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1、目录摘要IABSTRACTII绪论11 变频恒压供水系统介绍21.1 变频恒压供水系统意义和目的21.2 变频恒压供水系统的优点22 变频恒压供水的理论分析42.1 水泵的工作原理42.2 供水电机的搭配42.3 恒压供水系统的能耗分析52.4 供水系统的安全性问题72.4.1 水锤效应72.4.2 水锤效应的产生原因72.4.3 水锤效应的消除82.4.4 延长水泵寿命的其他因素83 变频恒压供水控制系统硬件的设计93.1 变频恒压供水控制系统的构成方案93.2 变频恒压供水系统的控制方案103.3 参数的计算与供水设备选型113.3.1 水泵的参数计算与型号的选择113.3.2 变频器的选
2、择113.3.3 压力传感器的选择133.3.4 水位传感器的选择143.3.5 其他低压电器的选择143.4 PLC的选型153.4.1 I/O点的统计153.4.2 PLC选型的基本原则163.4.3 I/O的分配163.5 系统硬件线路设计173.6 PID参数的预置184 变频恒压供水控制系统软件的设计204.1 逻辑代数设计法204.2 编程软件的简单介绍204.3 恒压供水系统梯形图的设计214.4 经济效益分析255 总结与期望265.1 总结265.2 展望26参考文献27致谢29附录 语句表30摘要随着我国社会经济的发展，城市建设发展十分迅速，同时也对基础设施建设提出了更高的
3、要求。城市供水系统的建设是其中的一个重要方面，供水的可靠性、稳定性、经济性直接影响到用户的正常工作和生活。随着人们对供水质量和供水系统可靠性要求的不断提高，利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术，设计出高性能、高节能、能适应供水厂复杂环境的恒压供水系统成为必然趋势。本文首先根据管网和水泵的运行特性曲线，阐明了供水系统的变频调速节能原理；具体分析了变频恒压水供水的原理及系统的组成结构，通过研究和比较，得出结论:变频调速是当今国际上一项效益最高、性能最好、应用最广、最有发展前途的电机调速技术。因此本文以采用变频器和PLC 组合构成系统的方式，以某居民小区水泵电动机控制系统为对象，逐步阐明如何实
4、现水压恒定供水。主要进行了控制系统的主电路设计，控制电路设计。对输入输出点进行了统计，共有13个输入输出点，根据PLC的选型原则，设备选用了在生产中应用最为广泛的西门子公司生产的S7-200系列(CPU222)的PLC和MM430泵类专用的变频器，利用变频器的本身自有的软启动功能实现水泵电机的启动。在控制过程中，电控系统由S7-200完成，PID控制由变频器的内置PID控制方式完成，根据控制系统软硬件设计和控制要求，结合变频器的功能参数表预置了相关的参数。在介绍了PLC的编程方法的基础上，选用了适合初学者的逻辑代数编程，写出了恒压变频供水的逻辑代数，并设计了梯形图。最后对恒压供水进行了经济效益
5、分析，分析的结果表明具有明显的节能效益。关键词：恒压供水，变频调速，PLC，设计ABSTRACTAs Chinas social and economic development, urban construction and development very quickly, but also the construction of infrastructure facilities has put forward higher requirements. City water supply system construction is one of the important aspect
6、s of the water supply reliability and stability, the economy of a direct impact on the users normal work and life. As people on the water quality and water supply systems in the continuous improvement of reliability requirements, the use of advanced automation technology, control technology and comm
