PID恒压供水控制系统

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1、毕业设计说明书课题名称PID恒压供水控制系统系别专业班级姓名学号指导教师起讫时间：2010年1月6日2010年4月6日（共8周）PID变频恒压供水控制系统学生：方旭颖 指导教师：程文锋摘要PID恒压供水系统对于某些工业或特殊用户是非常重要的，例如在某些生产 过程中，若自来水供水压力不足或短时间断水，可能会影响产品质量，严重时使产 品报废和设备损坏。以可编程逻辑控制器与变频器为控制核心，据恒压时对应的电 压设定值与从压力传感器获得的反馈电流信号，利用PID控制自动调节，改变频率 输出值来调节所控制的水泵电机转速，从而达到控制管网中水压恒定。系统具有自 动和手动两种控制方式，便于对系统进行维护修理

2、，并能通过应用软件对供水系统进 行监控和远距离控制.提高效率，实现自动化供水。关键词：PIDPLC变频器触摸屏目录摘要1第一章绪论 41. 1 PID变频恒压供水系统的研究意义41. 2现代的儿种供水方式探讨51. 2. 1变频恒压供水系统51.2.2生活无负压供水系统5第二章系统简介 62. 1系统基本内容 62. 1. 1系统的构成与原理62. 1. 2系统主要性能与特点62. 2系统结构框图1第三章系统设计方案83. 1系统控制方案83. 2系统主电路设计93. 3系统控制电路设计93. 4系统的功能阐述 93. 4.1全自动平稳切换，恒压控制 93. 4. 2手动控制93. 4. 3实

3、施效果10第四章硬件的组成及选型114. 1可编程控制器(PLC)114. 1. 1FX系列的特点 114.1.2 -般元件和编号114. 1. 3 AC电源，DC输入型如下 134. 1. 4 FX2N-4AD 特殊模块134. 1. 5 FX2N-4DA 特殊模块134. 1.6配线如图3.1144. 1. 7缓冲存储器(BFM)的分配如下表 144. 2变频器 164.2. 1变频器的介绍164. 2. 2操作模式174. 2. 3变频器FR-E500端子接线184. 3触摸屏194. 4压力传感器19第五章软件设计205. 1系统工作流程图设计205. 2部分主要程序模块分析215.

4、2. 1 A/D模块程序215. 2. 2 D/A模块程序215. 2. 3 PID模块程序225. 3触摸屏画面设讣245. 3. 1触摸屏选型画面245.3.2欢迎进入画面255. 3. 3系统主画面255. 3. 4手动控制画面265. 3.5自动控制画面265. 3. 6电机运行监视画面275. 3.7输出异常监视画面28结束语 28致谢 29参考文献30附录一：程序32附录二：硬件接线图42第一章绪论1.1 PID变频恒压供水系统的研究意义恒压供水是指在供水网中用水量发生变化时，出口压力保持不变的供水方 式。供水网系出口压力值是根据用户需求确定的。传统的恒压供水方式是釆用水 塔、高位

5、水箱、气压罐等设施实现的。随着变频调速技术的日益成熟和广泛应用, 利用变频器、PID调节器、单片机、PLC等器件的有机结合，构成控制系统，调节 水泵的输出流量，实现恒压供水。该技术以在供水行业普及。传统定压方式的弊病：1、管理不便、因与大气连通易引起的管道腐蚀；2、山于水箱内微生物、藻类孳生，还可能对系统造成二次污染，所以每年定压 水箱都需定期维护，并由卫生防疫部门检验；3、定压水箱需占用较大空间，需要专门的地点来放置：4、高位定压水箱系统的控制靠投入泵的台数来调节，但这种调节方式不能做到 供水量和用水量的最佳匹配，水泵长期偏离高效区工作，效率低下；5、系统频繁的起停泵，对水泵、电机及开关器件

