基于PLC控制的恒壓供水系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、摘要通過(guò)對(duì)變頻器的學(xué)習(xí)和對(duì)PLC的了解，是我們了解到變頻器在現(xiàn)今的應(yīng)用越來(lái)越普遍，特別是在工廠的電氣控制、小區(qū)的恒壓供水、空調(diào)的變頻應(yīng)用等等。本文介于一小區(qū)消防、供水的要求，設(shè)計(jì)出了一套可供使用的方案，首先本文采用的是西門(mén)子PLC作為主控單元，利用風(fēng)光JD-BP32-XF型供水變頻器根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)可快速調(diào)節(jié)供水系統(tǒng)的恒壓性達(dá)到恒壓供水的目的，但出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)，生活用水的系統(tǒng)低恒壓供水，而消防系統(tǒng)則高恒壓供水，這樣就保證了居民生活財(cái)產(chǎn)的安全在該系統(tǒng)中，PLC系統(tǒng)共有開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)8個(gè)，開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)10個(gè),選用西門(mén)子主機(jī)CPU222（8入繼電器出）1臺(tái)，加上擴(kuò)展模塊EM222（8繼電器輸出）1臺(tái)。關(guān)鍵詞

2、：西門(mén)子PLC , 西門(mén)子主機(jī)CPU222 ,擴(kuò)展模塊EM222 ,風(fēng)光JD-BP32-XF型變頻器 ，供水、消防雙恒壓供水。目錄緒論11、引言22、用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)情況33系統(tǒng)控制要求44設(shè)備選型5（1）風(fēng)光JD-BP32-XF型供水變頻器5（ 2 ）PLC 選型5（3）壓力傳感器65、電氣控制系統(tǒng)原理圖7（1）主電路圖7（2）控制電路圖8（3）PLC接線(xiàn)圖96系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)9（1）程序中使用的PLC內(nèi)部器件及功能，如下表2所示：9（2）系統(tǒng)PLC流程圖及程序：117結(jié)束語(yǔ)208致謝21參考文獻(xiàn)22緒論變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，其電路由整流、中間直流環(huán)

3、節(jié)、逆變和控制四個(gè)部分組成。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交-直-交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻）。在工業(yè)控制領(lǐng)域，變頻調(diào)速普遍適用于各種調(diào)速系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)能源的充分利用和生產(chǎn)的需要，需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，考慮到電機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行、調(diào)速和控制的特性，系統(tǒng)中由PLC完成數(shù)據(jù)的采集和對(duì)變頻器、電機(jī)等設(shè)備的控制任務(wù)。現(xiàn)代電力電子技術(shù)、交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展使得交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速在頻率范圍、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、精度要求和使用效果等方面發(fā)生了巨大的發(fā)展?，F(xiàn)在凡是可變調(diào)速的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)都可以采用變頻調(diào)速?gòu)亩_(dá)到節(jié)能降耗的目的。在國(guó)外，從1968年丹佛斯VLT5作為世界上第一大批生產(chǎn)的AC變頻器面世，現(xiàn)在變頻器的發(fā)展已

4、經(jīng)很成熟了，但在中國(guó)的發(fā)展卻是從上世紀(jì)七八十年代起步，到了九十年代才有我們國(guó)內(nèi)自行生產(chǎn)的變頻器。隨著科技的發(fā)展，PLC也得到了很大發(fā)展，同變頻器一樣，PLC也越來(lái)越多的被應(yīng)用到各種生產(chǎn)設(shè)備中，由于PLC體積小、精確等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用在各種變頻器的控制中，并取得了很好的效果，也越來(lái)越多的收到青睞。1、引言本文是針對(duì)某生活小區(qū)的實(shí)際情況，結(jié)合用戶(hù)生活/消防雙恒壓供水系統(tǒng)控制的要求，我們進(jìn)行改造的一些心得?，F(xiàn)將改造情況介紹如下。眾所周知，恒壓供水系統(tǒng)對(duì)一個(gè)小區(qū)的居民生活是非常重要的，例如在生活小區(qū)的供水過(guò)程中，若自來(lái)水的供應(yīng)因故壓力不足或短時(shí)斷水，可能影響居民的生活。又如當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，若供水壓力不

