基于PLC及变频技术的自动控制供水系统
基于PLC及变频技术的自动控制供水系统,基于,PLC,变频,技术,自动控制,供水系统
第 2 9卷第 6期 2 0 0 9年 l 2月 惠州学院学报(自然科学版)J OURN AL OF HU I Z HO U UN I VE R S I T Y V o 1 2 9 No 6 De C 2 o o9 基于 P L C及变频技术的 自动控制供水系统 易春阳(惠州学院电子科学系,广东惠州5 1 6 0 0 7)摘要:针对节 能和提 高供水质量 问题,系统采用 P L C、变频及 自动控制技 术相 结合 来 实现供水控制 的 系统 自 动化软件设计,通过 实验模拟过程控制 实验装置来组建供水 系统及软件的设计 来达 到供 水 自动化的 目的。通过 实 践证明,该系统具有精度高、抗干扰能力强,对供水质量、节约能源和运行可靠性具有较好的改善。关键词:P L C;变频调速;P I D控制 中图分类号:T U 9 9 1 6 2 文献标识码:A 文章编号:1 6 7 1 5 9 3 4(2 0 0 9)0 6 0 0 6 2 0 4 1 引言 随着社会经济的飞速发展,人们对城市供水的数量、质量、稳定性提出了越来越高的要求,针对城市常规供水 系统的缺点,本 系统 以 P L C及变频器控制技术为核心,将 P L C技术、变频技术、监控技术、通讯技术 应用于供 水系统,利用其在生产过程中高效率、高精度、快响应及柔性化的优点,并能通过工控组态应用软件对供水系统进 行监控和远距离控制。对传统供水系统故障率高、能源浪费严重等问题进行改造,提高效率,实现全自动化供水。2系统技术特点简介 2 1 P L C(可编程控制 器)的特点 P L C是一种基于数字计算机技 术、专为在工业 环境下应用 而设计 的电子控制装置,它采用 可编程序 的存储 器,用来存储用户指令,通过数字或模拟的输入 输出,完成一系列逻辑、顺序、定时、记数、运算等确定的功能,采 用了P L C控制变频器,用软件实现各种类型的机电一体化设备和生产过程运行的自动控制,联网方便,便于系统 集成,可靠性大大提高。2 2变频技术特点 与传统的交流拖动系统相比,变频器把电压和频率固定不变的交 流电变换为 电压或频率可变的交流 电,在系 统中的作用是实现电机无极调速、软启动和提高控制精度,是整个系统实现恒压供水的核心设备,解决了电机在 供水系统 中因频繁启动而产生能源浪费、水压波动大、设备易损坏等 问题。2 3 软件控制特点 控制系统采用国内市场 占有率极高的控制组态软件“组态王”和西门子专业控制软件“WI N C C、s t e p 7”,同时 在组态王(K i n g V i e w)控制系统当中实现多机联 网模式,可以实现多 台操作站控制一个实验对象。2 3 1 S ET P 7 S T E P 7是用于 S I M A T I C s 7 3 0 0 4 0 0站创建可编程逻辑控制程序的标准软件,可使用梯形 图、功能块图或语 句表。S I MA T C管理器是 S T E P 7的中央窗 口,在 S T E P7 启动时激活。用项 目结构来按顺序存储和排列所有的数 据和程序 S I MA T I C管理器用于基本 的组态编辑,S I MA T I C管理器具有下列功能:建立 P r o j e c t 硬件组态及参数设定 收稿 日期:2 0 0 9 0 92 0 作者简介:易春阳(1 9 6 5一),男,湖南衡阳人,硕士,高级工程师,研究方 向为电力 电子及电气传动。第 6期 易春 阳:基 于 P L C及 变频技术 的 自动控 制供 水 系统 6 3 组态硬件网络 编写程序 编辑、调试程序 2 3 2 工控软件 WI N C C WI N C C是在生产和过程 自动化 中解决可视化 和控制 任务 的工业 技术 中性 系统。它提供 了适用 于工业 的图 形显示、消息、归档以及报表的功能模板。高性能的过程耦合、快速的画面更新、心腹可靠的数据使其具有高度的 实用性。WI N C C包含:图形编辑器、变量记 录、报警记 录等 编辑器。3控制系统工作原理与设计 3 1 系统 工作 原理 整个控制系统 是 由监 控上 位 机、P L C控 制器、变 频器、压力变送器、温度 变送器、流量传 感器、水泵 电机 等组成 的 全集成 自动化系统,通 过现场 总线 与组 态软 件对 以上硬 件 设备进行组态以实现恒温、恒压、恒流 自动供水。