、器频 率、等各种控制参数等 . 系统工作压力可以由触摸屏设置 . 变频器地作用是为三相水 泵地电机提供可变频率地电源，实现电机地无级调速，从而使水池地水位连续变化 液位计地作用是检测当前液位 . 在 PLC内部设定液位期望值， 液位设定信号和液位反 馈信号在输入可编程控制器后，经可编程控制器内部 PID 控制运算输出给变频器一 个控制信号 . M2ub6vSTnP四、各部分电路设计4.1 可编程控制器（ PLC）地选型 目前，国内众多地生产厂家生产了多种系列功能各异地 PLC产品，使用户眼花 缭乱. 通过对输入输出点地选择，对存储容量地选择，对 I/O 响应时间地选择对 PLC 价格地考虑以及

6、厂家地售后服务， 决定使用无锡信捷科技有限公司生产地 XC系列地 XC3型号地可编程控制器，如图 3 所示 . 0YujCfmUCw图 3 信捷 XC3-24R-E PLC模拟量输入输出模块( XC-E4AD2D)A 模块特点及规格：XC-E4AD2DA模拟量输入输出模块(以下简称为 XC-E4AD2D)A，将 4 路模拟输入 数值转换成数字值， 2 路数字量转换成模拟量，并且把他们传输到 PLC主单 元 . eUts8ZQVRd 模块特点：4 通道模拟量输入：可以选择电压输入和电流输入两种模式，其中电压输入05V、010V可选，电流输入 0 20mA、 4 20mA可选. sQsAEJkW5

7、T2 通道模拟量输出 .可以选择 14 位地高精度模拟量输入 .作为 XC系列地特殊功能模块，最多可在 PLC主单元右边连接 7 台 XC-E4AD2DA 模块.XC-E4AD2DA模块 4通道 A/D具有 PID控制功能 .4.2 水泵选型 水泵有很多种，从原理上可以分为气压泵，离心泵，轴流泵，混流泵，螺旋泵 等. 气压泵是靠大气压提升水位 . 凭借活塞地运动，制造出一个近似真空，外部大气 压将水压上来 .这种泵液位依赖与大气压所以提升水地高度有限 . 离心泵地原理是离图 4 ISW 系列卧式单级单吸离心泵 心现象，是依靠也叶轮叶片地转动产生离心地作用，将液体甩出 . 所以，输送效果依 赖叶

8、轮地转速，直径等因素 . GMsIasNXkA本课题将采用 ISW系列卧式单级单吸离心泵如图 4，该泵是在吸收国内外同类产 品先进技术地基础上，采用国内通用离心泵之性能参数，自行研制开发地新一代节 能、环保卧式离心泵 . 该系列泵性能优、 可靠性高、 寿命长、结构合理、 外形美观， 具有行业领先水平 . 产品特点有： TIrRGchYzg运行平稳：泵轴地绝对同心度及叶轮优异地动静平衡，保证平稳运行，绝无振 动.滴水不漏：不同材质地硬质合金密封，保证了不同介质输送均无泄漏 . 噪音低：两个低噪音轴承支撑下地水泵，运转平稳，除电机微弱声响，基本无 噪音.故障率低：结构简单合理，关键部分采用国际一流

9、品质；配套，整机无故障工 作时间大大提高 .维修方便：更换密封、轴承，简易方便 . 占地更省：出口可向左、向右、向上三个方向，便于管道布置安装，节省空间 本论文采用地是上海太平洋泵业地 TPW100-160IA，流量为 12.5 （m3/h）, 扬程 为 32（m），转速 2900（r/min ）配带功率 3（kw）吸入口径 50（ mm），排出口径 50 （ mm）. 7EqZcWLZNX4.3 变频器选型 变频器技术是一门综合性地技术，它建立在控制技术、电子电力技术、微电子 技术和计算机技术地基础上 . 它与传统地交流拖动系统相比， 利用变频器对交流电动 机进行调速控制，有许多优点，如节电

10、、容易实现对现有电动机地调速控制、可以 实现大范围内地高效连续调速控制、 实现速度地精确控制 . 容易实现电动机地正反转 切换，可以进行高额度地起停运转，可以进行电气制动，可以对电动机进行高速驱 动. 完善地保护功能 :变频器保护功能很强，在运行过程中能随时检测到各种故障， 并显示故障类别 （ 如电网瞬时电压降低，电网缺相，直流过电压，功率模块过热，电 机短路等 ） ，并立即封锁输出电压 . 这种“自我保护”地功能，不仅保护了变频器， 还保护了电机不易损坏 .本课题采用海利普 HLP-A系列变频器，如图 8.由于选用地是 配带功率为 3KW地水泵, 所以将采用 HLPA03D743Blz.q7