7、unication technology, design a high-performance, high-energy, water supply plants to adapt to the complex environment of constant pressure water supply Systems become an inevitable trend. Firstly, according to the operation of pipeline and pump characteristic curve illustrates the energy supply syst
8、em frequency control theory; detailed analysis of the principle of variable frequency and constant pressure water supply system of the structure, through research and comparison, concluded: frequency modulation Speed is a benefit on todays international, highest performance, most widely, the most pr
9、omising of the motor speed control technology. This article combined to constitute a frequency converter and PLC systems approach to a residential area for the object pump motor control system, step by step to clarify how to achieve constant pressure water supply. Mainly for the control system desig
10、n of the main circuit, control circuit design. The input and output points to the statistics, a total of 13 input and output, the PLC in accordance with the principle of selection, equipment selection in the production of the most widely produced by Siemens S7-200 series (CPU222) of the PLC and pump
11、s for MM430 The converter, using its own frequency converter itself to achieve the soft-start the pump motor launch. In the control process, the electronic control system completed by the S7-200, PID control by the converter built-in PID control manner, in accordance with control system software and
12、 hardware design and control requirements, combining the functions of converter table preset parameters of the relevant parameters. After the introduction of the PLC programming methods, based on the choice of the logic of algebra for beginners programming, the constant pressure to write the logic o
13、f algebra frequency of water supply and design of the ladder .The results show that the correctness of the design process. Finally, constant pressure water supply to an economic analysis, analysis showed that a significant energy saving benefits.Key words: Water Supply Frequency Control PLC design显示
