PLC在恒压供水中的应用论文.docx
- 文档编号:6246910
- 上传时间:2023-01-04
- 格式:DOCX
- 页数:26
- 大小:278.99KB
PLC在恒压供水中的应用论文.docx
《PLC在恒压供水中的应用论文.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《PLC在恒压供水中的应用论文.docx(26页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
PLC在恒压供水中的应用论文
毕业论文
PLC在恒压供水中的应用
毕业论文(设计)原创性声明
本人所呈交的毕业论文(设计)是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知,除文中已经注明引用的内容外,本论文(设计)不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。
对本论文(设计)的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中作了明确说明并表示谢意。
作者签名:
日期:
毕业论文(设计)授权使用说明
本论文(设计)作者完全了解**学院有关保留、使用毕业论文(设计)的规定,学校有权保留论文(设计)并向相关部门送交论文(设计)的电子版和纸质版。
有权将论文(设计)用于非赢利目的的少量复制并允许论文(设计)进入学校图书馆被查阅。
学校可以公布论文(设计)的全部或部分内容。
保密的论文(设计)在解密后适用本规定。
作者签名:
指导教师签名:
日期:
日期:
注意事项
1.设计(论文)的内容包括:
1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)
2)原创性声明
3)中文摘要(300字左右)、关键词
4)外文摘要、关键词
5)目次页(附件不统一编入)
6)论文主体部分:
引言(或绪论)、正文、结论
7)参考文献
8)致谢
9)附录(对论文支持必要时)
2.论文字数要求:
理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括:
任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)。
4.文字、图表要求:
1)文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人代写
2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画
3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印
4)图表应绘制于无格子的页面上
5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档
5.装订顺序
1)设计(论文)
2)附件:
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订
3)其它
摘要:
随着现代人民生活水平的逐渐提高,科技的高速发展,新技术和新设备的应用,使供水得到了较大程度的发展,于是选择一种经济,节约,安全便利的供水方式得到了发展的机遇,供水有了新的发展机会和新的挑战。
本系统以PLC为核心控制器,采用PLC内部PID功能进行闭环控制压力调节,具有安全,可靠,使用方便,运行稳定等诸多优越性,
本设计恒压自动供水设备有PLC,变频器,传感器,低压电气控制柜,水泵等组成,通过PLC对整个系统进行闭环控制,实现无人恒压供水的目的,系统运行时,压力信号由管道上安装远传压力表实现,将模拟量信号传入PLC,PLC在将计算好的PID数据传到变频器控制电机以达到恒定水压供水的目的。
关键词:
变频调速,PLC,恒压供水,自动控制
Abstract
Astheimprovementoflivingstandard,Highspeedofscienceandtechnologydevelopment,newapplicationofnewtechnology&equipments,watersupplyhasgainedmuchdevelopment,sothewayofwatersupplywhichiseconomicalandsafemeetsthedevelopmentopportunity.Watersupplyismeetingnewchanceofdevelopmentandchallenges.ThissystemusesPLCascorecontrolleradoptingPIDfunctioninPLCtodoclosedloopcontroladjustmentwithadvantagesofsafety,reliability,convenienceandstablemachinerunningandsoon.
ThedesignofconstantpressureautomaticwatersupplyequipmentiscomposedofPLC,transducer,frequencyconverter,low-pressureelectricalcontrolcabinet,pumpandsowithPLCwhichdoesclosedloopcontrolforthewholesystemtorealizeunmannedconstantpressurewatersupply.Whenthesystemruns,PressuresignalmadebyremotepressuregaugemountingonductswillputtheanalogsignalintoPLC,thenPLCtransferthecalculatedPIDdatatofrequencyconvertercontrolmotorforthepurposeofrealizingconstantpressurewatersupply.
