5.1.2 自动运行流程设计 ........................................ 32 5.2 各个模块梯形图设计 ............................................... 40
5.2.1 软元件设置 ................................................... 40 5.2.2 手动控制程序设计 ........................................ 41 5.2.3 自动控制程序设计 ........................................ 44 5.2.4 初始化程序设计 ............................................ 56 5.3 系统的测试与运行分析 ............................................ 62
5.3.1 系统手动运行测试 ........................................ 62 5.3.2 系统自动运行测试 .......................................... 63
结束语 ................................................................................... 65 致 谢 ................................................................................... 66 参考文献 ................................................................................ 67
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第1章 绪论
1.1 本课题的背景及其意义
水和电是我们日常生活和工作都离不开的重要资源，在我们这个水电资源都非常短缺的国家，合理的做好节能减排，已是摆在人们面前很迫切的工作。我们国家一直以来在人们生活用水和工业用水等方面，供水技术都比较落后，大多的供水方式是恒速泵作为动力源，采用高位水箱、水塔或密闭气压罐供水，控制电路都是传统低压电器，自动化程度比较低，而随着社会经济的迅速发展、人民生活水平的不断改善，特别是近几年，由于政府加大城市建设和规划力度，好多一线城市几乎资源饱和，城市高层建筑越来越多，导致传统的供水方式已经不能满足社区、机关、企业等场所正常用水需求[2]。这就让人们不仅对供水系统的稳定性、可靠性提出了更高的要求，而且要求供水系统运行起来经济安全、高效节能。为了适应城市的快速发展，需要充分运用自动控制、网络通讯和计算机等综合技术，优化原有的供水系统，来提高各种用水场所的服务质量和供水能力，本次的设计正是为了能更好的解决此类问题而进行的，采用以PLC为控制核心，通过变频调速实现恒压供水。
1.2 供水系统国内外现状
随着变频器的问世，变频调速技术在以工频交流电为主的用电场合得到了广泛的应用，其中变频恒压供水便是在变频调速领域中典型的应用。以前，国外生产的变频器主要用来控制频率、控制电机的启停、控制电机正反转和转速调节以及各种保护功能。在变频恒压供水系统中，变频器是通过可编程序控制器控制，作为控制机构和系统执行机构之间的中间环节，为保证水管
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内水压恒定，满足不同时间段供水量大小的需求，需在变频器外部提供压力传感器和压力控制器，对水压进行闭环控制[3]。
目前我们国内有很多公司也在做变频恒压供水的工程，可是大部分采用国外的变频器控制水泵的转速，供水管路内水压的闭环调节及多台水泵的循环控制，有的采用单片机及相应的软件予以实现；有的采用可编程控制器（PLC）及相应的软件予以实现。但在系统的稳定性能、动态性能、抗扰性能以及开放性等多方面的综合技术指标来说，还远远没能达到所有用户的要求。像现在艾默生电气公司生产的变频器和大陆希望集团生产的森兰变频器也推出了恒压供水专用变频器，无需外接PLC和PID调节器，可完成最多四台水泵的定时启停和循环切换工作。该变频器将压力闭环调节与循环逻辑控制功能集成在变频器内部实现，但其输出接口限制了拖动电机的容量、使用时操作不方便，并且不具有数据通信功能，因此只适用于负荷容量比较小和控制要求不高的供水场所。从查阅的资料情况来看，以前国外的恒压供水系统在设计时大都采用单台变频器控制单台水泵机组的方式，很少采用单台变频器拖动多台水泵机组运行的情况，因而投资成本高。随着变频调速技术的发展，变频器的功能也在不断完善，特别是应用于供水系统中的变频器，工作时的稳定性、安全性和可靠性得到提高，而且其高效节能的效果越来越受用户欢迎。国外很多生产变频器的厂家开始重视并推出具有恒压供水功能的变频器，比如日本SAMCO公司，就推出了恒压供水基板，备有变频泵循环方式和固定方式两种工作模式；还有基于PLC的变频恒压供水系统的设计将PID调节器和PLC可编程控制器等硬件集成在变频器控制基板上，通过设置指令代码实现PLC和PID等电控系统的功能，只要搭载配套的恒压供水单元，便可直接控制多个内置的电磁接触器工作，可构成最多控制七台水泵工作的供水系统。这类设备虽然使用成本不是很高，同时也集成化了电路结构，但变频器输出接口的扩展功能缺乏灵活性，系统的动态性能和稳定性不高，与很多组态监控软件很难实现数据通信，并且限制了拖动电机的容量，因此在
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实际使用过程中，其使用范围还是具有一定局限性。通过国内外情况的分析，可以发现在变频调速恒压供水控制系统的研究设计中，对于能适应不同的用水场合，结合现代控制技术、计算机技术、网络通讯技术同时兼顾系统电磁兼容性的变频恒压供水系统的水压闭环控制研究还需深入。因此，有待于进一步研究改善变频恒压供水系统的性能，使其能被更好的应用于生活、生产实践。
1.3 主要设计研究工作及组织结构
通过对目前我国供水系统背景情况和变频恒压供水系统的现状分析，考虑到城区供水系统的对人们工作和生活的现实意义，怎样综合有效的利用自动控制技术、计算机技术以及通信技术，来设计开发更加稳定、可靠、节能的供水系统，已显得日趋重要。下面提出本人对基于PLC控制的恒压供水系统进行的研究任务和所做的一些设计内容。在毕设研究过程中，本人承担以下设计任务：
1、对供水系统的构成、工作原理、节能原理及相关技术进行分析； 2、对变频恒压供水系统的控制方案、系统设计等问题进行了研究与设计；
3、承担对本恒压供水系统的硬件选型与软件设计工作； 4、承担系统软件和硬件的调试工作，并满足正常运行需要。 本文的内容组织形式如下：
第一章 绪论。介绍本课题的研究背景及其意义，并对变频恒压 供水系统的现状进行介绍，在此基础上提出本文的研究工作。
第二章 PLC技术与变频技术概述。介绍恒压供水的核心控制系统（PLC和变频器）的基础知识，主要包括其基本概念、结构原理和应用特点等内容。
第三章 基于 PLC 控制的恒压供水系统的总体设计。提出恒压供水系统
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的要求，设计并合理选择系统最优的控制方案，分析恒压供水系统的控制理论以及对供水系统的机械结构、电气结构和工作原理进行介绍。
第四章 控制系统的硬件配置和设计。在确定下来系统控制方案 的基础上，合理选择 PLC 和变频器等硬件设备。配置符合本控制系统的PLC的I/O端口，提出变频器的选择条件、性能特点与技术指标，并分析MM430变频器的参数设置与调试方法。
第五章 控制系统的软件设计。本章是毕设撰写的重点部分，根据变频恒压供水系统的控制要求，完整的分析了的系统流程图，并参照系统流程图编译设计软件程序（包括初始化程序、水位检测程序、1#、2#、3#水泵的控制程序及工频/变频的切换程序等）。最后，对系统调试与运行方面内容进行了详细的分析。
第六章 结束语。对本文完成情况做简要总结，指出该毕设完成情况。同时也指出设计过程存在的缺点和不足，指出以后需要学习完善和进一步探讨的问题。
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