11、IGf02E图5 海利普 HLP-A系列变频器4.4 触摸屏选型触摸屏地工作原理：为了操作上地方便，人们用触摸屏来代替鼠标或键盘 . 工 作时，我们必须首先用手指或其它物体触摸安装在显示器前端地触摸屏，然后系统 根据手指触摸地图标或菜单位置来定位选择信息输入 . 触摸屏由触摸检测部件和触 摸屏控制器组成；触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置， 接受后送触摸屏控制器；而触摸屏控制器地主要作用是从触摸点检测装置上接收触 摸信息， 并将它转换成触点坐标， 再送给 CPU，它同时能接收 CPU发来地命令并加以 执行 . zvpgeqJ1hk4.4.1 触摸屏地主要类型 从技术原理来区

12、别触摸屏，可分为五个基本种类：矢量压力传感技术触摸屏、 电阻技术触摸屏、电容技术触摸屏、 红外线技术触摸屏、 表面声波技术触摸屏 NrpoJac3v1 下面对上述地各种类型地触摸屏进行简要介绍一下：1 电阻触摸屏 电阻触摸屏是一种对外界完全隔离地工作环境，不怕灰尘和水汽，它可以用任 何物体来触摸 , 可以用来写字画画，比较适合工业控制领域及办公室内有限人地使 用 . 1nowfTG4KI2 表面声波屏 表面声波触摸屏地触摸屏部分可以是一块平面、球面或是柱面地玻璃平板，安 装在 CRT、LED、LCD或是等离子显示器屏幕地前面 . 这块玻璃平板只是一块纯粹地强 化玻璃，区别于别类触摸屏技术是没有

13、任何贴膜和覆盖层 . 玻璃屏地左上角和右下角 各固定了竖直和水平方向地超声波发射换能器，右上角则固定了两个相应地超声波 接收换能器 . 玻璃屏地四个周边则刻有 45角由疏到密间隔非常精密地反射条 纹 . fjnFLDa5Zo表面声波触摸屏地缺点是触摸屏表面地灰尘和水滴也阻挡表面声波地传递，虽 然聪明地控制卡能分辨出来，但尘土积累到一定程度，信号也就衰减得非常厉害， 此时表面声波触摸屏变得迟钝甚至不工作，因此，表面声波触摸屏一方面推出防尘 型触摸屏，一方面建议别忘了每年定期清洁触摸屏 . tfnNhnE6e53 红外屏 红外线式触摸屏价格便宜、安装容易、能较好地感应轻微触摸与快速触摸 . 但是

14、由于红外线式触摸屏依靠红外线感应动作， 外界光线变化， 如阳光、 室内射灯等 均会影响其准确度 . 而且红外线式触摸屏不防水和怕污垢，任何细小地外来物都 会引起误差，影响其性能，不适宜置于户外和公共场所使用 . HbmVN777sL4 电容屏 电容式触摸屏地构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明地薄膜体层，再在导体层 外上一块保护玻璃，双玻璃设计能彻底保护导体层及感应器 . V7l4jRB8Hs5 / 184.4.2 触摸屏地选择选用信捷 TH765-M工业触摸屏 ,其特点如下 :1.7 英寸显示屏幕，流线型外观设计26 万色 TFT 真彩，支持 BMP、 JPEG格式图片显示3. 丰富地 3D图片

15、素材库，画面更生动 4灵活地部件选择空间，自定义动画轨迹设计 5简单开关设置切换模式，精确地有触摸区校准功能 6自定义地数据采集保存功能， 支持时间趋势图， XY趋势图等多种形式地数据管 理方式7 提供 3个 USB接口，实现数据地快速传输和备份8 双口独立通讯，可实现多屏一机五、整体电路图 6 PLC 接线图图 7 变频器接线图六、系统软件设计：七、设计总结本次设计是培养学生综合运用所学知识 , 发现, 提出, 分析和解决实际问题 , 锻炼 实践能力地重要环节 , 是对学生实际工作能力地具体训练和考察过程 . 随着科学技术 发展地日新日异，可编程控制器（ PLC）已经成为当今计算机应用中空前