Keywords:
variablefrequencyandspeedregulation,PLC,watersupplyofconstantpressure,automaticcontrol
目录
摘要
Abstract
目录
第1章长春市誉丰电气有限公司简介………………………………………………6
§1.1、公司规模………………………………………………………………………6
§1.2、公司经营项目及产品…………………………………………………………6
第2章基于PLC恒压供水控制系统程序设计………………………………………8
§2.1、变频恒压供水产生的背景和意义……………………………………………8
§2.2、设计及应用……………………………………………………………………9
§2.3、工艺流程………………………………………………………………………9
第3章基于PLC恒压供水控制系统硬件设计………………………………………8
§3.1、可编程控制器的选型………………………………………………8
§3.2、变频器的选型………………………………………………………9
第4章总结与体会…………………………………………………………………26
致谢……………………………………………………………………………………17
参考文献………………………………………………………………………………28
第一章长春市誉丰电气有限公司简介
§1.1、公司简介
长春市誉丰电气有限公司成立于2002年4月,是集自动化工程及商贸于一体的民营企业,是面向工业自动化领域中的变频器,可编程控制器,无人职守换热机组及智能控制系统等方面应用的专业公司,代理国内外各种品牌变频器,可编程控制器,软启动器,人机界面及智能仪表。
公司以人才为经营之本,拥有多名具有、高级技术职称和丰富实际工作经验的技术人员组成的项目开发,产品推广和工程实施队伍。
员工90%以上为大学本科,公司现有高级工程师5人,硕士生导师两人,工程师8人,技术人员15人。
公司与长春的工业大学、理工大学保持着长期的技术合作与交流,已在电力,建筑,机床,纺织机械,汽车,制药,锅炉,水厂,等行业完成了多项配套工程与设备改造项目。
2010年在全国换热基地四平市成立分公司,为30余家换热企业提供自动化技术服务,全自动无人值守换热机组及其网络控制系统于2010年通过了IOS9000认证。
公司先后与德国西门子、日本三菱、欧姆龙、日立、台湾台达、浙江中控、德国博世力士乐建立了代理合作关系。
是德国博世力士乐变频器国内一级代理商及东北区技术服务中心;浙大中控DCS系统东北地区系统集成商;日立变频器吉林省总代理及吉林省技术服务中心,是西门子PLC与人机界面系统集成商;是三菱、欧姆龙PLC分销商;是北京新冶ESTAR软启动器东北区代理商及维修中心;西安西驰软启动器吉林省总代理及吉林省技术服务中心;是HITECH人机界面吉林省分销商。
公司自主研发誉丰品牌的微机供水控制器与软启动器自投入市场以来,以其优越的性价比赢得了广大用户的认可与赞誉。
公司代理产品备有大量库存、快捷的运输方式、完善的售后服务能更好的满足客户的各种需求。
长春市誉丰电气有限公司采用现代化企业运行机制,营造适于个人发展的良好空间。
公司本着“诚信为本,服务先行”的经营原则,为客户提供优质的售前及售后服务。
§1.2、公司经营项目及产品
主要经营项目有锅炉自控、变频给水设备、消防设备,为水厂实现净水、污水厂自控项目。
主要经营品牌变频器,可编程控制器,软启动器,人机界面,智能仪表,公司自主研发誉丰品牌的微机供水控制器与软启动器。
西门子PLC
歩科触摸屏
博世力士乐变频器
西驰软起动器
人机界面
博世力士乐变频器
第二章基于PLC恒压供水系统程序设计
§2.1、变频恒压供水产生的背景和意义
随着科学控制技术的飞速发展,PLC及变频器在各个行业的应用越来越广,其可靠性灵活性,越来越被更多的人认可,传统的水塔供水缺点也越加明显,水的二次污染,用水高低峰的不平衡,管道阀门易损坏,维修保养费用过高等等。
在此条件下各种恒压供水方式应运而生,其中由变频器、PLC控制的方式尤为普遍,这种方式的特点:
系统稳定,功能强大,变频器用于供水更加节能,所以广泛应用在多层住宅小区生活消防供水系统中,现在好多场合也有应用,比如中央空调系统、供水加压站、集中供热等,这种方式经受了时间的考验,已有很多的应用实例。
供水厂希望通过对原有系统的技术改造,提高生产过程的自动化水平。
并在此基础之上配备相应的系统管理软件,改变传统的落后管理方式,使管理工作规范化,提高水厂的业务管理水平。