14、对应的拉丁字符的拼音字典可翻译 50 多种语言 s t Cmo ests? escargots Vr s snill hello . Ich bin vierzig Jahre alt ! Wie bitte? Wie heien Sie? haydi gidelim miracoloso rouge Wie gehts? hoje est ensolarado Je ne sais pas ! dti nazdar! Je parle un petit peu franais. Pardon ? Buongiorno Principessa! Hjelp! mijn vriend La vo
15、iture Es ist sehr interessant!使用“Google 翻译”，您还可以：绪论随着社会经济的迅速发展，水对人们的生活和工业生产越来越重要，人们对供水的质量和安全可靠性的要求不断提高。而用户的用水量是不断变化的，导致供水不足或供水过剩的情况时有发生。而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水压力上，即用水多而供水少，则压力低；用水少而供水多，则压力大。保持供水压力的恒定，可使供水和用水之间保持平衡，即用水多时供水也多，用水少时供水也少，从而提高了供水的质量。人民生活水平的日趋提高，新技术和先进设备不断地应用 ，使给供水设计得到了发展的机遇，当前住宅建筑的小区规划趋向于更具人性
16、化的多层次住宅组合，不再仅仅追求立面和平面的美观和合理，而是追求空间上布局的流畅和设计中贯彻以人为本的理念，特别是在市场经济的浪潮中，力求土地使用效率的最大化。于是选择一种符合各方面规范、卫生安全而又经济合理的楼宇恒压供水方式，对我们给供水设计带来了新的挑战 。变频恒压供水是在变频调速技术的发展之后逐渐发展起来的。目前国外的恒压供水系统变频器成熟可靠，恒压控制技术先进。国外变频供水系统在设计时主要采用一台变频器只带一台水泵机组的方式。这种方式运行安全可靠，变压方式更灵活。此方式的缺点必是电机数量和变频的数量一样多，投资成本高。目前国内有不少公司在从事进行变频恒压供水的研制推广，国产变频器主要采
17、用进口元件组装或直接进口国外变频器，结合PLC 或PID调节器实现恒压供水，在小容量、控制要求低的变频供水领域，国产变频器发展较快，并以其成本低廉的优势占领了相当部分小容量变频恒压供水市场。但在大功率大容量变频器上，国产变频器有待于进一步改进和完善。1 变频恒压供水系统介绍1.1 变频恒压供水系统意义和目的变频调速恒压供水技术以其节能、安全、供水高品质等优点，得到了广泛应用，恒压供水调速系统可依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，保持水恒定以满足用水要求，是当今先进、合理的节能型供水系统，在短短几年内，调速恒压供水系统经历了一个逐步完善的发展过程，早期的单泵调速恒压系统逐渐被多泵系统所代替，
18、投资更为节省，运行效率更高，成为主导产品。自从通用变频器问世以来，变频调速技术在各个领域得到了广泛应用。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，使我国供水调速系统实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量变化时保持水压恒定以满足用水要求，是当今最先进、最合理的节能型供水系统。恒压供水系统对于某些工业或特殊用户是非常重要的。例如在某些生产过程中，若自来水供水因故压力不足或短时断水，可能影响产品质量，严重时使产品报废和设备损坏。又如发生火灾时，若供水压力不足或者无水供应，不能迅速灭火，可能引起重大经济损失和人员伤亡。把先进的自动化技术、通讯技术、网络
19、技术等应用到供水领域，成为对供水企业新的要求。在大力提倡节约能源的今天，研究高性能、经济型的恒压供水监控系统。所以，对于某些用水区提高劳动生产率、降低能耗、信息共享，采用恒压供水系统，具有较大的经济和社会意义。1.2 变频恒压供水系统的优点 相对与传统的加压供水方式，变频恒压供水系统的优点突出的体现在以下几个方面： (1) 高效节能 变频恒压供水系统的最显著优点就是节约电能，节能量通常在10-40%。从单台水泵的节能来看，流量越小，节能量越大。 (2) 恒压供水 变频恒压供水系统实现了系统供水压力稳定而流量可在大范围内连续变化，从而可以保证用户任何时候的用水压力，不会出现在用水高峰期热水器不能