5、足或無(wú)水供應(yīng)，不能迅速滅火，可能就會(huì)引起重大損失和人員傷亡。所以一個(gè)小區(qū)采用生活/消防雙恒壓供水系統(tǒng)，具有較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義的?；谏鲜銮闆r，我們對(duì)某小區(qū)供水系統(tǒng)進(jìn)行了一次改造，采用西門(mén)子PLC作為主控單元。利用風(fēng)光供水變頻器，根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)可快速調(diào)整供水系統(tǒng)的工作壓力，達(dá)到恒壓供水的目的。改造提高了系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，得到了良好的控制效果。同時(shí)也解決了上述在供水中遇到的一些緊急情況，使小區(qū)供水得到了正?；?。采用生活消防合用供水的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)注意的地方：生活消防水泵組定時(shí)輪換運(yùn)行，不會(huì)因消防水泵長(zhǎng)期不用或管理不善而使水泵銹死，機(jī)組機(jī)組時(shí)刻處在工作狀態(tài)。生活水泵組和消防水泵組合用，基本可節(jié)省一套消防水

6、泵組，且便于設(shè)備管理和維護(hù)。設(shè)備自動(dòng)化程度高，供水穩(wěn)定可靠，且水質(zhì)無(wú)二次污染。水泵可實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，軟停車(chē)，無(wú)沖擊和超壓危害。系統(tǒng)可按循環(huán)變頻供水系統(tǒng)或帶小流量泵循環(huán)變頻供水系統(tǒng)的設(shè)備選型。主泵流量按生活、消防兩者最大來(lái)選擇，并保留一臺(tái)備用水泵，揚(yáng)程一般按消費(fèi)設(shè)計(jì)壓力選擇，另外還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：應(yīng)社消防接口，如有消防報(bào)警系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)24V DC無(wú)源啟停接口，如為消防按鈕開(kāi)關(guān)控制，則宜留交流200V有源接口。應(yīng)設(shè)有在消防時(shí)確保消防用水的技術(shù)措施，如在生活總管上安裝電磁閥，消防時(shí)關(guān)閉生活用水。應(yīng)設(shè)水位接口，消防低水位報(bào)警，并關(guān)閉生活用水。應(yīng)有雙恒壓功能，即平時(shí)低恒壓生活供水，消防時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)入高恒壓消防供水

7、。消防時(shí)應(yīng)限制退泵操作，以防止壓力不穩(wěn)。2、用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)情況如圖1所示，市網(wǎng)自來(lái)水用高低水位控制器EQ來(lái)控制注水閥YV1，自動(dòng)把水注滿(mǎn)儲(chǔ)水水池，只要水位低于高水位，則自動(dòng)向水箱注水。水池的高低水位信號(hào)也直接送給PLC，作為水位報(bào)警。為了保持供水的連續(xù)性，水位上、下限傳感器高低距離較少。生活用水和消防用水共用二臺(tái)泵，平時(shí)電磁閥YV2處于失電狀態(tài)，關(guān)閉消防管網(wǎng)，二臺(tái)泵根據(jù)生活用水的多少，按一定的控制邏輯運(yùn)行，維持生活用水低恒壓。當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生時(shí)，電磁閥YV2得電，關(guān)閉生活用水管網(wǎng)，二臺(tái)泵供消防用水使用，并維持消防用水的高恒壓值?；馂?zāi)結(jié)束后，二臺(tái)泵改為生活供水使用。圖 1 生活 / 消防雙恒壓供水系統(tǒng)示意

8、圖現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備參數(shù)如下:型號(hào)       65-315(I)A流量       56m3/h揚(yáng)程       110m效率       56%轉(zhuǎn)速       2900r/min電機(jī)功率   37KW3系統(tǒng)控制要求 用戶(hù)對(duì)二泵生活/消防雙恒壓供水系統(tǒng)的基本要求是：生活供水時(shí)

9、，系統(tǒng)低恒壓運(yùn)行，消防供水時(shí)高恒壓值運(yùn)行。二臺(tái)泵根據(jù)恒壓的需要，采取先開(kāi)先停的原則接入和退出。在用水量小的情況下，如果一臺(tái)泵連續(xù)運(yùn)行時(shí)間超過(guò)1天，則要切換下一臺(tái)泵，系統(tǒng)具有倒泵功能，避免一臺(tái)泵工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。二臺(tái)泵在啟動(dòng)時(shí)都要有軟啟動(dòng)功能。要有完善的報(bào)警功能。對(duì)泵的操作要有手動(dòng)控制功能；手動(dòng)只在應(yīng)急或檢修時(shí)使用。4設(shè)備選型（1）風(fēng)光JD-BP32-XF型供水變頻器  JD-BP32-XF型是山東新風(fēng)光電子公司推出的專(zhuān)用于供水變頻器，使用空間電壓矢量控制技術(shù)適用于各類(lèi)自控場(chǎng)合。在恒壓供水中可以采用這類(lèi)變頻器。JD-BP32-XF型變頻器除具有變頻器的一般特性外，還具有以下特性：