6、都会缩短使用寿命;采用变频器和可编程控制器等现代控制设备和技术实现恒定水压供水，是供 水领域技术革新的必然趋势，以往采用的水塔供水既不卫生乂不经济，更重要的是 浪费了大量的能源，本文介绍的变频调速恒压供水系统以其有效的实用性，彻底解 决了上述问题，是一项颇有实用价值的调速系统，为已有的供水系统技术改造提供 了切实可行的途径。随着我国城镇化建设的飞速发展，城市人口和城市居民的不 断增加，城市供水不足成为一种普遍现象，传统的供水方式已经不能满足城市发展 和人民生活的需要。自八十年代以来，变频调速恒压供水技术开始应用于我国许多 城市的自来水公司。变频调速恒压供水技术不仅能够保证城市供水的稳定，而且可

7、 以节约能源。在我国，节电节水的潜力非常大。据有关国际组织发表的资料显示： 中国的单位国民经济总产值所消耗的电是美国、德国等的4倍左右，消耗的水是他 们的2倍左右。我国的大量用电设备中，风机和泵类电机的耗电量占全国发电量的 50%左右，若推广新型电机调速技术，可节电40%左右，即可以节约全国发电量的 1/5。由于我国人均占有水、电资源相对于别国乂少很多，因此，在我国一方面水电 供应紧张，而另一方面，水电的浪费乂十分惊人。节电节 水，不仅潜力巨大,而且意 义深远。1. 2现代的几种供水方式探讨1. 2.1变频恒压供水系统变频恒压供水系统（自动恒压供水系统）变频恒压供水系统山蓄水池、变频 水泵、传

8、感器、控制系统等组成，通常以供水管网中最高位置的水压值为参照，以 该处正常用水所需的压力及流量为为设讣参数，通过控制系统调整水泵电机转速调 整水泵的输出，从而将该位置的水压控制在设定水压、实现恒压，保证正常供水。 需要说明的时，这种恒压是相对的，实际水压是在接近设定水压值附近不断变化。1. 2. 2生活无负压供水系统近年来乂一新型的供水系统一一无负压变频供水，它是在变频恒压供水上发 展起来的，它的先进之处在于供给用户的水是通过一个密封的环境，所以避免了生 活用水的二次污染，并且它实现了无池供水与变频恒压供水的结合，能够达到比其 他的供水方式更环保更节能的效果。无负圧供水最突出的优点是这种供水方

9、式健康 卫生，非常安全，而且节约投资。因为它可以直接实现与自来水管网串联对接，在 自来水厂一次供水管网压力的基础上叠加所需的压力，差多少，补多少，能充分利 用管网的余压，用水低峰期，设备其至不需要运行，节能效果显著，与传统给水设 备比，节能达30%-90%o不建水池水箱，不仅节省投资，而且从根本上杜绝了原有 水池、水箱的渗、冒、滴、漏和跑水现象，可节水20%以上。采用无负压供水设 备，不用建泵房、水池、水箱和上水处理设备等，因此大大降低了工程造价，可节 约投资60%以上。这种供水方式水压稳定，没有污染，没有鼠、蛇和杂物进入， 使供水非常安全，而且水质好。该设备实现了电脑智能化，不做无用功，因此

10、设备 使用寿命长。同时，使用该设备可以实现停电不停水。这种先进的供水方式，在国 家和人民越来越重视饮用水健康问题的的今天，其市场前景将非常广阔。第二章系统简介2. 1系统基本内容2.1.1系统的构成与原理PID调节变频调速恒压供水控制系统III PLC.变频器、压力传感器、触摸屏、 控制切换电路以及电动机泵组等构成。系统采用1台变频器拖动2台水泵电机，以 循环使用的方式运行。压力传感器负责对管网压力采样，变频器对水泵电机变频调 速。水泵电机是输岀环节。安装在供水管上的压力传感器，把岀口压力信号变成4 20mA的标准信号反馈给PLC的PID模块进行PID调节。经运算与给定压力参数 进行比较，得出