16、活跃地领域， 在生活中可以说得是无处不在 . 因此作为二十一世纪地大学来说掌握可编程控制器 （ PLC）地开发技术是十分重要地 . 83lcPA59W9经过一个星期地努力终于把设计顺利完成了 . 通过这一个星期地学习， 我发现自 己还有好多不足之处 . 然而这次地毕业设计也让我进一步获得了独立自主地学习， 摸 索，思考，动手等多种能力 . mZkklkzaaP指导老师刚开始分配任务时，我选择了本课题 . 我对其运行要求进行解读，并着 手开始绘制原理图， 同时也积极查询相关资料 . 在本设计中只知道原理是远远不够地， 同时要有自己地想法和见解， 这是成功地一项非常重要地保证 . 而这次设计也恰好

17、锻 炼了我这一点 . AVktR43bpw时刻保持奋进地头脑，不断接受新事物，挑战新地问题 . 千万记住秒针不停地划 圈，我们地思想也应不断地修正提高 . 拿这次毕业设计来说，我不仅用了好几个学过 地软件，还接触了新地软件 . 没多久又遇到了一个难题， AutoCAD绘地图不可以转换 成 WOR形D 式，真是一筹莫展啊，后来经同学提醒想到了利用抓图软件 . ORjBnOwcEd 在整个过程中，我也曾经因为遇到困难失落过，也曾为成功地解决棘手问题而 热情高涨 . 然而遇到困难，我都一直坚持着，寻找各种方法来解决问题，并不停鼓励 自己一定会成功地 . 本次设计中我综合运用了在校内外所学习地知识 .

18、为很好地完成 本次设计，我不断地从厂里获取机会并学习调试 . 2MiJTy0dTT通过这次毕业设计，我想说：为完成这次毕业设计，确实很辛苦 . 因为边实习边 做设计，时间很紧，人地精力也很有限 . 然而实习是不可缺少地一部分 . 在实习期间 可以把在学校学到地知识应用到实际当中 . 在理论与实践相结合地时候， 能够更快更 好地体会到理论地精髓所在，体会到理论与实践地区别 . 从而巩固自己所学地知识， 增强发现问题、分析问题、解决问题地能力 . 从而做到理论与实际地融会贯通，充分 地运用自己实习所获得地知识及经验为毕业设计增添亮点 .虽然有点苦， 但苦中仍有 乐，因为在其中我又学会更多地东西，掌

19、握了更多地知识 . 以前种种艰辛这时就变成 了最甜美地回忆！ gIiSpiue7A于我而言，知识上地收获重要，精神上地丰收更加可喜 . 让我知道了学无止境 地道理. 我们每一个人永远都不能满足于现有地成就，人生就像是在登山，当你登上 峰顶时，你会发现对面还有更多而且更高地山峰在等着你地征服 . 挫折是一份财富， 经历是一份拥有 . 这次毕业设计必将成为我人生旅途上一个非常美好地回忆！ uEh0U1Yfmh参考文献吴建强，姜三勇可编程控制器原理及应用哈尔滨工业大学出版社， 2000 吴中俊，黄永红可编程序控制器原理及应用北京：机械工业出版社， 2003 张万忠，刘明芹电器与 PLC控制技术北京：

20、化学工业出版社 .2003 郑萍主编 . 现代电气控制技术 . 重庆: 重庆大学出版社 ,2003 洪镇南，李铁，王旭东 PLC与计算机通信地实现电气时代 .2003 年 宋建成. PLC 控制和应用 . 科学出版社 . 2002 年.王永华 . 现代电气及可编程控制技术 . 北京航空航天大学出版社 . 第一版 .2002 年 9 月.赵明.工厂电气控制设备 .北京.机械工业出版社 .1998 年.邱士安主编 机电一体化技术西安：西安电子科技大学出版社， 2004 信捷 XC系列可编程控制器用户手册 2009海利普变频器使用说明书 2009版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上

21、搜集整理 . 版权 为个人所有This article includes some parts, including text, pictures,and design. Copyright is personal ownership.IAg9qLsgBX用户可将本文地内容或服务用于个人学习、研究或欣赏，以及其他 非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律地规 定，不得侵犯本网站及相关权利人地合法权利 . 除此以外， 将本文任何内 容或服务用于其他用途时，须征得本人及相关权利人地书面许可，并支付报酬 . WwghWvVhPEUsers may use the contents

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