整个系统 的工作原理方框图如(图 1)所示。系统的整体工 作原理:上 位机 主要 负责对 P L C进行 组 态与编程,通 过现场总线与 MP I 接 口与 P L C进行数据通信,是编程软件与组态监 控软件 的运行 平 台,为 系统 提供 了一 个友善的操作界面,使操作人员可 以实时、准 确对系统进 行 操作。P L C控制器作 为整个 系统 的控 制核 心,除 了与上 位 机进行数据 通信 之外,还要 对 现场生 产数 据进行 采集。本 设计调用 了三次 P I D模块,分别用 于系统 恒压、恒 流、恒 温 控制。其设计思路是系统先处于恒 压、恒 温的情况下,再 对 系统进行恒 温控制。压力变 送器、流量计 和 温度传 感器 分 别对 现场的水压、流量和水温进行检 测,从现场传 感器采 集 到模 拟信号经过模 拟量输入模 块进 行模数 转换成 为标 准的电流电压信号,再传送给 P L C。P L C将现 场采集到 的信号与上位机给定信号进行 比较,比较结果送到 P L C 集成 P I D模块进行运算,最后将 运算得 到的数 据输送到 现场执行设备,整个 过程构 成一个 P I D闭环控制,实现 了恒压、恒流、恒温供水。变频器是实现电机高效率、高 精度运行 的核心设备,解决了以往供水 系统 电机因频繁 启 动造成 的能源浪费大、控制精 度低 的缺点。3 2编程与组态监控 系统设计 在本系统中,P L C程序设计的主要任务是接受外部 开关信号 的输入以及管 网的压 力信号 和加 热桶 内水 温 信号,判断 当前的系统状 态是否正常,然后执行 程序,由 输 出信号去控制变 频器、电动调节 阀和加 热器 等器件,以完成相应 的控制任 务。P L C控制 程序采 用 S I E M E N S 公 司提供 的 S T E P一 7 V 5 2软件编 程,整个 P L C工作 流 程如 图 2。系统采用能够运行 S T E P 编程软件与WI N C C组态 软件的个人计算机作为上位计算机。上位机数据采集 图 1 系统的工作原理方框 图 图 2 P L C工作 流程 6 4 惠州学院学报(自然科学版)2 0 0 9年第2 9卷 与监控系统采用西门子公司的 Wi n C C在上位计算机上安装好通讯处理卡 C P 5 6 1 1 一M P I 卡后,通过通讯卡上 R S 一4 8 5接 口与 P L C上的 MP I 接 口通讯,此时 P L C与上位机构成工业 M P I 通讯网络,完成上位机与 P L C之间的数据 交换。4 试验实例 调 试 结 果 图如下:图 3(结果一)图4(结果六)第 6期 易春 阳:基 于 P L C及 变频技术的 自动控制供水 系统 6 5 调试结果如下(P表示比例参数,I 表示积分参数,D表示微分参数。):结果一:P=4 0、I=1 0 1 0、D:0 0 S=9 7 4 结 果二:P=4 0、I=9 8 0、D=0 0 S=5 5 2 结果三:P=5 0、I=9 8 0、D=0 0 S=4 6 4 结果 四:P=6 0、I=9 8 0、D=0 0 S=3 8 9 结 果五:P=8 0、I=9 8 0、D=0 0 S=3 5 7 结 果六:P=1 4 0、I:9 8 0、D=0 0 S=0 0 6 4 9 系统用计算机进行 P I D参数的调整和 自动控制的投运,最终实现稳准快的过程控制,达到生产工艺的需求,从上面6组调试结果可以看出,当 P=1 4 0、I=9 8 0、D=0 0时超调量最小,系统一达到给定值时就趋于稳定 5结论 在供水系统中采用基于 P L C与数据采集监控软件 Wi n C C设计的变频供水系统,可以根据实际需要水压的变 化自动调节水泵的转速,实现恒温恒压供水。实验运行结果表明,系统节能效果显著,结构简单、运行可靠、调整 方便,恒压供水质量高。水泵在变频下均为软启动,切换平滑,冲击电流小,水泵机组寿命相应延长。可以最大限 度的节能、节地、节资,并使系统处于可靠运行的状态,满足对水位的控制要求,具有很好的应用前景。