20、正常使用的情况。 (3) 安全卫生 系统实行闭环供水后，用户的水全部由管道直接供给，取消了水塔、天面水池、气压罐等设施，避免了用水的“二次污染”，取消了水池定期清理的工作。 (4) 自动运行、管理简便 新型的小区变频恒压供水系统具备了过流、过压、欠压、欠相、短路保护、瞬时停电保护、过载、失速保护、低液位保护、主泵定时轮换控制、密码设定等功能，功能完善，全自动控制，自动运行，泵房不设岗位，只需派人定期检查、保养。(5) 延长设备寿命、保护电网稳定 使用变频器后，机泵的转速不再是长期维持额定转速运行，减少了机械磨损，降低了机泵故障率，而且主泵定时轮换控制功能自动定时轮换主泵运行，保证各泵磨损均匀且
21、不锈死，延长了机泵使用寿命。变频器的无级调速运行，实现了机泵软启动，避免了电机开停时的大电流对电机线圈和电网的冲击，消除了水泵的水锤效应。2 变频恒压供水的理论分析2.1 水泵的工作原理供水所用水泵主要是离心泵，普通离心泵如图2.1所示，叶轮安装在泵2内，并紧固在泵轴3上，泵轴由电机直接带动，泵壳中央有一液体吸入口4与吸入管5连接，液体经底阀6和吸入管进入泵内，泵壳上的液体排出口8与排出管9连接。在泵启动前，泵壳内灌满被输送的液体:启动后，叶轮由轴带动高速转动，叶片间的液体也必须随着转动。在离心力的作用下，液体从叶轮中心被抛向外缘并获得能量，以高速离开叶轮外缘进入泵壳。在蜗壳中，液体由于流道的
22、逐渐扩大而减速，又将部分动能转变为静压能，最后以较高的压力流入排出管道，送至需要场所。液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成了一定的真空，由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力，液体便被连续压入叶轮中。可见，只要叶轮不断地转动，液体便会不断地被吸入和排出。图2-1 离心泵结构示意图2.2 供水电机的搭配供水电机驱动离心泵运行，和离心泵共同组成了供水系统的整体，电机的配置主要以水泵供水负载来决定。电动机的功率应根据生产机械所需要的功率来选择，尽量使电动机在额定负载下运行。选择时应注意以下两点:(1) 如果电动机功率选得过小，就会出现“小马拉大车”现象，造成电动机长期过载，使其绝缘因发热而损坏
23、，甚至电动机被烧毁。(2) 如果电动机功率选得过大，就会出现“大马拉小车”现象，其输出机械功率不能得到充分利用，功率因数和效率都不高，不但对用户和电网不利，而且还会造成电能浪费。因此，要正确选择电动机的功率， 对恒定负载连续工作方式，如果知道负载的功率(生产机械轴上的功率)（kW），可按式(2-1)计算所需电动机的功率(kW)： (2-1)式中，为生产机械的效率，为电动机的效率，即传动效率。按上式求出的功率，不一定与产品功率相同。因此，所选电动机的额定功率应等于或稍大于计算所得的功率。2.3 恒压供水系统的能耗分析在供水系统中，最根本的控制对象是流量。因此，要讨论节能问题，必须从考察调节流量的
24、方法入手。常见的方法有阀门控制法和转速控制法两种。供水系统中对水压流量的控制，传统上采用阀门调节实现。由于水泵的轴功率与转速的立方成正比，因此水泵用变频器来调节转速能实现压力或流量的自动控制，同时可获得大量节能。闭环恒压供水系统正越来越多地取代高位水箱、水塔等设施及阀门调节。(1) 阀门控制法：通过关小或开大阀门来调节流量，而转速保持不变。阀门控制法的实质是水泵本身的供水能力不变，而是通过改变水路中的阻力大小来强行改变流量，以适应用户对流量的要求。这时，管阻特性将随阀门开度的改变而改变，但是扬程特性不变。如图2-2所示，设用户所需流量QX为额定流量的60%(即QX=60%QN)。当通过关小阀门
25、来实现时，管阻特性将改变为曲线，而扬程特性则仍为曲线，故供水系统的工作点移至E点，这时，流量减小为QE(=Qx)；扬程增加为HE；供水功率PC与面积ODEJ成正比。 图2-2 调节流量的方法与比较(2) 恒压控制法：即通过改变水泵的转速来调节流量，而阀门开度保持不变，也称为转速控制法。转速控制法的实质是通过改变水泵的供水能力来适应用户对流量的要求。当水泵的额定转速改变时，扬程特性将随之改变，而管阻特性不变。以用户所需流量等于60%Qn为例，当通过降低转速使得Qx=60%Qn时，扬程特性仍为曲线，故工作点移向C点。这时流量减小为QE（=Qx），扬程减小为Hc，供水功率PC与面积0DCK成正比。比