11、一调节参数发出控制信号，控制变频器及水泵电机的切换与运行。 变频器控制水泵的转速调节系统供水量，使供水系统管网中的压力保持在给定压力 上。当用水量发生变化时，PLC根据用水量的大小自动控制工作泵数量的增减及变 频器对水泵的调速，实现恒压供水。2.1. 2系统主要性能与特点一、该系统特点1、变频恒压供水能自动24小时维持恒定压力，并根据压力 信号自动启动备用泵，无级调整压力，供水质量好，与传统供水比较，不会造成管 网破裂及水龙头共振现象。2、电机启动平滑，减少电机水泵的冲击，延长了电机 及水泵的使用寿命，避免了传统供水中的水锤现象。3、采用变频恒压供水可以节 省传统供水中的水箱，节省了投资及空间

12、，避免了水质的二次污染。4、变频恒压 供水保护功能齐全，运行可靠，具有欠压、过压、过流、过热等保护功能。5、可 根据用户需要，选择各种附加功能，如电机定时轮换，休眠等功 能。二、适用范圉1、宾馆、写字楼、高层建筑、居民小区、企事业单位生活用水。2、各种类型厂矿的工业用水。3、各类型自来水厂、供水 站、污水处理厂。4、工业锅炉供水系统，热水供应系统。2. 2系统结构框图图21系统框图根据上面的框图该系统的主要元器件清单如表2. 2所示表2.2序号元件名称元件型号数量备注1PLCFX2N-16MR1三菱2模拟量模块FX2N-4AD1三菱3模拟量模块FX2N-4DA1三菱4变频器FR-E540-3K

13、W1三菱5传感器BP8001利河伯6接触器CJ20-25A4正泰7热继电器JR20-25A2正泰8熔断器RT14-63A3正泰第三章系统设计方案3. 1系统控制方案在住宅小区水厂的管网系统中，由于管网是封闭的，泵站供水的流量是山用 户用水量决定的，泵站供水的压力以满足管网中压力最不利点的压力损失AP和流 量Q之间存在着如下关系：AP=KQ2；式中K为系数设PL为压力最不利点所需的最低压力，则泵站出口总管压力P应按下式关系 供水，则可满足用户用水的要求压力值，乂有最佳的节能效果。P二PL+AP二 PL+ KQ2；因此供水系统的设定压力应该根据流量的变化而不断修正设定值，这种恒压 供水技术称为变量

14、恒压供水，即供水系统最不利点的供水压力为恒值而泵站出口总 管压力连续可调。系统具有控制水泵出口总管压力恒定、变流量供水功能，系统通过安装在出 水总管上的压力传感器，实时将压力、流量非电量信号转换为电信号，输入至可编 程控制器（PLC）的输入模块，信号经CPU运算处理后与设定的信号进行比较运 算，得出最佳的运行工况参数，山系统的输出模块输出逻辑控制指令和变频器的频 率设定值，控制泵站投运水泵的台数及变量泵的运行工况，并实现对每台水泵根据 CPU指令实施软启动、软切换及变频运行。系统可根据用户用水量的变化，自动确 定泵组的水泵的循环运行，以提高系统的稳定性及供水的质量。3. 2系统主电路设计系统主

15、电路。二台电机分别为Ml、M2 o接触器KM2、KM4,分别控制 Ml、M2的工频运行；接触器KM1、KM3 ,分别控制Ml、M2的变频运行； FR1、FR2分别为二台水泵电机过载保护用的热继电器：QF1、QF2和QF3分 别为变频器和二台泵电机主电路的隔离开关；FU为主电路的熔断器；FR-E540变 频器。3. 3系统控制电路设计控制电路部分采用PLC控制。控制两泵的切换及两泵的工作时间。输入点采 用触摸屏作为输入.3. 4系统的功能阐述3.4.1全自动平稳切换，恒压控制主水管网压力传感器的压力信号420mA送给数字PLC控制器，根据压力设定 值与实际检测值进行PID运算，并给出信号直接控制

16、变频器的转速以使管网的压力 稳定。当用水量不是很大时，一台泵在变频器的控制下稳定运行；当用水量大到变 频器全速运行也不能保证管网的圧和稳定时，控制器的压力下限信号与变频器的高 速信号同时被PLC检测到，PLC自动将原工作在变频状态下泵投入到工频运行，以 保持压力的连续性，同时将一台备用的泵用变频器起动后投入运行，以加大管网的 供水量保证压力稳定。若两台泵运转仍，则依次将变频工作状态下的泵投入到工频 运行，而将另一台备用泵投入变频运行。当用水量减少时，首先表现为变频器已工作在最低速信号有效，这时压力上 限信号如仍出现，PLC首先将工频运行的泵停掉，以减少供水量。当上述两个信号 仍存在时，PLC再

