PLC恒壓供水系統(tǒng)優(yōu)化設計的論文

PLC恒壓供水系統(tǒng)優(yōu)化設計的論文一、項目選題背景及研究內容變頻技術不僅僅是異步電動機，結構堅固，易于維護，更重要的是由于采用變頻技術的異步電動機的機械性可以達到了直流電動機調壓調速的功能。 這樣子可以很好的解決國內供水的很多問題。 從而人們可以按照序曲自行研發(fā)一個合適的而且比較方便環(huán)保的調速控水系統(tǒng)。恒壓供水系統(tǒng)改變原有的調速方式， 實現(xiàn)了無極控制恒壓供水，依據(jù)用水量的變化自動控制調節(jié)系統(tǒng)運行的參數(shù)， 保證了供水的安全可靠。隨著電子技術的不斷深入，恒壓變頻器的日益完善，功能越來越強，即可利用恒壓變頻的各種功能對其變頻調速恒壓供水系統(tǒng)提供更多的服務， 從而保證恒壓供水系統(tǒng)的更多功能， 供水的更穩(wěn)定，更好的為人類服務。二、項目介紹恒溫恒壓供水控制系統(tǒng)由可編程控制器、 可視化觸摸屏顯示器、變頻器、交流電動機、壓差傳感器、液位變送器、溫度變送器、板式換熱器、繼電器、輔助加熱器、以太網(wǎng)線及相應模塊、等其它電控設備、以及 5 臺循環(huán)水泵和一臺小流量隔膜泵等構成。在整個系統(tǒng)中，可編程控制器與可視化顯示器安裝在中控室， 遠程可使用以太網(wǎng)絡監(jiān)控現(xiàn)場模塊。在水箱入空和出口安裝壓差傳感器，檢測水壓。在水箱底部安裝液位變送器。 在水箱里安裝溫度變送器。 可編程控制器中的模擬量模塊采集液位變送器、溫度變送器送來的 4-20mA信號電流。將測量信號與 PLC設置的信號進行比較，經(jīng)過 PID 模糊運算后，由PLC控制變頻器輸出的頻率來調節(jié)交流電動機的轉速，改變循環(huán)泵的流量，來保證供水水壓恒定。箱體水溫溫度由板式換熱器供給。溫度控制閥來調節(jié)溫度。 輔助加熱器用來保證溫度的恒定。 這樣就構成了以設定壓力溫度為基準的恒壓恒溫閉環(huán)系統(tǒng)。 觸摸屏顯示器用于顯示供電電壓、工作電流、變頻器實際頻率、供水壓力及各循環(huán)泵的工作狀態(tài)等；可以通過觸摸屏以太網(wǎng)絡在線修改供水壓力和溫度控制恒溫供水系統(tǒng)的運行。三、程序設計原理3.1整套熱水供給系統(tǒng)采用西門子CPU226PLC控制軟件使用西門子 S7-200 進行控制程序。可視化面板使用西門子 Smart1000 顯示屏，軟件使用 WinCCflexible 。同一公司系列產品，兼容性好，協(xié)議一致利于通訊。 STEP7是用于 SIMATIC可編程控制器組態(tài)和編程的標準軟件。 它是 SIMATIC工業(yè)軟件的組成部分。 為功能模板和通訊處理器賦值參數(shù)、強制和多處理器模式、全局數(shù)據(jù)通訊、使用通訊功能塊的事件驅動數(shù)據(jù)傳輸、組態(tài)連接。WinCCflexible項目包括能讓系統(tǒng)接受操作和監(jiān)視的所有組態(tài)數(shù)據(jù)。在WinCCflexible中，組態(tài)數(shù)據(jù)根據(jù)主題類別進行編譯。每個類別都在單獨的器中進行處理。器的可用性取決于所用的WinCCflexible版本和要組態(tài)的HMI設備。 WinCCflexible的工作環(huán)境只顯示當前使用的HMI設備所支持的器。也就是說，組態(tài)工作非常簡單且易于進行。3.2穩(wěn)定運動狀態(tài)的自動控制系統(tǒng)設計系統(tǒng)為了解決水壓波動，流量變化對供水系統(tǒng)的擾動。采集管網(wǎng)壓力、溫度、電流等信號。參考傳統(tǒng)的PID 調節(jié)器算法，即：U(T)=Kpe(t)+T關于 P 值， I 值， D值的設定可采用測試法最短短時間內完成參數(shù)設定， 避免造成不良影響。 設定的依據(jù)：增益 P 值大，有利于減少供水管網(wǎng)的實際壓力與恒壓給定值的差值，但是 P 值過大，系統(tǒng)將產生振蕩，穩(wěn)定性變差。