畢業(yè)論文-plc在高樓恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 COM1， 202~203接變頻器的 DI1~DI2，變頻器的 RO1的常開點接到 PLC的 ， R02的常開觸點接到 PLC的 。 本系統(tǒng)的電氣控制線路的電路圖中， SA為手動 /自動轉(zhuǎn)換開關(guān)， KA為手動 /自動中間繼電器，打開 1位置為手動狀態(tài)，打開 2位置為自動狀態(tài)，同時 KA吸合。在手動狀態(tài)，可以按動 SB1~SB6控制三臺泵的起停。在自動狀態(tài)時，系統(tǒng)根據(jù) PLC的程序運行，自動控制泵的起停。 HL1~HL8為各種運行指示燈。中間繼電器 KA的常開觸點接 I03，控制自動狀態(tài) 時的起動。中間繼電器的KA的三個常閉觸點接在三臺泵的手動控制電路上，控制三臺泵的手動運行。在自動狀態(tài)時，三臺泵在 PLC的控制下能夠有序而平穩(wěn)地切換、運行。 KH1， KH2， KH3為三臺泵的熱繼電器的常閉觸點，可對電機進行過流保護。 在主程序中， T56， T57為變頻器頻率上、下限到達濾波時間繼電器，主要用于穩(wěn)定系統(tǒng)， VB200為變頻泵的泵號， VB201為工頻運行泵的總臺數(shù)， VD260為倒泵時間存儲器。 16 第四章 PLC選型分析 系統(tǒng)選用了西門子公司的 S7200PLC，輔以輸入 /輸出擴展模塊組成，主要檢測元件有光電開關(guān)、壓力檢測開關(guān)，共計 12個輸入信號。執(zhí)行部件有電機、變頻挑速器、聲光報警器，共 3個輸出點。 PLC主要完成現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換、存儲、報警、控制變頻器直接驅(qū)動，進行恒壓控制，變頻器的起動、停止分為手動和 PLC控制。控制面板上設(shè)有一個手動 /自動轉(zhuǎn)換開關(guān)， PLC對該開關(guān)的狀態(tài)實時檢測，當選擇手動功能時。 PLC只進行檢測報警，由人工通過面板上的按狃和開關(guān)進行水泵的起、停和切換。當選擇自動功能時，所有控制、報警均由 PLC完成。 為方便調(diào)試的編 程，系統(tǒng)控制器采用模塊化編程，主要由手動運行模塊、自動運行模塊和故障診斷與報警模塊組成。 （ 1）手動運行模塊 當系統(tǒng)處于手動運行時， PLC只接收個電路保護信號和各傳感器信號，并由此判斷各工作水泵的運行狀態(tài)，在出現(xiàn)故障的情況下，輸出報警信號。水泵的起、停和切換由人工通過面板上的按狃和開關(guān)來實現(xiàn)。 （ 2）自動運行模塊 自動運行模塊包括系統(tǒng)的初始話、開關(guān)命令的檢測、數(shù)據(jù)采集子程序、控制量運算子程序、置初值子程序、電機控制子程序等。 電機控制子程序完成對 3臺水泵的運行和停止控制。由于變頻器 的輸出頻率與水泵的運轉(zhuǎn)速度直接相關(guān)，用水量大時，變頻器輸出頻率升高，水泵的運水速度大；用水量小時，頻率降低，水泵的運水速度小。因此程序根據(jù)變頻器的輸出頻率的大小就可以判斷和控制水泵的工作狀態(tài)。當頻率上升到 50HZ（即水泵全速運轉(zhuǎn)時）仍不能滿足供水需要時，則 PLC自動將第一臺泵切換到工頻運行；第 2臺由變頻器供電投入運行，如果第二臺泵電機達到滿轉(zhuǎn)速時仍不能滿足供水要求，則 PLC自動將第二臺泵切換到工頻運行，第 3臺泵由變頻器供電投入運行，依次規(guī)律逐個投入運行；當 2臺泵都處于工頻全速運行方式，第 3臺泵處于變頻運行工 作方式時，如果此時用水量減小，變頻器輸出頻率下降，當頻率到達一定的下限 Fmin時，供水量仍大于用水量，則系統(tǒng)自動將第二臺泵停止運行，依次類推。 17 I/O分配 輸 入 功 能 輸 出 功 能 變頻器高頻到達 R01 KM1（ 1電機接變頻器） 變頻器低頻到達 R02 KM2（ 1電機接工頻電源） 起動 KM3（ 1電機接變頻器） KM4（ 2電機接工頻電源） KM5（ 3電 機接工頻電源） KM6（ 3電機接工頻電源） 水池水位下限信號 DCOM1— DI1 DCOM1— DI2 PLC的主要技術(shù)條件分析 本系統(tǒng)由 SEIMENSS7200的 CPU224， ABB ACS400系列 PID調(diào)節(jié)器組成。利用變頻器的兩個可編程繼電器輸出端口 R01和 R02進行功能設(shè)定。