10、水壓高、水壓低輸出接口，變頻器運(yùn)行上限、下限頻率（可以任意設(shè)定），可以方便地進(jìn)行雙壓力控制，內(nèi)置智能PI控制，以上功能非常適用于供水控制要求。在本例中選用JD-BP32-37F（37KW）風(fēng)光供水變頻器拖動(dòng)用戶(hù)水泵。（ 2 ）PLC 選型 控制系統(tǒng)的 IO 點(diǎn)及地址分配 根據(jù)圖 1 所示及控制要求 , 統(tǒng)計(jì)控制系統(tǒng)的輸入、輸出信號(hào)的名稱(chēng) ， 代碼及地址編號(hào)如下表 1 所示。水位上 、 下限信號(hào)分別為 I0.1 、 I0.2 。名稱(chēng)代碼地址編碼輸入信號(hào)手動(dòng)和自動(dòng)消防信號(hào)SA1I0.0水池下限信號(hào)SLLI0.1水池上限信號(hào)SLHI0.2變頻器報(bào)警信號(hào)SUI0.3消鈴按鈕SB7I0.4試燈按鈕SB8

11、I0.5水壓低信號(hào)SY1I0.6水壓高信號(hào)SY2I0.7輸出信號(hào)1#泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM1、HL1Q0.01#泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM2、HL2Q0.12#泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM3、HL3Q0.22#泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM4、HL4Q0.3變頻器開(kāi)停機(jī)控制KA1Q0.5生活/消防供水轉(zhuǎn)換電磁閥、壓力轉(zhuǎn)換YV2KA1Q1.0水池水位下限報(bào)警指示燈HL5Q1.1變頻器報(bào)警指示燈HL6Q1.2火災(zāi)報(bào)警指示燈HL7Q1.3報(bào)警電鈴HAQ1.4PLC系統(tǒng)選型  系統(tǒng)共有開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)8個(gè)，開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)10個(gè),選用西門(mén)子主機(jī)CPU222（8入繼電器出）1臺(tái)，加上擴(kuò)

12、展模塊EM222（8繼電器輸出）1臺(tái)。即可滿(mǎn)足用戶(hù)供水控制要求（3）壓力傳感器在供水系統(tǒng)中，壓力傳感器既可以采用壓力變送器，也可以采用遠(yuǎn)傳壓力表。在本例中采用遠(yuǎn)傳壓力表，壓力表相應(yīng)接線(xiàn)端子接到變頻器主控板3腳、4腳、5腳即可。5、電氣控制系統(tǒng)原理圖電氣控制系統(tǒng)原理圖包括主電路圖、控制電路圖及PLC外圍接線(xiàn)圖三部分。（1）主電路圖 如圖2所示為電控系統(tǒng)主電路。二臺(tái)電機(jī)分別為M1、M2。接觸器KM1、KM3，分別控制M1、M2的工頻運(yùn)行；接觸器KM2、KM4，分別控制M1、M2的變頻運(yùn)行；FR1、FR2分別為二臺(tái)水泵電機(jī)過(guò)載保護(hù)用的熱繼電器；QS1、QS2和Q分別為變頻器和二臺(tái)泵電機(jī)主電

13、路的隔離開(kāi)關(guān)；FU1、FU2為主電路的熔斷器；BPQ為風(fēng)光供水專(zhuān)用變頻器。圖2主電路（2）控制電路圖如圖3所示為電控系統(tǒng)電路。圖中SA為手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，SA打在1的位置為手動(dòng)控制狀態(tài)，打在2的狀態(tài)為自動(dòng)控制狀態(tài)。手動(dòng)運(yùn)行時(shí)，可用按鈕SB1SB6控制二臺(tái)泵的起/停和電磁閥YV2的通/斷；自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)在PLC程序控制下運(yùn)行。圖中的HL8為自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)電源指示燈。（3）PLC接線(xiàn)圖下圖4所示為PLC及擴(kuò)展模塊外圍接線(xiàn)圖?；馂?zāi)時(shí)，火災(zāi)信號(hào)SA1被觸動(dòng)，I0.0為1。圖 4 雙恒壓供水控制系統(tǒng)及擴(kuò)展模塊的外圍接線(xiàn)圖6系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)（1）程序中使用的PLC內(nèi)部器件及功能，如下表2所示：表2 

14、;                器件地址功   能 器件地址功   能VB400變頻工作泵的泵號(hào) M0.4復(fù)位當(dāng)前變頻泵運(yùn)行脈沖VB401工頻運(yùn)行泵的臺(tái)數(shù) M0.5當(dāng)前泵工頻運(yùn)行啟動(dòng)脈沖VD410倒泵時(shí)間存儲(chǔ)器 M0.6新泵變頻啟動(dòng)脈沖T33工/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制 M2.0泵工/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制T34工/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制 M2.1泵工/變頻轉(zhuǎn)換邏輯