26、较上述两种调节流量的方法可以看出，在所需流量小于额定流量(Qx用水需求QU，则压力上升（P）；如：供水能力QG用水需求QU，则压力上升（P）；如：供水能力QG=用水需求QU，则压力上升（P不变）。可见，供水能力与用水需求之间的矛盾具体地反映在流体压力的变化上。从而，压力就成为了用来作为控制流量大小的参变量。就是说，保持供水系统中某处的压力的恒定，也就保证了使该处的供水能力和用水流量处于平衡状态，恰到好处地满足了用户所需的用水流量，这就是恒压供水所要达到的目的。为了变频器不跳闸保护，现场使用当中的许多变频器加减速时间的设置过长，它所带来的问题很容易被设备外表的正常而掩盖，但是变频器达不到最佳运行
27、状态。所以现场使用时要根据所驱动的负载性质不同，测试出负载的允许最短加减速时间，进行设定。对于水泵电机，加减速时间的选择在0.2-20秒之间。2.4 供水系统的安全性问题2.4.1 水锤效应影响供水系统安全性的一大因素便是水锤效应，所谓的水锤效应就是在极短时间内，因水流量的急巨变化，引起在管道的压强过高或过低的冲击，并产生空化现象，使管道受压产生噪声，犹如锤子敲击管子一样的现象。水锤效应具有极大的破坏性，压强过高，将引起管道的破裂，反之，压强过低又会导致管道的瘪塌。此外，水锤效应也可能破坏阀门和固定件。在直接停机时，供水系统的水头将克服电动机的惯性而使系统急剧地停止。这也同样会引起压力冲击和水
28、锤效应。2.4.2 水锤效应的产生原因产生水锤效应的根本原因，是在启动和制动过程中的动态转矩太大.在启动过程中，异步电动机和水泵的机械特性如图2-3a所示，图中曲线1是异步电动机的机械特性，曲线2是水泵的机械特性，阴影部分是动态转矩TJ(即两者之差)。 （a）全压启动 （b）变频启动图2-3 水泵的全压启动与变频启动在拖动系统中，决定加速过程的是动态转矩 由图2-3a可知，水泵在直接启动过程中，拖动系统动态转矩写的大小如阴影部分所示，是很大的。所以，加速过程很快。2.4.3 水锤效应的消除采用了变频调速后，可以通过对升速时间的预置来延长启动过程，使动态转矩大为减小，如图2-3b中所示。图中，曲
29、线簇1是异步电动机在不同频率下的机械特性，曲线2是水泵的机械特性，中间的锯齿状线是升速过程中的动态转矩(即不同频率时电动机机械特性与水泵机械特性之差)。在停机过程中，同样可以通过对降速时间的预置来延长停机过程，使动态转矩大为减小，从而彻底消除了水锤效应。2.4.4 延长水泵寿命的其他因素水锤效应的消除，无疑可大大延长水泵及管道系统的寿命。此外，由于水泵平均转速下降、工作过程中平均转矩减小的原因，使:(1) 叶片承受的应力大为减小。(2) 轴承的磨损也大为减小。所以，采用了变频调速以后，水泵的工作寿命将大大延长。3 变频恒压供水控制系统硬件的设计3.1 变频恒压供水控制系统的构成方案从变频恒压供
30、水的原理分析可知，该系统主要有压力传感器、压力变送器、变频器、恒压控制单元、水泵机组以及低压电器组成。系统主要的设计任务是利用恒压控制单元使变频器控制一台水泵或循环控制多台水泵，实现管网水压的恒定和水泵电机的软启动以及变频水泵与工频水泵的切换，同时还要能对运行数据进行传输。根据系统的设计任务要求，结合系统的使用场所，本次设计采用通用变频器+PLC(包括变频控制、调节器控制)+人机界面+压力传感器的构成方案。系统的构成框图如图3-1所示。图3-1 系统构成框图这种控制方式灵活方便。具有良好的通信接口，可以方便地与其他的系统进行数据交换；通用性强，由于PLC产品的系列化和模块化，用户可灵活组成各种
31、规模和要求不同控制系统。在硬件设计上，只需确定PLC的硬件配置和变频器的外部接线，当控制要求发生改变时，可以方便地通过PC机来改变存贮器中的控制程序，所以现场调试方便。同时由于PLC的抗干扰能力强、可靠性高，因此系统的可靠性大大提高。因此该系统能适用于各类不同要求的恒压供水场合，并且与供水机组的容量大小无关。3.2 变频恒压供水系统的控制方案变频恒压供水系统的控制方案有多种，有1台变频器控制一台水泵的简单控制方案，也有一台变频器控制几台水泵的方案，下面重点介绍一台变频器控制几台水泵的特点。利用单台变频器控制多台水泵的控制方案适用于大多数供水系统，是目前应用中比较先进的一种方案。下面以单台变频器
32、控制2台水泵的方案来说明。该控制方案的控制原理如图3-2所示。1号泵变频运行2号泵停止1号泵变频运行2号泵工频运行1号泵工频运行2号泵变频运行1号泵停止2号泵变频运行1243图3-2 控制原理框图 控制系统的工作原理如下:根据系统用水量的变化，控制系统控制2台水泵按12341的顺序运行，以保证正常供水。开始工作时，系统用水量不多，只有1号泵在变频器控制下运行，2号泵处于停止状态，控制系统处于状态1。当用水量增加，变频器输出频率增加，则1号泵电机的转速也增加，当变频器增加到最高输出频率时，表示只有1台水泵工作已不能满足系统用水的要求，此时，通过控制系统，1号泵从变频器电源转换到普通的交流电源，而