當變頻器達到最高頻率時，R01的常開觸點 RO1BRO1C閉合：當變頻器達到最低頻率時， RO2的常開觸點 RO2BRO2C閉合 。可以此作為 CPU224的輸入信號，判斷是否進行加泵和切泵。為了節(jié)省成本，不采用 SEIMEN的 EM235擴展模塊，而采用具有模擬量輸入和模擬量輸出的 PID調(diào)節(jié)器，將壓力傳感器的信號（ 4~20mA或 0~5V）送給調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器再將模擬量輸出給變頻器進行頻率調(diào)節(jié)。 18 PID應(yīng)用及介紹 變頻器的運轉(zhuǎn)頻率是如何確定的呢？ 首先，通過安裝在出水管網(wǎng)上的壓力變送器，將壓力信號轉(zhuǎn)換成標準的 DC4～ 20mA的模擬量信號送入 PID調(diào)節(jié)器 。然后，經(jīng) PID儀表將壓力設(shè)定值與壓力反饋值進行比較計算 后， PID儀表輸出一個執(zhí)行值作為變頻器的頻率給定值，由變頻器控制電機水泵的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)管網(wǎng)出口處供水壓力，達到恒壓供水目的。若是通過 HMI設(shè)定壓力值，那么，實際管網(wǎng)壓力反饋的模擬量信號就要進入PLC模擬量輸入端口，通過用戶 PLC程序來完成設(shè)定值與實際值的比較計算，根據(jù)差值大小來決定每次執(zhí)行值調(diào)節(jié)的頻度與幅度 (解決好調(diào)節(jié)頻度與調(diào)節(jié)幅度的問題是保障管網(wǎng)壓力穩(wěn)定的關(guān)鍵所在，也是避免系統(tǒng)振蕩的關(guān)鍵技術(shù)所在 )，從而達到改變變頻器的給定頻率，實現(xiàn)實時調(diào)速的目的。 PID閉環(huán)控制原理和控制接線圖如圖 1所示 。 圖 1（ a） 表示了 多泵循環(huán)變頻恒壓供水系統(tǒng)壓力閉環(huán) PID控制原理，圖 1（ a） 表示了具體的 PID閉環(huán)控制實現(xiàn)方法 :線路連接圖。當壓力設(shè)定值大于壓力實際值時， PID儀表將通過增加模擬量輸出值來加速水泵電機的運行 。當壓力設(shè)定值小于實際壓力值時， PID儀表將通過減小模擬量輸出值來降低水泵電機的運行 。PID儀表將不斷地通過改變模擬量輸出值的大小來調(diào)節(jié) 水泵電機的轉(zhuǎn)速，從而達到供水管網(wǎng)壓力恒定的目的。 19 當 PID儀表的模擬量輸出值達到最大且管網(wǎng)壓力仍處于壓力下限狀態(tài)時 (通過修改 PID儀表的正負偏差值的大小來設(shè)定上下限報警點 )，利用 PLC程序開始計時，在計時時間到后 (計時的目的是為了對該報警信號的穩(wěn)定性確認，避免增減投運臺數(shù)的頻繁動作或錯誤判斷動作 )， PLC將作出一系列動作命令來實現(xiàn)當前狀態(tài)向下一個狀態(tài)的遷移，必須指出的是在每次狀態(tài)遷移時，首先應(yīng)斷開變頻器起動信號后再斷開變頻器與電機間的變頻方式接觸器，并且變頻器停止方式參數(shù)最好設(shè)置為 “ 自由停車 ” 方式， 若動作執(zhí)行順序相反 ， 將會造成變頻器故障或損壞。在變頻工作方式向工頻工作方式轉(zhuǎn)換過程中，當斷開變頻接觸器后應(yīng)在盡量短的時間內(nèi)完成工頻工作方式的投入，否則，當電機轉(zhuǎn)速降到一定程度后就會產(chǎn)生起動沖擊。同樣，當 PID儀表的模擬量輸出值達到最小且管網(wǎng)壓力仍處于壓力上限狀態(tài)時， PLC程序開始計時，計時時間到后， PLC將完成當前狀態(tài)向上一個狀態(tài)的遷移，通常要設(shè)置一個最低輸出頻率下限的變頻器參數(shù)，一般取 15Hz～ 20Hz，這樣20 做一方面是為了避免電機在低頻狀態(tài)下可能的失速現(xiàn)象和電機長時間低頻運行的溫升問題，另一方面也是為了減 少頻繁狀態(tài)遷移帶來的系統(tǒng)振蕩。 21 PID計算 PID運算電路如圖 2所示。 線性集成放大器的輸入阻抗為： （ 1） 反饋阻抗為： （ 2） 若線性集成元件為理想情 況，其輸出為： （ 3） 對上式進行拉氏變換可得： （ 4） 令 ，則： （ 5） 由上式可見，此圖實現(xiàn)了 PID功能。 22 對于多泵循環(huán)變頻恒壓供水系統(tǒng)來說，其在正常條件下的狀態(tài)數(shù)滿足以下公式 : 式中， Sn為正常狀態(tài)總數(shù)， n為多泵循環(huán)系統(tǒng)的泵的臺數(shù) 。 