15、控制T37工頻泵增泵判斷時(shí)間控制 M2.2泵工/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制T38工頻泵減泵判斷時(shí)間控制 M3.0故障信號(hào)匯總T39工/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制 M3.1水位下限故障邏輯M0.0故障結(jié)束脈沖信號(hào) M3.2水位下限故障消鈴邏輯M0.1泵變頻啟動(dòng)脈沖 M3.3變頻器故障消鈴邏輯M0.2- M3.4火災(zāi)消鈴邏輯M0.3倒泵變頻啟動(dòng)脈沖    生活/消防雙恒壓的兩個(gè)恒壓值是國(guó)產(chǎn)供水專(zhuān)用變頻器直接設(shè)定的。在本實(shí)例中，根據(jù)用戶(hù)要求，生活壓力設(shè)定為0.35MPa,消防壓力設(shè)定為0.60MPa。壓力低、壓力高信號(hào)分

16、別由變頻器內(nèi)部主控板14腳、15腳給出。  供水運(yùn)行下限頻率、供水運(yùn)行上限頻率由變頻器程序設(shè)定。在本系統(tǒng)中，運(yùn)行下限頻率設(shè)為20Hz, 運(yùn)行上限頻率設(shè)為50Hz。（2）系統(tǒng)PLC流程圖及程序：7結(jié)束語(yǔ)  隨著變頻調(diào)速技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)在小區(qū)已普遍使用。用變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)恒壓供水，與其它供水方式相比較而言，其優(yōu)點(diǎn)是非常明顯的。節(jié)能效果十分顯著，啟動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)電流小，避免了電機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，延長(zhǎng)了泵和閥門(mén)等的使用壽命，消除了啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)的水錘效應(yīng)。供水控制系統(tǒng)提高了小區(qū)的供水質(zhì)量。各項(xiàng)控制指標(biāo)達(dá)到了用戶(hù)的要求。風(fēng)光變頻器在小區(qū)恒壓供水改造

17、效果是明顯的，改造是成功的。8致謝歲月荏苒，三的大學(xué)時(shí)光竟然就這樣匆匆而過(guò)，我要開(kāi)始寫(xiě)畢業(yè)論文的謝辭了，心中真是感慨萬(wàn)千。論文的完成標(biāo)志著我的大學(xué)生涯即將結(jié)束，也意味著，新的生活即將拉開(kāi)序幕。最近的半年忙著找工作和寫(xiě)論文，其間的起起伏伏、悲喜得失，今天想來(lái)仍舊唏噓不已，所幸我在生活經(jīng)驗(yàn)中不斷成長(zhǎng)，也為大學(xué)時(shí)光畫(huà)下了還算完滿(mǎn)的句點(diǎn)。 這篇論文所涉及的議題是和老師交流后定下的，我也很希望能夠盡自己最大的努力，寫(xiě)出一篇具有現(xiàn)實(shí)意義的文章。努力最后的結(jié)果就是這篇論文，雖然不盡完美，但是閱讀，思考，寫(xiě)作的過(guò)程真的并不輕松，偶爾會(huì)靈光乍現(xiàn)，歡欣鼓舞，但更多的時(shí)候則是對(duì)著電腦屏幕，冥思苦想，有時(shí)甚至可以說(shuō)是

18、身心俱疲。 論文得以順利完成，要感謝的人實(shí)在是太多了。首先要衷心地感謝我的導(dǎo)師彭XX老師，您嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，開(kāi)闊的思維，循循善誘的指導(dǎo)一直給我很大的啟發(fā)。當(dāng)我對(duì)論文的思路感到迷茫時(shí)，您為我指點(diǎn)迷津并借給我許多論文的參考材料；當(dāng)我懷疑自己能否把論文寫(xiě)好時(shí)，你熱忱的鼓勵(lì)讓我重塑信心。唯一的遺憾是我不夠主動(dòng)，錯(cuò)失了許多跟您交流的機(jī)會(huì)。我還要感謝學(xué)校對(duì)我的栽培，三來(lái)盡力我提供良好的學(xué)習(xí)和生活環(huán)境，撰寫(xiě)論文時(shí)為我提供免費(fèi)的數(shù)據(jù)庫(kù)以查詢(xún)資料。 感謝所有在大學(xué)期間傳授我知識(shí)的老師，您們的悉心教導(dǎo)讓使我掌握了良好的專(zhuān)業(yè)課知識(shí)，這也是論文完成的基礎(chǔ)。 最后要深深地感謝我的父母親和家人，我永遠(yuǎn)都不會(huì)忘記你們的良苦用心和對(duì)我一如既往的支