17、停掉一台工频运行的电机，直到最后一台泵用主频器恒压供水。 另外，控制系统设计六台泵为两组，每台泵的电机累计运行时间可显示，24小时 轮换一次，既保证供水系统有备用泵，乂保证系统的泵有相同的运行时间，确保了 泵的可靠寿命。3. 4. 2手动控制当压力传感器故障或变频器故障时，为确保用水，2台泵可分别以手动工频 方式运行。3. 4. 3实施效果 采用变频恒压供水，消除了主管网压力波动，保证了供水质量，而且节能 效果明显，并延长了主管网及其阀门的使用寿命。 拓宽运用变频恒压控制原理，较好地解决了加压泵房与抽水泵房的远程通 讯总是并达到异地连锁控制的U的。 电机既有电机保护器，乂有软起动器，克服了起动

18、时的大电流冲击，相对 延长了电机制使用寿命。 山于采用PLC控制的压力自动控制，可以实现无人远程操作，系统的PLC 预留有RS485接口，可与计算机网络进行连接。 山于系统釆用闭环恒压控制，电机在满足主水很容易网的压力的前提下， 节能效果显著，年节电61万度，折合为人民币36万元。 通过采用变频器控制，可在不同季节、节假日、日夜及上下班等全面调控 水量,按日节水100吨计,则年可节水36500吨。第四章硬件的组成及选型4. 1可编程控制器(PLC)4.1.1FX系列的特点本系统采用FX2N- 16MR可编程控制器。FX系列是山电源，CPU、存储器、输 入输出器组的，单元型可编程控制器，基本单元

19、和扩展单元采用了利于维修的装卸式端 子台，在编程子罩内装RUN/ST0P开关，它内装有8K-16K步进自备用电池的RAM存储器， 并内有计时能，可进行时间控制，并且可接各种输入输出扩充设备，用于特殊控制。4.1. 2 一般元件和编号表3. 1输入继电器(X)输出继电器(Y)辅助继电器(M)状态(S)X000X007Y000y007M0m499初始用S0S98点8点500点返回原点S10S19定时器(T)计数器(0嵌套指针常数T0T199C0 C99N0N78点主控用K16位200点100点-32. 76832. 768H16 位 OFFFFHA：输入(X)输出(Y)继电器各基本单元分配着X00

20、0X007这样的八进制输入继电器、输出继电器编号。B：辅助继电器(M)在可编程控制内部的继电器叫辅助继电器，与输入输出继电器不同，它是一 种程序用继电器，所以不能读取外部输入，不能直接驱动外部负载。C：定时器(T)是将可编程控制器内部的lms10ms100ms等时间脉冲进行加法计数，当它达 到一定设定值时，输出接点就工作。定时器利用脉冲可测量范围为0.0013276. 7 秒。D：计数器(C)计数器设备如下，根据忖的和用途可以分为如下儿种：内部计数用：通用停电保持16位汁数器，这些计数器可是编程控制器内部信 号用的，其应答速度通常为10HZ。高速汁数器：停电保持用，高速汁数器和编程控制器的运算

21、无关，最高计数 为 60KHZE：常数(K) (H)可编程控制器使用的各种数值中，K为十进整数值，H为16进制数值，这些 可作为定时器和计数器的设定值和当询值，以及应用指令的操作数来使用。F:状态条件(S)是一种步进梯形图或SFC表达工序号用的继电器，不做工序时，也可作为与 辅助继电器相同的一般接点，线圈来编程使用，也可以用作信号器，用来外部故障 诊断使用。J：指针(P) (I)指针有分支用和中断用的两种，分支用指针用于FNCOO(CJ)条件转。或 FNCO1 (CALL)子程序调入地址。中断指针用于指定的输入中断定时中断，汁数中断的中断子程序。H:数据寄存器(D) (V) (Z)数据寄存器是