由于水厂原有的供水控制系统是一个完全依靠值班人员手动控制的系统,所以对该系统技术改造的要求是在原有系统的基础进行,设计一套取水和供水的自动控制系统,克服由于采用单纯手动控制系统进行控制带来的控制不方便、控制系统对供水管网中压力和水位变化反应迟钝的问题,降低能源消耗和资源浪费,提高设备的可维护性和运行的可靠性,以达到降低自来水的生产成本和提高生产管理水平的目的。
在相当比较大规模的工业生产供水系统,变频调速恒压供水有它自身的特点:
1.供水量在短时间内(一天时间内)变化大,这种变化在几个小时内甚至是几倍或上十倍。
2.对供水压力的要求比较严格,供水的压力随供水的流量的变化而变化,甚至少量的水消耗都需要一定的管道压力。
3.一般情况下,供水系统的水流量受到水消耗量的控制,而水流量又是通过供水水泵的输出来提供的。
从上即可结论:
以变频器为主体构成的恒压供水系统不仅能够最大程度满足需要,也提高整个系统的效率,延长系统寿命、节约能源、而且能够构成复杂的功能强大的供水系统。
恒压供水调速系统实现水泵电动机无级调速,依据用水量的变化(实际上为供水管网的压力变化)自动调节系统的运行参数,在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求是当今先进、合理的节能型供水系统。
在实际应用中如何充分利用变频器内置的各种功能,对合理设计变频器调速恒压供水设备,降低成本、保证产品质量等有着重要意义。
§2.2、设计及应用
本文的供水系统可适用于生活水、工业用水以及消防等多种场合的供水。
以三台水泵组成的供水系统为例[3],变频调速恒压供水系统由执行机构、信号检测、PLC控制系统、变频器、人机界面、上位连接以及报警装置等部分组成。
其工作过程:
PLC首先检测给水池液位保护开关是否动作,否则直接由变频器启动第一台水泵;同时由远传压力表测出出水口管路水压,将模拟量送到PLC控制器,与给定水压值(设定上下限)比较后,控制变频器输出频率,调节水泵转速。
当变频器频率到达最大或最小时,由PLC控制加泵或减泵实现恒压供水,这样就构成了以设定压力为基准的压力闭环系统。
如图2-1所示。
如图2-1恒压供水系统
由图可见市网来水用高低水位控制其EQ来控制注水阀YV1,它们自动把水注满水池,只要水位低于高水位,则自动向水池注水。
水池的高低水位信号也直接送给PLC最为报警用。
位保证供水的连续性,水位上下限传感器高低距离相差不是很大。
生活供水和消防供水公用三个水泵。
平时电磁阀YV2处于失电状态,关闭消防管网,三台水泵根据生活用水的多少按一定逻辑控制运行,使生活供水在恒压条件下运行。
当有火灾发生时,电磁阀YV2得电,关闭生活用水管网,三台水泵供消防用水使用,并根据用水量的大小,使消防供水也在恒压状态下进行。
火灾结束后,三台水泵再改为生活供水使用。
对生活/消防恒压供水的要求:
1.生活供水时,系统应低恒压值运行;消防供水时,系统应高恒压值运行。
2.三台水泵根据恒压的需要,采取“先开后停”的原则接入和退出。
3.在用水量较小时,如果一台泵连续运行超过3小时,则要切换到下一系统,具有”倒泵功能”避免某一台泵工作时间过长。
4.要用完善的报警功能。
5.对泵的操作要有手动控制功能,手动只在应急或检修时使用。
§2.2.1程序清单
对该程序的几点说明:
因为程序较长,所以读取时应按网络标号的顺序进行;
本程序的逻辑控制设计针对的是较少泵数的供水系统;
本程序不是最优设计;
主程序开始:
主程序结束
PID控制中断程序开始:
PID控制中断程序结束
子程序开始:
子程序结束
§2.3工艺流程
系统采用3台水泵并联运行方式,把水泵M1,M2,M3分别和电网及变频器连接,实现变频运行。
为保护电机,水泵M1,M2和M3可以通过变频器逐步启动,启动参数可调,即平滑加速,减速,逐渐停机,它可以克服瞬间断电停机冲击电流大的弊病,减轻对管道的冲击,避免高程供水系统的“水锤效应”,减少设备损坏。
在工作过程中,压力传感器将主管网水压变换为电流信号,经模拟量输入模块,输入PLC,PLC根据给定的压力设定值与实际检测值进行PID运算,输出控制信号经模拟量输出模块至变频器,调节水泵电机的运行频率。
如图2-2所示。
升压控制系统工作时,每台水泵处于三种状态之一,即工频电网拖动状态、变频器拖动调速状态和停止状态。
系统开始工作时,供水管道内水压力为零,在控制系统作用下,变频器开始运行,第一台水泵M1,启动且转速逐渐升高,当输出压力达到设定值,其供水量与用水量相平衡时,转速才稳定到某一定值,这期间M1处在调速运行状态。
当用水量增加水压减小时,通过压力闭环调节水泵按设定速率加速到另一个稳定转速;反之用水量减少水压增加时,水泵按设定的速率减速到新的稳定转速。