積分I 值越小振蕩作用越強烈，適當增大I 值，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，但是時間長又會發(fā)生難以迅速恢復的情況，系統(tǒng)的動態(tài)響應變差。微分D 愈短，微分作用越弱。P,I,D經(jīng)驗值和參數(shù)設定依據(jù)，在測試過程中依照先比例后積分的原則對系統(tǒng)進行調節(jié)。 在程序控制中使用比較指令函數(shù)運算等先關算法更精準的計算調整相關參數(shù)，實時精確的控制恒溫恒壓供水系統(tǒng)。3.3變送器的安裝、電氣連接、調試和維護必須由通過培訓、有資格的專業(yè)人員操作如果在管系上需要進行焊接工作，不要將焊接設備的接地接在本測量設備上。 安裝者必須保證儀表根據(jù)接線圖正確接線。如果電源不隔離，變送器必須接地。 在打開和修理電氣設備時請遵守當?shù)厮邢嚓P規(guī)定。四、工作流程介紹該系統(tǒng)具有手動操作模式和自動工作模式兩種運行方式4.1手動操作模式選擇手動模式時，操作可視畫界面?？蓪崿F(xiàn)單獨設備的啟動和停止，這種方式用于檢修或控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時使用。4.2自動運行模式4.2.1系統(tǒng)補水4.2.1.1地下儲水池由一臺7.5KW的深井潛水泵供水，當蓄水池水位達到最低下限（通過壓力傳感器測量水位）1 米時，啟動深井補水泵開始補水。 （蓄水池深度 2 米）達到最高水位2 米時，停止供水。4.2.1.2 由地下蓄水池為 1 號水箱供水（冷水）（ 5.5KW水泵 2 臺，由變頻器控制）， 1 號水箱高度 3 米， 2 號水箱高度 2 米， 1、2號水箱之間落差 1.5 米； 1、2 號水箱由管道相連實現(xiàn)自動補水，補水時當 1 號水箱水位達到 1.5 米時，自動開始為 2 號水箱補水， 2 號水箱加滿后，再為 1 號水箱加水，直至 1 號水箱加滿為止。（2.8 米）4.2.1.3當 1 號水箱水位達到最低保持水位（熱水）1 米時，啟動 1、2 號之間的補水泵（ 1 臺 2.2KW）開始由 2 號水箱為 1 號水箱補水（熱水）；當 2 號水箱水位達到最低保持水位 1 米時，停止為 1 號水箱補水，關閉 2 號水箱為 1 號水箱補水的補水泵； 同時開啟冷水水箱上水電動閥門為1 號水箱補水（冷水） .1 號水箱水位達到2.8 米時，關閉水箱進水電動閥門。4.2.1.4當 1 號或 2 號水箱水溫達到80以上時，啟動水箱上水電動閥門，水位達到2.8 米，溫度達到 70時，關閉水箱上水電動閥門。設置一個最高水位，起保護作用，達到這個高度時停止所有上水。4.2.2系統(tǒng)循環(huán)4.2.2.1對 1、2 號集熱器采集熱能，通過與1 號水箱相連的管道將熱能傳導進入1 號水箱當 1 號水箱水溫與 1 號或 2 號集熱器水溫的溫差超過 10時，啟動 1、2 號集熱器循環(huán)水泵。溫差低于5時關閉 . ；1 號、 2 號集熱器循環(huán)泵各自獨立可單獨啟停。4.2.2.2冬天當1 號、2號集熱器室外管道溫度低于5時，啟動集熱器和1 號水箱之間的循環(huán)泵，室外管道溫度高于10時循環(huán)泵停止。當1 號水箱水溫與板式換熱器的溫差超過15時，啟動板式換熱器循環(huán)水泵；溫差低于5是循環(huán)泵停止。當1、2 號水箱水溫的溫差達到 10時啟動 1、2 號之間的循環(huán)水泵；達到溫差5范圍內停止循環(huán)泵。五、總結PLC可視化控制變頻器恒溫恒壓供水系統(tǒng)同其它供水方式相比較，除具有的節(jié)能效果外，還有以下優(yōu)勢：操作界面簡單明了，易于學習培訓。通過變頻器調速控制循環(huán)泵的水流量，改變老式的調節(jié)節(jié)流閥來控制流量的方法，減低了管道阻力，延長元件的使用壽命?？删幊炭刂破骺蓪崿F(xiàn)軟啟動， 對交流電動機的分時分步啟動，躲開高峰電流避免對電網(wǎng)的沖擊。PLC自動控制，不需要人員頻繁操作，降低了人員勞動強度提高生產力。基于 PLC的恒溫恒壓供水系統(tǒng)， 應廣泛推廣使用。