参考文献:1 陈爱文,等变频供水 P L C自动控制系统 J 机电工程技术,2 0 0 8,3 7(1 O):4 4 4 6 2 杨建峰,等变频调速恒压供水系统浅析 J 科技情报开发与经济,2 0 0 8 1 8(2 8):2 0 2 2 0 3 3 李巧红基于P L C的恒压供水系统研究 J 中国科技信息,2 0 0 8 2 0(3 1):5 7 5 9 4 雷宏彬基于 P L C和变频器的恒压供水控制系统 J X-,_ l k 仪表与 自动化装置,2 0 0 7(3):5 4 5 5 【责任编辑:吴跃新】W a t e r S up pl y S y s t e m Ba s e d o n t he PLC a n d Fr e q ue n c y Co nv e r t e r YI Ch u n-y a n g (J D e p a r t m e n t o fE l e c t r o n ic T e c h n o l o g y,Hu i z h o u U n i v e i t y,H u i z h o u 5 1 6 0 0 7,G nan g d o n g C h i n a)Ab s t r a c t:I n v i e w o f t h e e n e r g y c o n s e r v a t i o n a n d t h e e n h a n c e me n t wa t e r s u p p l y q u ali q u e s t i o n,t h i s d e s i g n u s e s t h ee q u e n c y c o n v e r-s i o n v e l o c i t y mo d u l a t i o n t e c h n o l o gy,t h e P L C t e c h n o l o gy a n d t h e a u t o ma t i c c o n t r o l t e c h n o l o gy,r e a l i z e d t h e wa t e r s u p p l y c o n t rol s y s t e m d e s i g n an d t h e s o f t wa r e d e s i gn,s e t u p t h e w a t e r s u p p l y s y s t e m a n d t h e s o f t w a r e d e s i g n,a c h i e v e d t h e w a t e r s u p p l y a u t o ma t i o n s y s t e m t h r o u g h t h e l a b o r a t o r y s i mu l a t i o n o f p r o c e s s c o n t r o l e q u i p me n t T h e s y s t e m i s e v al u a t e d w i t h h i g h p r e c i s i o n a n d a n t i j a m m i n g a b i l i t y t o i mp r o v e t h e q u a l i t y o f wa t e r s u p p l y,e n e r gy c o n v e ma t i o n a n d o p e r a t i o n a l r e l i a b i l i t y Ke y wo r d s:P L C;e q u e n e y c o n t r o l o f mo t o r s p e e d;P I D c o n t r o l
收藏
编号:124936058
类型:共享资源
大小:211.64KB
格式:RAR
上传时间:2022-07-25
40
积分
- 关 键 词:
-
基于
PLC
变频
技术
自动控制
供水系统
- 资源描述:
-
基于PLC及变频技术的自动控制供水系统,基于,PLC,变频,技术,自动控制,供水系统
展开阅读全文
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 装配图网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
装配图网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。