plc變頻調速恒壓供水系統自動化等專業畢業論文-資料下載頁

　　

【正文】 。假設所選變頻器的輸出頻率范圍為0~100HZ，則上下限給定值分別為16000和6400。在初始化PID控制的各參數（Kc、Ts、Ti、Td），各參數的取值將在下一節中詳細介紹。最后再設置定時中斷和中斷連接。 初始化子程序SBR_0梯形圖(2) PID控制中斷子程序首先將由AIW0輸入的采樣數據進行標準化轉換，經過PID運算后，再將標準值轉化成輸出值，由AQW0輸出模擬信號。 PID控制中斷子程序INT_0梯形圖 PID控制器參數整定 PID控制及其控制算法在供水系統的設計中，選用了含PID調節的PLC來實現閉環控制保證供水系統中的壓力恒定。在連續控制系統中，常采用Proportional(比例)、Integral(積分)、Derivative(微分)控制方式，稱之為PID控制。PID控制是連續控制系統中技術最成熟、應用最廣泛的控制方式。具有理論成熟，算法簡單，控制效果好，易于為人們熟悉和掌握等優點。PID控制器是一種線性控制器，它是對給定值r(t)和實際輸出值y(t)之間的偏差e(t)[15]： （）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，圖中u(t)為PID調節器輸出的調節量。 PID控制原理框圖PID控制規律為： （）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： （）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。自從計算機進入控制領域以來，用數字計算機代替模擬調節器來實現PID控制算法具有更大的靈活性和可靠性。數字PID控制算法是通過對式()離散化來實現的。以一階后向差分近似代替連續系統的微分，得到PID位置控制算法表達式： （）式中：T為采樣周期；n為采樣序號；e(n)為第n時刻的偏差信號；e(nl)為第n1時刻的偏差信號。實際控制中多采用增量式PID控制算法，其表達式為： （）式中：為調節器輸出的控制增量；；。 變頻恒壓供水系統的近似數學模型由于變頻恒壓供水系統的控制對象是一個時變的、非線性的、滯后的、模型不穩定的對象，我們難以得出它的精確數學模型，只能進行近似等效。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；然而系統中其他控制和檢測環節，例如變頻環節、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，均可等效為比例環節。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[16]： （）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。 PID參數整定控制器參數整定的方法很多，歸納起來可分為兩大類：理論計算整定法與工程整定法，常用的工程整定法有：動態特性參數法、穩定邊界法、阻尼振蕩法和現場經驗整定法，本設計選用的是動態特性參數法，就是根據系統開環廣義過程（包括調節閥WV(s)、被控對象WO(s)和測量變送Wm(s)）階躍響應特性進行近似計算的方法[17]。本系統是一個單閉環系統。 恒壓供水系統結構框圖由于本設計對壓力控制的要求較高，故選擇PI控制器，其傳遞函數為： （）本系統可近似為帶純滯后的一階慣性環節，假設其過程傳遞函數為；變頻器可近似為一個比例環節，即；反饋回路傳遞函數為。由于本系統具有自衡能力，與公式()、()可求的PI控制器各參數。當時， () ()計算的：，PI控制器的傳遞函數為：用matlab軟件仿真，編程如下：s1=tf(2,[300,1])。s2=tf([240,1],[720,0])。sk=s1*s2*50。s=feedback(sk,)。step(s)。 ， 恒壓供水系統階躍響應仿真波形圖。 加入純滯后環節后的仿真波形圖從圖中不難看出，系統的調節時間較快，且能輸出穩定的壓力信號，完全符合設計的要求。山東科技大學學士學位論文 監控系統的設計5 監控系統的設計 組態軟件簡介 組態軟件一般有圖形界面系統、實時數據庫系統、第三方程序接口組件和控制功能組件組成。圖形界面系統用于生成現場過程圖形畫面；實時數據庫系統用于實時存儲現場控制點的參數；第三方程序接口組件用于組態軟件與其他應用程序交換數據；控制功能組件用于生成監控所需的控制策略。本設計中選擇北京亞控公司的“組態王”軟件制作監控系統。 監控系統的設計 組態王的通信參數設置本設計中用S7200的PPI編程電纜實現計算機與CPU模塊的通信。由于使用串行通信接口1，故雙擊工程瀏覽器的設備文件夾中的“COM1”圖標，在出現的對話框中設置波特率為19200bit/s。 串行通信接口參數設置選中“COM1”后，雙擊右側工作區出現的“新建…”圖標，在出現的對話框的“PLC”文件夾中選擇西門子的S7200系列，通信協議為PPI（），設置好單擊“下一步”直至“完成”，這樣在右側會出現剛生成的“新IO設備”圖標，通信設置結束。 通信協議的設置 新建工程與組態變量雙擊“”啟動工程管理器，新建一個工程，名為“恒壓供水系統”，雙擊新建工程打開工程瀏覽器，點擊工程瀏覽器中的“數據詞典”圖標，右面工作區會出現系統定義好的內存變量。雙擊最下面的“新建…”圖標，彈出“定義變量”對話框（），開始定義輸入輸出變量。用同樣的方法組態所有變量（）。 定義變量對話框 組態畫面(1) 建立新畫面單擊工程瀏覽器左側的“畫面”圖標，雙擊工作區“新建…”圖標，彈出“新畫面”對話框，輸入名稱點擊確定進入組態王的開發系統。