式 (1)表達了正常狀態(tài)與泵的臺數(shù)的關(guān)系以及各個狀態(tài)之間相互遷移的條件，它是一個典型的多入口多出口狀態(tài)遷移圖，控制邏輯較為復(fù)雜。其他諸如指定某臺電機處于檢修狀態(tài)所增加的 (n1)2個狀態(tài)還必須在應(yīng)用程序設(shè)計中加以體現(xiàn)。因此，可以肯定地說，多泵循環(huán)控制系統(tǒng)的程序規(guī)模至少隨著泵的臺數(shù)的增加而成平方級增長。考慮到各種其他外部條件的因素，實際上程序規(guī)模可能會達到 : 23 第五章 結(jié)束語 通過以上各部分的分析與描述可知，在進行控制系統(tǒng)設(shè)計之前，必須調(diào)查清楚用戶的需求，然后綜合考慮各需求之間的關(guān)系和處理方法。 變頻器選擇 ABB公司的產(chǎn)品， IG5或 IS5或 IH等，它不僅完全具備控制系統(tǒng)對其功能的需求，而且具有較高的可靠性和性價比。 基于 PLC控制的多泵循環(huán)變頻恒壓供水系統(tǒng)采用 PLC的開關(guān)量輸入 /輸出方式來控制電機的起動與停止、狀態(tài)遷移、檢修與故障處理等功能，通過 PID儀表、壓力變送器來實現(xiàn)變頻驅(qū)動電機水泵的速度調(diào) 節(jié) (當然也可以通過觸摸屏和模擬量輸入輸出混合模塊來實現(xiàn)變頻速度調(diào)節(jié) )，從而達到恒壓供水的目的。控制系統(tǒng)在程序設(shè)計時充分考慮到負載均衡性原則，采取 “ 先 開 先 停 ” 的排隊策略，執(zhí)行變頻方式輪值，確保各泵使用率基本均衡。 變頻恒壓供水一改以往的定量供給方式，首次實現(xiàn) “ 按需分配 ” 原則，因此變頻恒壓供水方式與工頻控制方式相比，不僅具有上面所述功能優(yōu)點，而且同樣具備很好的節(jié)能效果，在以往的工程中通常節(jié)電率達到 20%以上。 通過這幾個月畢業(yè)設(shè)計的學習，我深深的感受到 PLC在社會上的應(yīng)用，也充分的讓我明白在當今這個競爭 激烈的社會，只有自己不斷的學習，你才不會被這個社會所淘汰，只有我們堅持一個信念 要勇往直前，不怕艱苦，不斷的提升自己，超越自己，你才能成功 ! PLC在高樓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用！一方面它可以很方便的為客戶提供很好的服務(wù) ,另一方面它可以為社會節(jié)省大量的水資源，間接的在為國家省錢！今天的社會不像過去了，工業(yè)在飛速的發(fā)展，你不進步別人就會進步，反過來你就在退步，總之你要適應(yīng)這個社會，那樣你才能主宰你自己，才能為社會作出貢獻！ 24 參考文獻 [1] LG K120S編程手冊 [Z]. [2] LG IH變頻 器使用說明書 [Z]. [3] 王占奎 . 變頻調(diào)速應(yīng)用百例 [M]. 北京 :科學出版社 ,1999. [4]黃杭昌 .Profibus 在軟水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用 .MM 現(xiàn)代制造 .2022 [5]SIEMENS S7300 系統(tǒng)參考手冊 [6]陳在平，趙相賓 .可編程控制器技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 .北京：機械工業(yè)出版社 .2022 [7]陸錦軍 .鈉離子在軟化水系統(tǒng)的自動控制 .南通職業(yè)大學學報 .1999 [8]北京亞控科技發(fā)展有限公司 .組態(tài)王６ .５使用手冊［ Z］ .2022 [9]陳立定編電器控制與可編程控制器 華南理工大學 出版社 2022 [10]西門子公司 S7200可編程控制器手冊 2022 [11]張燕賓主編 變頻調(diào)速應(yīng)用實踐 機械工業(yè)出版社 2022 ag an employment tribunal clai Emloyment tribunals sort out disagreements between employers and employees. You may need to make a claim to an employment tribunal if: you don39。t agree with the disciplinary action yo