22、存储数值数据的元件，FX可编程控制器的数据寄存器全是16 位的，用二个寄存器组合就可以处理32位数值。与其它元件一样它也分一般用和 停电用两种。数据寄存器中还有寻址用的V、Z寄存器(V0V7, Z0Z7,共16 点)。它们都用于计时器，计数器的设定值的间接指定、应用指令中。4.1. 3 AC电源，DC输入型如下表3. 2ComX0X2X4X6X10X12X14X16LX24+XIX3X5X7XIIX13X15X17Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y74.1. 4 FX2N-4AD 特殊模块FX2N-4AD模块有四个输入通导，输入通道接收模拟信号并将其转换为数字信 号

23、，这叫A/D转换。FX2N-4AD最大的分 率是12位，可选用的模拟值范围是-10V 到10VDC（分 率为3MA）,并且4到20MA或-20到20MA份 率为20MA）性能指标表33项目电压输入电流输入电流或电压输入的选择基于你对端子先择用时可4个模拟输入DC - 10到10V输入阻抗200KDC -20到20MA输入阻抗20250数字输入12位转换结果以16位二制补码方式存储+2047-2047分率50MA（10V 默认 1/2000）20 MA （20MA 默认 1/1000）总体精度1% （对于T0V 到 10V）1%对于（-20MA 到 20MA转换速度15ms/通道（常数）,6ms

24、/通道（高速）4.1.5 FX2N-4DA 特殊模块山于变频器的输出频率用模拟量控制而PLC输出的控制信号是数字量所以需 要用到D/A模块将PLC输出的数字量转换为模拟量送至变频器的模拟量输入端子来 控制变频器的频率输出。4.1.6配线如图3.1图3. 1 AD与DA配线4.1. 7缓冲存储器(BFM)的分配如下表表34BFM内容通道初始化，缺少2值二H0000通道1包含体采样数(1、4096),用于得到的平均结果，缺省值设为旷 正常速度，高速操作可选1。通道2通道3通道4#5通道1这些缓冲区包含采样数的平均输入值，这些采样数分别输入#1%4缓冲区中的通道数据。#6通道2#7通道3#8通道4#

25、9通道1些缓冲区包含每个输入通道读入的当前值。#10通道2#11通道3#12通道4保留#15选AD转换速度如设0,则正常速度，15MS通道如设为1,则选高速，6MS通道带*号的缓冲器(BFMS)可以使用TO指令从PC写入。不带*号的缓冲存储器的数据可以用FROM抱住读入PC在从模拟特殊功能模拟块中读出数据之前，确保这些设置已送入模块特殊模 拟功能中，否则将使用模拟块里的以前保存的数值(2) 通道选择：通道的初始化山缓冲存储器BFM#O中的16进制数字H0000控制，弟一位字符 控制通道一，面弟4个字符控制通道4,设置一个字符的方式如下：0=0 设范围为(-lOVlOV)0二2设范围(-20MA

26、20MA)0=1 设范围为(+4MA20MA)0=3 通道关闭OFF(3) 调整增益和偏移值：&、当通过将BFM#20高为K1而将其激活后，包括模拟特殊功能模块在内的 所有设置将复位成缺省值，对于消除不希望的增益和偏移调整，这是一种快速的方 法。b、如果BFM#21的(Bl、B2)高为(0、1)增益和偏移的调整将被禁止，以防止 操作者不正确的改动。若需要改变增益和偏移，(b), (b0)必须设为(0, 1)缺省值是 (0, 1)。c、BFMS23和24的增益和偏移量被送进指定输入通道的增益与偏移的稳定 寄存器.待调整的输入通道可以由BFM#22设当的0（增益-偏移）位来指定。BFM#24中的增

