基于plc控制的恒壓供水系統設計畢業設計論文-資料下載頁

　　

【正文】 e(t)： ()()etyrt??經比例(P)、積分(I)和微分 (D)運算后通過線性組合構成控制量 u(t)，對被控對象進行控制，故稱 PID 控制器。系統由模擬 PID 控制器和被控對象組成，其控制系統原理框圖如圖 46 所示，圖中 u(t)為 PID 調節器輸出的調節量。北 京 航 空 航 天 大 學 畢 業 設 計 (論 文 ) 第 27 頁 r ( t )e ( t )比例積分++++u ( t )水泵 管網y ( t )－實際壓力給定壓力頻率轉速壓力變送器微分圖 46　PID 控制原理框圖PID 控制規律為： 1()()()()pdi etytKettT?????????式中：Kp 為比例系數；Ti 為積分時間常數；Td 為微分時間常數。相應的傳遞函數形式： ()1)PdiUsGKTsE??PID 控制器各環節的作用及調節規律如下：(1) 比例環節：成比例地反映控制系統偏差信號的作用，偏差 e(t)一旦產生，控制器立即產生控制作用，以減少偏差，但不能徹底消除系統偏差，系統偏差隨比例系數Kp 的增大而減少，比例系數過大將導致系統不穩定。(2) 積分環節：表明控制器的輸出與偏差持續的時間有關。只要偏差存在，控制就要發生改變，直到系統偏差為零。積分環節主要用于消除靜差，提高系統的無差度。積分作用的強弱取決于積分時間常數 Ti，Ti 越大，積分作用越弱，易引起系統超調量加大，反之則越強，易引起系統振蕩。(3) 微分環節：對偏差信號的變化趨勢做出反應，并能在偏差信號變得太大之前，在系統中引入一個有效的早期修正信號，從而加快系統的動作速度，減少調節時間。微分環節主要用來控制被調量的振蕩，減小超調量，加快系統響應時間，改善系統的動態特性。 系統的近似數學模型及參數取值由于變頻調速恒壓供水系統的控制對象是一個時變，非線性，遲滯，模型不穩定北 京 航 空 航 天 大 學 畢 業 設 計 (論 文 ) 第 28 頁的對象，很難得出精確的數學模型而只能近似等效。水泵由初始狀態向管網進行恒壓供水，供水管網從初始壓力開始啟動水泵運行，至管網壓力達到穩定要求時需經歷兩個過程：首先是水泵將水送到管網中，這個階段管網壓力基本保持初始壓力，這是一個純滯后的過程；其次是水泵將水充滿整個管網，壓力隨之逐漸增加直到穩定，這是一個大時間常數的慣性過程；由于系統中其他控制和檢測環節，如變頻環節、繼電控制轉換、壓力檢測等的時間常數和滯后時間與供水系統的時間常數和滯后時間相比可忽略不計，所以可等效為比例環節。因此，恒壓供水系統的數學模型可以近似成一個帶純滯后的一階慣性環節，即可以寫成： ()1sKeGT????式中：K 為系統的總增益，T 為系統的慣性時間常數， 為系統滯后時間。?本設計中的 PID 參數值采用恒壓供水系統行業中的經驗值，以省去繁瑣而不必的工程計算。取系統比例系數 Kc=，采樣時間 Ts=，積分時間 Ti=180min，微分時間取零值。北 京 航 空 航 天 大 學 畢 業 設 計 (論 文 ) 第 29 頁結論本文針對城市小區供水的特點，設計開發了一套基于 PLC 的變頻恒壓供水自動控制系統。該系統使用一臺變頻器實現多臺水泵電機的軟起動和調速，棄用原有的自耦降壓起動方式，同時水泵電機實現了自動控制。壓力變送器采樣后的管網壓力信號經過 PID 處理傳送給變頻器，變頻器根據壓力大小調節電機轉速，通過改變水泵性能曲線來實現水泵的流量調節，保證管網壓力恒定。該系統不但有效地保證了供水系統管網壓力恒定，而且使系統工作可靠、節能效果顯著、實現了全自動控制、且無二次污染。本設計主要經歷的工作如下：(1) 通過 PLC、變頻器實現對生活用水的恒壓控制。利用 PLC 實現對多泵切換的控制，通過變頻器實現對三相水泵電機的軟啟動，由電動機的變頻調速實現對水壓的調節。(2) 通過對控制過程和原理的分析，利用西門子 STEP7 MicroWIN 編程軟件設計了一個用于恒壓供水系統的程序，本程序包括順序控制主程序，初始化子程序和中斷子程序三部分。(3) 系統的運行仿真。通過本次畢業設計，不僅使我鞏固了對原有知識的掌握，還拓寬了我的知識面。在提高自己的同時，我也更加清楚的認識到自己的一些不足之處。比如：在硬件設備之間的連接，I/O 端口的分配，地址的分配這幾方面自己起初不是很了解，但經過這半年的自學，以及向老師、同學們請教，我對這些知識有了更深入的理解。通過這半年的實踐和學習，我學到了很多課本中無法涉及到的知識，體會到了工程設計的復雜與困難，也感受到了親自做出成績的成功與喜悅。在以后的學習和生活中，我會不斷的提高、充實自己，爭取獲得更大的成績。北 京 航 空 航 天 大 學 畢 業 設 計 (論 文 ) 第 30 頁致 謝在即將畢業之際，畢業設計已接近尾聲，我想借此機會對關心和支持我的所有人表示感謝！兩年來，我認真地學習了專業課程基礎知識，具有一定的設計理論基礎和獨立設計能力，由于畢業設計的課題是一種整體性的，系統性的設計，我真的是很努力地在做，但還是感到力不從心，因而這次設計在深度和廣度上都有一定的局限性，不過，我認為還是提高了認識，學到了東西。所以我要感謝所有的老師，是你們的教育和培養，才使我學有所獲。我感到自己樹立了正確的世界觀、人生觀、價值觀。在此，我要感謝學校領導和班主任老師，是你們教會我做人的道理。還有我要向在我論文傾注了大量心血和提供了許多幫助的各位老師、同學表示深深的敬意和謝意。我的指導老師在我完成論文的過程中傾注了悉心的指導和大力支持，在此表示深深地感謝。 感謝學校對我的培養。 最后要感謝我的家人和父母，在我的成長和求學過程中，他們付出了艱辛的汗水，給予了我無私的關懷！