33、变频器电源启动2号泵电机，控制系统处于状态2。当系统用水高峰过后，用水量减少时，变频器输出频率减小，若减至设定频率时，表示只有1台水泵工作已能满足系统用水的要求，此时，通过控制系统，可将1号泵电机停运，2号泵电机仍由变频器电源供电，这时控制系统处于状态3。当用水量再次增加，变频器输出频率增加，则2号泵电机的转速也增加，当变频器增加到最高输出频率时，表示只有1台水泵工作已不能满足系统用水的要求，此时，通过控制系统的控制，2号泵从变频器电源转换到普通的交流电源，而变频器电源启动1号泵电机，控制系统处于状态4。当控制系统处于状态4时，用水量减少，变频器输出频率减小，若减至设定频率时，表示只有1台水泵
34、工作已能满足系统用水的要求，此时，通过控制系统的控制，可将2号泵电机停运，1号泵电机仍由变频器供电，这时，控制系统又回到了状态1。如此循环往复的工作，以满足系统用水的需要。3.3 参数的计算与供水设备选型3.3.1 水泵的参数计算与型号的选择查阅相关资料假设用水量标准为0.19/人日。每小时最大用水量为175.00/h。根据10层楼高度35m，计算得 P =（0.08+0.04楼层数）MPa=0.48MPa 可确定设置供水压力值为0.48MPa。最后确定水泵型号为100DL3，共3台(其中一台做备用)，水泵自带电动机功率为30kW。3.3.2 变频器的选择 本系统选用SIEMENS MM430
35、风机水泵型变频器，额定电压为380V500V，额定功率35kW。MicroMaster430系列变频器是全新一代标准变频器中的风机和泵类变转矩负载专家，功率范围7.5kW至250Kw。它由微处理器控制，并采用IGBT作为功率组件：运行可靠、功能多样；脉冲调制频率可调，电动机运行噪声低；牢固的EMC设计；具有多个继电器输出；具有多个模拟量输出；6个带隔离的数字输入，可切换为PNPNPN；2个模拟量输入：AINl： 010V、O一20mA ，AIN2： 010V、020mA； BiCo(二进制互联)技术。(1) MM430变频器介绍MciorMaster430变频器的端子接口分布如图3-3所示。图
36、3-3 MM430 端子接口分布图(2) 端子功能介绍各端子的功能如表3-1所示。表3-1 端子功能表引脚序号引脚名称功能引脚序号引脚名称功能1+10V电源电压12AOUT1+模拟输出12013AOUT1-3AIN1+模拟输入114PTCA4AIN1-15PTCB5DINN1数字输入16DIN5数字输入6DINN217DIN67DINN326AOUT2+模拟输出28DINN427AOUT2-9+24V电源电压28PERS-48510AIN2+模拟输入229P+11AIN2-30P-18RL1-A输出继电器的触头22RL2-C输出继电器的触头19RL1-B23RL3-A20RL1-C24RL3-
37、B21RL2-B25RL3-C3.3.3 压力传感器的选择CYYB-120系列压力变送器为两线制420mA电流信号输出产品。它采用CYYB-105系列压力传感器的压力敏感元件。经后续电路给电桥供电，并对输出信号进行放大、温度补偿及非线性修正、V/I变换等处理，对供电电压要求宽松，具有420mA标准信号输出。一对导线同时用于电源供电及信号传输，输出信号与环路导线电阻无关，抗干扰性强、便于电缆铺设及远距离传输，与数字显示仪表、A/D转换器及计算机数据采集系统连接方便。CYYB-120系列压力变送器新增加了全密封结构带现场数字显示的隔爆型产品。可广泛应用于航空航天、科学试验、石油化工、制冷设备、污水
38、处理、工程机械等液压系统产品及所有压力测控领域。主要特点：（1）高稳定性、高精度、宽的工作温度范围；（2）抗冲击、耐震动、体积小、防水；（3）标准信号输出、良好的互换性、抗干扰性强；（4）最具有竞争力的价格。3.3.4 水位传感器的选择SL980-投入式液位变送器，广泛用于储水池、污水池、水井、水箱的水位测量，油池、油罐的油位测量，江河湖海的深度测量。接受与液体深度成正比的液压信号，并将其转换为开关量输出，送给计算机、记录仪、调节仪或变频调节系统以实现液位的全自动控制。主要特点是：安装简单，精度高，可靠性高，性能稳定，能实现自身保护等。3.3.5 其他低压电器的选择(1) 断路器的选择1），选