27、益和偏移量的单位是MV或UAo ill于单位的分辨率，实际的响 以5mv或20uA的最小刻度。（4）控制系统的I/O接口地址分配山于该设备要求输入有开关量和模拟量，而输出为开关量，根据组态图和实 际需要其点数选用三菱FX2N系列交流电源24V直流输入类型的FX2N-16MR可编程 序控制器。扩展模块Fxon-SER. I/O总数为16点，输入点数为8点，类型为漏 型，输出点数为8点，类型为继电器。PLC的I/O点分配如下表3. 5表3. 5输入设备输入点输出设备输出点选择自动M417电机正转信号Y15选择手动M4151号泵变频运行Y10自动启动M4181号泵工频运行Y13自动停止M4092号泵

28、变频运行Y12Ml手动变频启动M4022号泵工频运行Y11Ml手动工频启动M404变频器异常输岀指示Y14H2手动变频启动M403H2手动丄频启动M405Ml手动停止M406H2手动停止M407变频异常输出X04. 2变频器4. 2.1变频器的介绍1）小心使用变频器使用的塑料零件，因此，为了不造成破损,请小心地使用，其 次，不要仅在询盖板上使用太大的力。2 ）请安置在不易受震动的地方。（5.9m/s2以下。） 请注意台车，冲床 等的震动。3）注意周围的温度周围温度对变频器的寿命影响很大，因此，安装场所的周用温度不能超过允许温度（1 0 C50 C）o检查图3）所示位置的周围温度是否在允许值以内

29、。4 ）请安装在不可燃的表面上。变频器可能达到很高的温度（大约最多到130 C ）。请安装在不可燃的表面上（例如：金属），同时，为了使热量易于散发，应 在其周围留有足够的空间。5 ）请避免高温、多湿的场所。请避免太阳光直射、高温和多湿的场所。6 ）请回避油雾、易燃性气体、棉尘和尘埃等等漂浮的场所。将变频器安装在清洁的场所，或安装在可阻挡任何悬浮物质的封闭型屏板7）注意变频器安装在控制柜内的散热方法。在两台或两台以上变频器以及通风扇安装在一个控制内时，应注意正确的安位置，以确保变频器周围温度在允许值以内。如安装位置不正确，会使变频 器周围温度上升，降低通风效果。8）变频器要用螺丝垂直且牢固地安装

30、在安装板上。4. 2. 2操作模式外部操作模式1：上电确定运行状态出厂设定为，将电源处于ON状态，则为外部操作模式。EXT显示点亮，如果 EXT显示不亮，设定PR. 79操作模式选择二22：开始将启动开关（STE或STR）处于ON。表示运转的RUN正转时点亮，反 转时闪亮烁。注：如果正转和反转开关处于ON时，电机不启动，如果正运行期间两开关同时 处于ON,电机减速到停止状态。3：加速恒速把端子2-5间连接的旋钮（频率设定器）慢慢向右转到满刻度。显示的频率数 值逐渐增大到50. OOHZo4：减速把端子2-5间连接的旋钮（频率设定器）慢慢向左转到头。显示的频率数值逐 渐减小到00. OOHZo电

31、机停止运行。5：停止将开启开关（STF或STR）置于OFF4. 2. 4与PU接口的连接RS-485通讯，PU按口用于与个人计算机等相连接进行通讯操作。用通信电缆 把PU接口，计算机FA等连接起来，用户程序可以对频器的运行监视，以及参数的 读数写进操作4. 2- 3变频器FR-E500端子接线1X24V1出和外部酣管公删子STFSTR控期回器褊入傅号（不允肚入中世O1RL输出停止复位公共56入!输岀Jfi#片扁肚功棚数的蛀电抗 邮.刑去这个融片。r.rax.ajI 憾DJT:辭设赭liI l/21kQlJMN怦 屛解檢HSE（32）集电极 开制I出电妙入（）一TIO （DC0-1W 阴 保根個

32、号公觴） 注3）IOC4-20nA：*）4（DO-20mA）（32）横的号输出（DC0-1W）PJ接口 仗 SY45）图3. 2变频器FR-E5OO端子接线图4. 3触摸屏触摸屏是本系统的人机界面，通过触摸屏我们可以和系统进行信息交流。触 摸屏可以对系统的运行流程、水泵运行电流、变频器的输出频率、输出电压以及系 统报警情况进行显示；同时通过触摸屏我们可以进行压力的设定、选择系统的运行 方式（自动/手动）、泵的运行方式（正常运行/检修），所以我们在选择触摸屏时，要 考虑它与PLC通讯情况，建议PLC和触摸屏使用同一个厂家的。该系统的PLC为三 菱FX-2N,触摸屏可以选三菱F930G0T-BWD

