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毕业设计论文-基于plc的自动恒压供水系统设计(定稿).doc
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2023-07-07
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毕业设计论文-基于plc的自动恒压供水系统设计(定稿).doc
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基于 PLC 的自动恒压供水系统设计
- I -
基于 PLC 的自动恒压供水系统设计
摘 要
在传统的学校供水系统中,由于用水高峰比较集中,使得供水系统
工作不稳定。因此,有必要对供水系统进行改造。采用西门子 S7-300 PLC
和 MM440 变频器为主控单元,构建一个 PLC 自动控制的变频恒压供水系
统,充分发挥 PLC 扫描精度高﹑运算能力强等优点,为学校供水系统提
供了一套全新的方案。
本设计在学校供水系统的改造中得到了成功的应用,不仅供水压力
稳定,满足学校用水需要,而且很好地显示出节能、节水的良好效果。
另外该设计采用的 MM440 系列变频器和 S7-300 系列可编程控制器具有
很好的性能,而且使用方便,价格适中,所以极具推广价值。
关键词: 变频器 PLC 控制 恒压 转速调节 PID 控制
基于 PLC 的自动恒压供水系统设计
- II -
Abstract
In the traditional water supply system in school, because the many
users needs water during the rushing hour time, the efficiency of water
supply system not stable, so it not be satisfied the demand of all students and
teachers. Therefore, it is necessary to transform the water management
system. I describe the way to construct the follow-up pressure water supply
system. Based on the PLC technology and frequency converter, it provides a
new satisfactory pressure control solution for the water supply system by
exerting the high scanning accuracy and the great operation capabilities of
S7-300.
This design is applied successfully in the reform of supplying water
system in the school. The answer which satisfy the demands of water in the
school; furthermore, it has effective in energy and doesn’t waste the water.
Those people who want to reform their supplying water system can also use
it. Moreover this design uses the MM440 series frequency changer and the
S7-300 series programmable controller has the very good performance,
moreover the easy to operate, the price is moderate, therefore has the
promoted value extremely.
Keywords: frequency converter, PLC control, follow-up pressure,
variable-speed control,PID control
基于 PLC 的自动恒压供水系统设计
- III -
目录
摘要.................................................................................................................I
Abstract .......................................................................................................II
目录..............................................................................................................III
前言................................................................................................................1
1 变频控制理论概述....................................................................................3
1.1 变频调速的概念..............................................................................3
1.1.1 转速和频率的关系....................................................................3
1.1.2 保持
常数�
11
fu
的控制方式....................................................3
1.2 PID 功能简介...................................................................................4
1.3 恒压供水闭环系统的 PID 调节过程..............................................5
1.4 变频器的节能功能..........................................................................8
1.4.1 降压节能的原理........................................................................8
1.4.2 从机械特性看压降节能的原理................................................8
1.4.3 变频调速与二次方律负载........................................................9
1.5 彻底消除供水系统中的水锤效应.................................................10
2 供水系统的总体方案设计......................................................................11
2.1 供水系统的具体要求....................................................................11
2.2 变频恒压供水系统原理................................................................11
2.3 变频恒压供水系统供水特点........................................................12
2.4 水压控制信号算法处理.................................................................13
2.5 变频恒压供水控制方式比较和选择............................................13
2.6 变频调速恒压供水系统工作方式................................................16
3 供水系统硬件软件设计..........................................................................18
3.1 系统硬件设计................................................................................18
3.1.1 供水系统主电路......................................................................18
3.1.2 MM440 变频器简介...................................................................19
3.1.3 S7-300 PLC 简介.....................................................................20
3.1.4 供水系统控制电路..................................................................21
3.2 系统软件设计................................................................................24
基于 PLC 的自动恒压供水系统设计
- IV -
3.2.1 PLC 梯形图设计.......................................................................24
3.2.2 变频器容量计算......................................................................25
3.2.3 变频器端口设置......................................................................26
3.2.4 变频器主要功能的预置..........................................................26
4 系统维护及注意事项..............................................................................28
4.1 PLC 注意事项.................................................................................28
4.2 变频器注意事项............................................................................31
4.2.1 变频器和电机的距离确定电缆和布线方法..........................31
4.2.2 变频器的接地..........................................................................31
4.3 变频器与控制柜............................................................................31
4.4 变频器接线规则............................................................................32
4.5 变频器的维护................................................................................33
4.5.1 通电前检查..............................................................................33
4.5.2 变频器的试运行......................................................................33
4.5.3 变频器的维护..........................................................................33
总结..............................................................................................................35
致谢..............................................................................................................36
参考文献......................................................................................................37
基于 PLC 的自动恒压供水系统设计
- 1 -
前言
在现代工业和经济生活中,随着电子技术﹑微电子技术及现代控制
理论的发展,交流变频调速技术作为高新技术﹑节能技术已经广泛应用
于各个领域。
交流变频调速技术是强弱电混合,机电一体化的综合性技术,既要
处理巨大电能的转换问题,同时又要处理信息的收集﹑交换和传输问题。
在巨大电能转换的功率部分要解决高电压﹑大电流的技术问题及新型
电力电子器件的应用技术问题,而在信息的收集﹑变换和传输的控制部
分,则主要解决控制的硬件﹑软件问题。目前交流变频调速主要发展方
向为:
1.高水平的控制。矢量控制﹑磁场控制﹑转矩控制﹑模糊控制等高
水平的控制技术已应用在交流变频调速中。
2.开发清洁电能的交流器。随着变频技术的不断发展和人们对环境
问题的重视,不断减少变频器对环境的影响已经是大势所趋。尽可能降
低网侧和负载的谐波分量,减少对电网的公害和电动机转矩的脉动,实
现清洁电能变换。
3.结构小型化。紧凑型的变频系统要求功率和控制元件具有高的集
成度。主电路中功率电路的模块化,控制电路采用大规模集成电路和全
数字控制技术。均促进了变频装置结构小型化。
4.高集成化。提高集成电路技术及采用表面贴片技术,使装置的容
量体积比得到进一步提高。
随着变频调速技术的发展,广泛推广变频调速具有十分重要的现实
意义。在工业生产中,能够大大提高生产设备的工艺水平﹑加工精度和
工作效率,大大减小生产机械的体积和质量,减少金属耗用量,从而提
高产品的质量。在生活生产过程中对风机和水泵一类的负载,若采用变
频调速技术则可以显著的节约人力、物力和财力。变频调速技术在国民
经济和日常生活中占有十分重要的地位。变频技术使频率为可充分利用
的资源。近年来,变频调速技术获得了飞速发展,取得了明显的社会效
益和经济效益。
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