39、择。断路器具有隔离,过电流及欠电压等保护功能,当变频器的输入侧发生短路或电源电压过低等故障时,可迅速进行保护。考虑变频器允许的过载能力为150%，时间为1min。所以为了避免错误动作，断路器的额定电流应选（A）式中为变频器的额定输出电流。所以，选90A。 2) 断路器选择。在电动机要求实现工频和变频切换驱动的电路中，断路器应按电动机在工频下起动电流来考虑，断路器的额定电流应选(A)式中为电动机的额定电流，=60A。所以选160A。 (2) 接触器的选择接触器的选择应考虑到电动机在工频下的起动情况，其触点电流通常可按电动机的额定电流再加大一个档次来选择，由于电动机的额定电流为60A，所以接触器的
40、触点电流选70A即可。3.4 PLC的选型3.4.1 I/O点的统计PLC一般采用循环扫描方式工作。当PLC上电后，首先进行初始化处理，包括清除I/O及内部辅助继电器、复位所有定时器、检查I/O单元的连接等。开始运行之后，串行地执行存贮器中的程序，最后将运算结果集中输出。这个过程可以分为五个阶段：自诊断阶段、通信处理阶段、输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段。恒压变频供水控制系统的输入输出点的统计如表3-2所示。表3-2 I/O统计表输入器件输出器件编号符号名称编号符号名称1SB1启动1KM11#泵变频2SB2停止2KM22#泵变频3S1液位传感器3KM31#泵工频4S2变频器达到上限4K
41、M42#泵工频5S3变频器达到下限5KM5备用泵工频6S41#水泵故障6L1报警指示灯7S52#水泵故障8SS6变频器故障3.4.2 PLC选型的基本原则这是PLC应用设计中很重要的一步，目前，国内外生产的PLC种类很多，在选用PLC时应考虑以下几个方面。（1）规模要适当；（2）功能要相当，结构要合理；（3）输入，输出功能及负载能力的选择要正确；根据以上原则，这次设计选择西门子S7-200系列的CPU222AC/DC。3.4.3 I/O的分配根据功能要求和工艺流程，我们统一了I/O接点的分配，分配表如表3-3所示。根据PLC口的分配，系统的控制要求以及合理利用I/O口的原则。表3-3 I/O分
42、配表输入器件输出器件I0.0启动（SB0）Q0.0驱动KM1（1#泵变频）I0.1停止（SB1）Q0.1驱动KM2（2#泵变频）I0.2液位传感器Q0.2驱动KM3（1#泵工频）I0.3变频器达到上限Q0.3驱动KM4（2#泵工频）I0.4变频器达到下限Q0.4驱动KM5（备用泵工频）I0.51#水泵故障Q0.5报警指示灯I0.62#水泵故障I0.7变频器故障3.5 系统硬件线路设计 供水系统主电路设计如图3-4所示，采用了一台变频器同时连接两台电动机，所以必须确保开关KM1和KM2电气连锁，连锁功能由软件和硬件实现。在变频水泵出现问题或紧急情况下，可以起用备用水泵。系统的控制线路如图3-5所
43、示。 图3-4 主电路图图3-5 控制线路图3.6 PID参数的预置由于SIEMENS MM430变频器自带了PID模块，我们不需要进行PID调节器的设计，只需进行简单的参数设置就可以了。首先将设置模拟输入的DIP开关1拨到ON位置，选择为420mA输入，将DIP开关2拨到OFF位置选择电动机的频率，OFF位置为50Hz。其它参数的设置如表3-4所示。表3-4 MM430参数预置表参数名称参数名称P0003=2用户访问级别为专家级P2255=100PID的增益系数P0004=22参数滤过，选择PID应用宏P2256=100PID微调信号的增益系数P0700=2选择命令源，选择为端子控制P225
44、7=10SPID设定值的斜坡加速时间P1000=2频率设定选择为模拟设定值P2258=10SPID设定值的斜坡减速时间P1080=5Hz最小频率R2260=100%显示PID的总设定值P1082=50Hz最大频率R2261=3SPID设定值的滤波时间常数P2200=1闭环控制选择，PID功能有效R2262=100%显示滤波后的PID设定值P2231=1允许存储P2240的设定值P2265=3SPID反馈立场拨时间常数P2240=75%键盘给定的PID设定值P2267=100PID反馈信号的上限值P2253=2250:0选择P2240的值作为PID给定P2268=0PID反馈信号的下限值P2250=100%显示P2240的设定值输出P2269=100%PID反馈信号的增益P2254=0.0缺省值，对微调信号没有选择P2291=100PID输出的上限P2292=0.00PID输出的下限P2280=3.00PID的比例增益系数P2285=7.00SPI