当用水量继续增加,变频器输出频率增加至工频(即5OHz)时,水压仍低于设定值,PLC自动将第二台泵M2启动投入到变频运行,同时将变频泵M1切换到工频运行,系统恢复对水压的闭环调节,直到水压达到设定值为止。
如果用水量继续增加,变频器输出频率增加至工频(即5OHz)时,水压仍低于设定值,PLC自动将最后一台水泵M3启动投入到变频运行,同时将变频泵M2切换到工频运行,系统恢复对水压的闭环调节。
此时如果变频器输出频率达到工频及3台泵全负荷工作,压力仍未达到设定值时,控制系统就会发出故障报警。
降压控制当用水量下降水压升高,变频器输出频率降至起动频率时,水压仍高于设定值,系统将工频运行的水泵M3关掉,恢复对水压的闭环调节,使压力重新达到设定值。
当用水量继续下降,每当减速运行的变频器输出频率降至起动频率时,将继续发生如上转换,直到剩下最后一台变频泵运行为止。
当一台水泵变速运行,用水量接近于零,水泵最小转速为临界转速时(这是变速运行水泵最小工作转速),可根据这一工作状态的长短和系统用水的特点,使系统转入间歇运行或小容量水泵运行。
如图2-2工作流程图
第三章基于PLC恒压供水系统硬件设计
§3.1、可编程控制器的选型
目前,世界上有plc厂商200多家,各种型号产品几千种。
plc产品按地域上分成三个流派,分别是美国产品、欧洲产品、日本产品。
美国:
AB(allen-bradly)、GE(generalelectric);欧洲:
德国的西门子(siemens)、法国的te(telemecanique);日本:
三菱电机(mitsubishielectric)、欧姆龙(omron)。
此外控制工程网版权所有,国内市场上还有韩国、台湾地区等PLC产品。
现有的PLC种类繁多,型号齐全。
要根据工业的实际需要选择合适的PLC。
我国工业企业的自动化程度普遍较低,如机械行业80%以上的设备仍采用传统的继电器和接触器控制。
加入我WTO后控制工程网版权所有,中国正日益成为世界新的制造业基地,制造业的控制主要以逻辑控制为主,大量传统产业的自动化改造也为PLC的应用提供广阔的发展空间。
ARC咨询集团近期发布的《中国可编程序控制器(PLC)展望》报告指出:
中国制造业增长迅速,某些行业的增长率甚至达到20%。
在未来五年内,中国PLC市场的综合年增长率预计将达到14.1%。
由于种种原因,国产品牌的PLC在国内PLC市场份额所占比例很小,一直没有形成产业化规模,中国目前市场上95%以上的PLC产品来自国外公司。
目前中国PLC市场主要厂商为siemens、mitsubishi、omron、rockwell、schneider、ge-fanuc等国际大公司,欧美公司在大、中型PLC领域占有绝对优势,日本公司在小型PLC领域占据十分重要的位置,韩国和中国台湾的公司在小型plc领域也有一定市场份额。
2003年10月,国内媒体开始关于中国PLC市场的研究,依据得到的样本分析,初步得出正在使用的众多plc的品牌中,西门子、三菱及omron占据绝对的优势,60%左右的用户使用了这些品牌的plc产品,而rockwell/ab、ge-fanuc和富士等品牌也占有相当的市场份额。
综合考虑,选择西门子S-200系列的PLC较为合适。
SIMATICS7-200系列PLC适用于各行各业,
各种场合中的检测、监测及控制的自动化。
S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中,或相连成网络皆能实现复杂控制功能。
因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。
S7-200系列出色表现在以下几个方面:
•极高的可靠性
•极丰富的指令集
•易于掌握
•便捷的操作
•丰富的内置集成功能
•实时特性
•强劲的通讯能力
•丰富的扩展模块
S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。
使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。
应用领域极为广泛,覆盖所有与自动检测,自动化控制有关的工业及民用领域,包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。
如:
•冲压机床
•磨床
•印刷机械
•橡胶化工机械
•中央空调
•电梯控制
•运动系统
S7-200系列PLC可提供4个不同的基本型号的8种CPU供您使用。
如表3-1