北 京 航 空 航 天 大 學 畢 業 設 計 (論 文 ) 第 31 頁參考文獻[1] 與變頻器[M].人民郵電出版，2022 ，第 28 卷第 3 期：135147 頁.[2] S7200 PLC 從入門到實踐[M].電子工業出版社,2022，第 32 卷第 2期：100117 頁.[3] 彭小紅, PLC 的變頻調速恒壓供水系統的設計[J]. 現代電子技 術,，第 30 卷第 5 期：160175 頁.[4] 張萬忠， PLC 控制技術[M].化學工業出版社 ,2022，第 26 卷第 1期：125136 頁.[5] 林俊贊,李雄松, 在恒壓供水控制系統中的應用[J]. 電機電器技術,1999，第 16 卷第 5 期：7890 頁.[6] 鄭兆生,張偉, 及變頻器恒壓供水控制系統設計[J]. 山東輕工業學院學報,，第 10 卷第 2 期：6580 頁.[7] 姜興忠，[J].電氣傳動自動化，第15 卷第 7 期：113120 頁.[8] [J].自動化與儀器儀表,，第 20 卷第 8 期：70102頁.[9] 黃耀群. 變頻調速恒壓供水系統中的 PID 控制研究[J].煤炭技術 ，第 22 卷第3 期：118125 頁.[10] [M].機械工業出版社，2022，第 22 卷第 5 期：115130 頁.[11] PLC 的變頻恒壓供水系統的設計[D].蘭州理工大學，2022，第 18 卷第 5 期：134150 頁.[12] PLC 和變頻器的恒壓供水泵站系統設計[J]. 價值工程 ，第 22 卷第 3 期：142150 頁.[13] PLC 的恒壓變頻供水系統的研制[D].江南大學，2022，第 25 卷第 4 期：140162 頁. 北 京 航 空 航 天 大 學 畢 業 設 計 (論 文 ) 第 32 頁畢業設計（論文）原創性聲明和使用授權說明原創性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業設計（論文） ，是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經發表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構的學位或學歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 指導教師簽名：　　 　 　　 日 　　期：　　 　 　　 使用授權說明本人完全了解 大學關于收集、保存、使用畢業設計（論文）的規定，即：按照學校要求提交畢業設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保存畢業設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學校可以采用影印、縮印、數字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學校可以公布論文的部分或全部內容。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 北 京 航 空 航 天 大 學 畢 業 設 計 (論 文 ) 第 33 頁學位論文原創性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經發表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名： 日期： 年 月 日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權　　 　 　 大學可以將本學位論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規定處理。作者簽名： 日期： 年 月 日導師簽名： 日期： 年 月 日北 京 航 空 航 天 大 學 畢 業 設 計 (論 文 ) 第 34 頁注 意 事 項（論文）的內容包括：1）封面（按教務處制定的標準封面格式制作）2）原創性聲明3）中文摘要（300 字左右） 、關鍵詞4）外文摘要、關鍵詞 5）目次頁（附件不統一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論） 、正文、結論7）參考文獻8）致謝9）附錄（對論文支持必要時）：理工類設計（論文）正文字數不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等） ，文科類論文正文字數不少于 萬字。：任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件） 。、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫2）工程設計類題目的圖紙，要求部分用尺規繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應符合國家技術標準規范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫3）畢業論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印4）圖表應繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應有程序清單，并提供電子文檔1）設計（論文）2）附件：按照任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）次序裝訂3）其它