33、系列。4. 4压力传感器在供水系统中，压力传感器采用BP800压力变送器，BP-800型扩散硅压力 变送器用途：圧力变送器是为使用环境比较恶劣的现场设计的高性能圧力变送器， 具有精度高，稳定性好，体积小等优点。性能价格比极高及引进美国福克斯波罗有 限公司的配件装配，是本公司近年来开发的新产品。压力变送器为标准的二线制， 4-20mADC输出，24V直流供电，与介质接触部分全部为不锈钢，可直接安装在测量 管道上，使用极其方便。第五章软件设计5. 1系统工作流程图设计十二小时自动切换泵及根据出水口压力的大小自动增减工频泵的流程图如图5-1所示。图5.1系统匸作流程图5. 2部分主要程序模块分析 5

34、. 2-1 A/D模块程序K3OMK1K3H0MMOKOB3331K1K1K4K1123K4H10K1K5C601K1:图5. 2 A/D模块程序图该段程序作用是对圧力传感器反馈回来的模拟量转化为可编程控制器能够处理的数字量。上段程序逐句意思如下：1： PLC运行时一直判断识别码是否为“2010”是则A/D模块正常；2：正常Ml闭和设置通道1的量程为420mA并关闭其他通道;3：设置通道1的平均滤波的周期数为4；4：将模块运行状态从BFM#29读入M10M25：5：如果模块运行没有错误且数字量输出未超出允许范围将通道1的平均采样 值存入D501即反馈回来的压力。5. 2. 2 D/A模块程序E

35、30D511K302OD5ISKOH3331KIK29K2IKIKID502KI图5. 3 D/A模块程序图该段程序作用是将经PID运算后的数字量转换成控制变频器输出频率的模拟 量。D/A模块程序逐句意思如下：1： PLC运行时一直判断识别码是否为“3020”是则D/A模块正常；2：正常M6闭和设置通道1的量程为420mA并关闭其他通道；3：设置通道1的平均滤波的周期数为4；4：将模块运行状态从BFM#29读入M30M45；5：如果模块运行没有错误且数字量输出未超出允许范围将通道1的平均采样 值存入D502o5. 2. 3 PID模块程序（l）PID的介绍在工业生产中，一般用闭环控制方式来控制

36、温度、压力、流量这一类连续变 化的模拟量，无论是使用模拟调节器的模拟控制系统还是使用计算机（包括PLC） 的数字控制系统，PID控制（即比例-积分-微分）都得到了广泛应用，这是应为 PID控制具有一下优点：(1) 在没有控制系统的数学模型的情况下，也能得到比较满意的控制效果。(2) PID调节器的结构典型，程序设计简单，参数调整方便。(3) 有较强的灵活性和适应性。根据被控对象的具体惜况，可以采用各种 PID调节器的变种和改进的控制方式。下图是PLC闭环控制系统如图5. 4图5. 4 PID控制系统图如图所示系统当前的模拟量反馈信号Pv(t)被模拟量输入模块FX2N-4AD转换 为数字量PV,

37、经滤波和PID运算后，将PID调节器的输出量MV送给模拟量输出模 块FX2N-4DA,它输出的模拟量mv(t)送给执行机构。戸卬指令如图5.4, PID回路运算指令的应用编号为FNC88,源操作数S1、 S2、S3和目标操作数D均为D。S1和S2分别用来存放给定值SV和当前测 量出的反馈值PV,源操作数S3开始的25个数据寄存器，用来存放控制参数的 值，运算结果MV存放在D中。图5. 5 PID指令图PID参数表表5. 1符号地址意义单位与范围TsS3釆样周期广32767msACTS3+l动作方向第0位为0时为正动作，反之为反动作LS3+2输入滤波常数099%KpS3+3比例增益1%32767