(2) 制作動態監控畫面利用工具箱中各畫圖工具繪制監控系統界面，然后進行動畫連接。(3) 編寫控制流程程序雙擊工程瀏覽器左邊窗口“\文件\命令語言\應用程序命令語言”進行編程。(4) 按鈕、指示燈組態設定按鈕或文字鏈接的對象，按鈕既可以用來執行某些命令，還可以 數據詞典中的變量列表輸入數據給某些變量，當和外部的一些智能儀表、PLC等進行連接時，會大大增加其數據傳輸的簡潔性；指示燈組態后用于顯示系統的工作狀態。 監控系統界面在本系統中，根據需要共開發了5個界面，包括啟動界面(包含系統所有菜單)、系統運行主界面、歷史和實時趨勢曲線、數據報表、報警界面。為了加強系統的安全性，系統還為不同的用戶設置了相應的權限。通過主菜單界面可以調用不同的界面，也可根據需要在系統運行主界面中改變壓力給定值。，主界面實時顯示了當前時間，設定的水壓值和當前水壓值，系統的自動/手動運行情況，三臺水泵變頻/工頻運行狀態、轉速、運行頻率，各設備的故障報警顯示等。 城市小區恒壓供水系統監控界面山東科技大學學士學位論文 結束語6 結束語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。該系統利用單臺變頻器實現多臺水泵電機的軟起動和調速，摒棄了原有的自耦降壓起動裝置，同時把水泵電機控制納入自動控制系統。壓力變送器采樣管網壓力信號經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。該系統不僅有效地保證了供水系統管網壓力恒定，而且具有工作可靠、施工簡單、節能效果顯著、全自動控制、無二次污染等優點。本文主要的工作如下：(1) 由PLC、變頻器實現生活用水的恒壓控制。系統采用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) 對上位機組態監控系統進行了設計。根據泵站監控要求，利用組態王軟件完成了泵站組態監控畫面的各個功能的設計，系統界面清楚明了，易于操作，能動態地顯示當前運行情況、當前水壓以及故障情況。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，這些都為即將開始的研究生生活打下了堅實的基礎。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。山東科技大學學士學位論文 參考文獻參考文獻[J],蘭州鐵道學院學報,2000,1:8488[M].北京:機械工業出版社,2002,135137,[J],電子技術應用,2000,2:3839[M].北京:機械工業出版社,2002,244251 Logic Controller[J],the free wikipedia encyclopedia,2002,3:18[M].北京:機械工業出版社,2008,1416[M].北京:機械工業出版社,1998,316317,譚光儀,[J],四川工業學院學報,2003,3:57,李雄松,[J],電機電器技術,1999,3:4548[M].重慶:重慶大學出版社,1996, 173174[J],南寧職業技術學院學報,2004,4:3845,[M].北京:中國水利水電出版社,2001,4560 K values of design variables versus specific speed for centrifugal pumps[J], Proceeding of the Institution of Mechanieal Engineers, 1999, 3: 219227,張偉,[J],山東輕工業學院學報,2007,3:123138 energysaving technolgy of waterinjection systems in domestic and abroad oil filed[J],Energy Convervation of Oilfiled 1998,9:1125 P the variable speed pump[J],NFPA Journal, 2004,5: 2633,[M].北京:機械工業出版社,2007,166169山東科技大學學士學位論文 致謝致謝首先衷心的感謝我的論文指導老師高宏巖老師。在我做畢業設計的過程中得到了高老師的悉心指導。從設計的開始到論文的定稿，整個過程處處凝結著老師的心血。高老師淵博的學識，嚴謹的治學態度，務實的工作作風都深深地影響著我，并將成為我以后學習和工作的榜樣。在此謹向高老師表示最衷心的感謝。在這半年的畢業設計的過程中，我還得到了本組同學、本班同學的大力幫助，我們一起學習，一起探討問題、解決問題。當我遇到困難時，他們給了我許多好的建議和無私的幫助。在此，對所有給予我幫助的同學表示衷心的感謝。山東科技大學學士學位論文 附錄附錄附錄A 英文文獻Programmable logic controllerCynthia CooperFrom Wikipedia, the free encyclopediaA programmable logic controller or simply programmable controller is a digital puter used for automation of industrial processes, such as control of machinery on factory assembly lines. Unlike generalpurpose puters, the PLC is designed fo