PLC恒压供水系统优化设计的论文

PLC恒压供水系统优化设计的论文一、项目选题背景及研究内容变频技术不仅仅是异步电动机，结构坚固，易于维护，更重要的是由于采用变频技术的异步电动机的机械性可以达到了直流电动机调压调速的功能。 这样子可以很好的解决国内供水的很多问题。 从而人们可以按照序曲自行研发一个合适的而且比较方便环保的调速控水系统。恒压供水系统改变原有的调速方式， 实现了无极控制恒压供水，依据用水量的变化自动控制调节系统运行的参数， 保证了供水的安全可靠。随着电子技术的不断深入，恒压变频器的日益完善，功能越来越强，即可利用恒压变频的各种功能对其变频调速恒压供水系统提供更多的服务， 从而保证恒压供水系统的更多功能， 供水的更稳定，更好的为人类服务。二、项目介绍恒温恒压供水控制系统由可编程控制器、 可视化触摸屏显示器、变频器、交流电动机、压差传感器、液位变送器、温度变送器、板式换热器、继电器、辅助加热器、以太网线及相应模块、等其它电控设备、以及 5 台循环水泵和一台小流量隔膜泵等构成。在整个系统中，可编程控制器与可视化显示器安装在中控室， 远程可使用以太网络监控现场模块。在水箱入空和出口安装压差传感器，检测水压。在水箱底部安装液位变送器。 在水箱里安装温度变送器。 可编程控制器中的模拟量模块采集液位变送器、温度变送器送来的 4-20mA信号电流。将测量信号与 PLC设置的信号进行比较，经过 PID 模糊运算后，由PLC控制变频器输出的频率来调节交流电动机的转速，改变循环泵的流量，来保证供水水压恒定。箱体水温温度由板式换热器供给。温度控制阀来调节温度。 辅助加热器用来保证温度的恒定。 这样就构成了以设定压力温度为基准的恒压恒温闭环系统。 触摸屏显示器用于显示供电电压、工作电流、变频器实际频率、供水压力及各循环泵的工作状态等；可以通过触摸屏以太网络在线修改供水压力和温度控制恒温供水系统的运行。三、程序设计原理3.1整套热水供给系统采用西门子CPU226PLC控制软件使用西门子 S7-200 进行控制程序。可视化面板使用西门子 Smart1000 显示屏，软件使用 WinCCflexible 。同一公司系列产品，兼容性好，协议一致利于通讯。 STEP7是用于 SIMATIC可编程控制器组态和编程的标准软件。 它是 SIMATIC工业软件的组成部分。 为功能模板和通讯处理器赋值参数、强制和多处理器模式、全局数据通讯、使用通讯功能块的事件驱动数据传输、组态连接。WinCCflexible项目包括能让系统接受操作和监视的所有组态数据。在WinCCflexible中，组态数据根据主题类别进行编译。每个类别都在单独的器中进行处理。器的可用性取决于所用的WinCCflexible版本和要组态的HMI设备。 WinCCflexible的工作环境只显示当前使用的HMI设备所支持的器。也就是说，组态工作非常简单且易于进行。3.2稳定运动状态的自动控制系统设计系统为了解决水压波动，流量变化对供水系统的扰动。采集管网压力、温度、电流等信号。参考传统的PID 调节器算法，即：U(T)=Kpe(t)+T关于 P 值， I 值， D值的设定可采用测试法最短短时间内完成参数设定， 避免造成不良影响。 设定的依据：增益 P 值大，有利于减少供水管网的实际压力与恒压给定值的差值，但是 P 值过大，系统将产生振荡，稳定性变差。积分I 值越小振荡作用越强烈，适当增大I 值，使系统更加稳定，但是时间长又会发生难以迅速恢复的情况，系统的动态响应变差。微分D 愈短，微分作用越弱。P,I,D经验值和参数设定依据，在测试过程中依照先比例后积分的原则对系统进行调节。 在程序控制中使用比较指令函数运算等先关算法更精准的计算调整相关参数，实时精确的控制恒温恒压供水系统。3.3变送器的安装、电气连接、调试和维护必须由通过培训、有资格的专业人员操作如果在管系上需要进行焊接工作，不要将焊接设备的接地接在本测量设备上。 安装者必须保证仪表根据接线图正确接线。如果电源不隔离，变送器必须接地。 在打开和修理电气设备时请遵守当地所有相关规定。四、工作流程介绍该系统具有手动操作模式和自动工作模式两种运行方式4.1手动操作模式选择手动模式时，操作可视画界面。可实现单独设备的启动和停止，这种方式用于检修或控制系统出现故障时使用。4.2自动运行模式4.2.1系统补水4.2.1.1地下储水池由一台7.5KW的深井潜水泵供水，当蓄水池水位达到最低下限（通过压力传感器测量水位）1 米时，启动深井补水泵开始补水。 （蓄水池深度 2 米）达到最高水位2 米时，停止供水。4.2.1.2 由地下蓄水池为 1 号水箱供水（冷水）（ 5.5KW水泵 2 台，由变频器控制）， 1 号水箱高度 3 米， 2 号水箱高度 2 米， 1、2号水箱之间落差 1.5 米； 1、2 号水箱由管道相连实现自动补水，补水时当 1 号水箱水位达到 1.5 米时，自动开始为 2 号水箱补水， 2 号水箱加满后，再为 1 号水箱加水，直至 1 号水箱加满为止。（2.8 米）4.2.1.3当 1 号水箱水位达到最低保持水位（热水）1 米时，启动 1、2 号之间的补水泵（ 1 台 2.2KW）开始由 2 号水箱为 1 号水箱补水（热水）；当 2 号水箱水位达到最低保持水位 1 米时，停止为 1 号水箱补水，关闭 2 号水箱为 1 号水箱补水的补水泵； 同时开启冷水水箱上水电动阀门为1 号水箱补水（冷水） .1 号水箱水位达到2.8 米时，关闭水箱进水电动阀门。4.2.1.4当 1 号或 2 号水箱水温达到80以上时，启动水箱上水电动阀门，水位达到2.8 米，温度达到 70时，关闭水箱上水电动阀门。设置一个最高水位，起保护作用，达到这个高度时停止所有上水。4.2.2系统循环4.2.2.1对 1、2 号集热器采集热能，通过与1 号水箱相连的管道将热能传导进入1 号水箱当 1 号水箱水温与 1 号或 2 号集热器水温的温差超过 10时，启动 1、2 号集热器循环水泵。温差低于5时关闭 . ；1 号、 2 号集热器循环泵各自独立可单独启停。4.2.2.2冬天当1 号、2号集热器室外管道温度低于5时，启动集热器和1 号水箱之间的循环泵，室外管道温度高于10时循环泵停止。当1 号水箱水温与板式换热器的温差超过15时，启动板式换热器循环水泵；温差低于5是循环泵停止。当1、2 号水箱水温的温差达到 10时启动 1、2 号之间的循环水泵；达到温差5范围内停止循环泵。五、总结PLC可视化控制变频器恒温恒压供水系统同其它供水方式相比较，除具有的节能效果外，还有以下优势：操作界面简单明了，易于学习培训。通过变频器调速控制循环泵的水流量，改变老式的调节节流阀来控制流量的方法，减低了管道阻力，延长元件的使用寿命。可编程控制器可实现软启动， 对交流电动机的分时分步启动，躲开高峰电流避免对电网的冲击。PLC自动控制，不需要人员频繁操作，降低了人员劳动强度提高生产力。基于 PLC的恒温恒压供水系统， 应广泛推广使用。