西门子S-200系列PLC的型号有:
S7-221,S7-222,S7-224,S7-224XP,S7-226
表3-1西门子PLCS-7200系列分类
型号
概述
S7-221
本机集成6输入/4输出共10个数字量I/O点。
无I/O扩展能力。
6K字节程序和数据存储空间。
4个独立的30kHz高速计数器,2路独立的20kHz高速脉冲输出。
1个RS485通讯/编程口,具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。
非常适合于小点数控制的微型控制器。
S7-222
本机集成8输入/6输出共14个数字量I/O点。
可连接2个扩展模块,最大扩展至78路数字量I/O点或10路模拟量I/O点。
6K字节程序和数据存储空间。
4个独立的30kHz高速计数器,2路独立的20kHz高速脉冲输出,具有PID控制器。
1个RS485通讯/编程口,具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。
是具有扩展能力的、适应性更广泛的全功能控制器。
S7-224
本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点。
可连接7个扩展模块,最大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。
16K字节程序和数据存储空间。
6个独立的30kHz高速计数器,2路独立的20kHz高速脉冲输出,具有PID控制器。
1个RS485通讯/编程口,具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。
I/O端子排可很容易地整体拆卸。
是具有较强控制能力的控制器。
S7-224XP
本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点,2输入/1输出共3个模拟量I/O点,可连接7个扩展模块,最大扩展至168路数字量I/O点或38路模拟量I/O点。
22K字节程序和数据存储空间,6个独立的高速计数器(100KHz),2个100KHz的高速脉冲输出,2个RS485通讯/编程口,具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。
本机还新增多种功能,如内置模拟量I/O,位控特性,自整定PID功能,线性斜坡脉冲指令,诊断LED,数据记录及配方功能等。
是具有模拟量I/O和强大控制能力的新型CPU。
S7-226
本机集成24输入/16输出共40个数字量I/O点。
可连接7个扩展模块,最大扩展至248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。
26K字节程序和数据存储空间。
6个独立的30kHz高速计数器,2路独立的20kHz高速脉冲输出,具有PID控制器。
2个RS485通讯/编程口,具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。
I/O端子排可很容易地整体拆卸。
用于较高要求的控制系统,具有更多的输入/输出点,更强的模块扩展能力,更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。
可完全适应于一些4复杂的中小型控制系统。
控制系统的输入输出信号的代码、名称及地址编号如表3-3所示。
水位上下限信号分别为I0.1、I0.2,它们在水淹没时为0,露出时为1。
从表中分析可以知道,系统共有开关量输入点6个,开关量输出点12个;模拟量输入点1个,模拟量输出点1个。
如果选择XP222PLC,也需要扩展单元,如果选择XP226PLC,则价格较高,浪费较大。
参照西门子S7-200产品目录及市场实际价格,选主机为CPU为XP224PLC(14/10继电器输出)一台,加上一个模拟量模块EM235(4AI/1AO)。
这样的配置时最经济的。
如图3-1
图3-1PLC系统配置图
§3.2、变频器的选型
变频器选型时要确定以下几点:
(1)采用变频的目的;恒压控制或恒流控制等。
(2)变频器的负载类型;如叶片泵或容积泵等,特别注意负载的性能曲线,性能曲线决定了应用时的方式方法。
(3)变频器与负载的匹配问题;
I.电压匹配;变频器的额定电压与负载的额定电压相符。
II.电流匹配;普通
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- PLC 供水 中的 应用 论文