38、%TIS3+4积分时间032767*100msTDS3+5微分增益0100%aDS3+6微分时间032767*10msPID指令参数S31+1中的笫1、2、3、4、5位分别用来设置是否允许输入变化量、输出变 化量报警，是否执行自整定和有无输出值上下限设定。PID参数表中的S3+7S3+19被PID指令占用，S3+7S3+23用于输 入、输出变化量增加、减少的报警设定值，S3+24的03位用于设置报警输出。5. 3触摸屏画面设计 5. 3.1触摸屏选型画面图5. 1触摸屏选型画面5. 3. 2欢迎进入画面FID变频恒压供水系统制作人：林笃武方旭颖图32欢迎进入画面5. 3. 3系统主画面图5.

39、3系统主画面 5. 3. 4手动控制画面图54手动控制画面5. 3.5自动控制画面图3.3自动控制画面5. 3. 6电机运行监视画面图5. 6电机运行监视画面5. 3.7输岀异常监视画面图5. 7输出异常监视画面结束语短暂而乂宝贵的毕业设计结束了。在这段时间内使我乂一次对整个大学4年 所学过的知识进行了总结。从方案的论证到最终的设计，涉及的领域包括：三菱 FX2N-16MR型号PLC,传感器，触摸屏。在设计过程中，我对AUTOCAD软件的应用 有了更深一层的提高。整个供水系统都是围绕着节能，用水方便卫生，延长设备的 寿命等LI地而设计。系统釆用闭环控制，参数偏差能及时进行控制。变频器的加速 和

40、减速可根据工艺要求自动调节，控制精度高，能保证生产工艺稳定，而且由于变 频调速器具有十分灵墩的故障检测、诊断、数字显示功能，提高了水泵运行的可靠 性。综上所述，采用PLC和变频器为核心部件构成的变频恒压供水系统，具有很强 的实用性，为供水领域的技术革新，开辟了切实有效的途径。在实际应用当中，作 用还是很明显的。该系统在调试时PID参数在线设置不方便需要在程序里更改PID 参数，现在变频器都自带PID运算功能，采用变频器内置PID功能省去对可编程控 制器存贮容量的要求在线设置PID也很方便。总之，供水系统在以后的发展过程中，自动化控制的程度将会越来越高，越 来越专一化。各种功能也会更加完善。致谢

41、在本论文完成之际，首先要向我的指导老师致以诚挚的谢意。在论文的写作 过程中，程老师给了我许多的帮助。提供给我们很多资料很设计思路。在此我还要 向汤皎平老师表示衷心的感谢。同我也要感谢浙江XXXX学院，是她提供了良好的学习环境和生活环境，让我的大 学生活丰富多姿，为我的人生留下精彩的一笔。参考文献11戴一平.可编程控制器技术及应用M第1版、北京：机械工业出版社、2006. 1.1112赵黎明等.可编程控制器应用技术M第2版、北京：化学工业出版社、 2002. 1.3张万忠.可编程控制器应用技术M第1版、北京：化学工业出版社、2002. 1.4廖常初.PLC基础及应用M笫2版、北京：机械工业出版社

42、、2007. 95张桂香，马全广.电气控制与PLC应用.化学工业出版社2003年8月一版6陈少雄，赵霞.变频器一PLC在供水控制系统的应用.南京工业大学信息学院控制工程中心7李勇伟.专用变频器在恒压供水装置中的应用.中国新型建材料工杭设计研究院8周志敬.FR-500变频器在恒压供水系统的应用.山东莱芜钢铁集团公司动力部9作者不详.运用PID与变频器实现恒压供水控制方案.深圳市AMB科技有限公司10杨绍胤，杨庆.供水系统自动控制.浙江省建筑设计研究院划11刘邦凯.变频技术在城市供水中的应用.长沙铁道学院学报.2004-0912www. gongkong wang附录一：程序N80021400K5

43、0T30示0-11IS931350730K1510175秒切樵I4COlPI30COK30 MK201O MKO K5331KI10KIKlKID502D500H210K1000D5101设定采样 时间为3秒D5U 动作才向MT设定D515DB32 4岀上限 设定外I0V K50D511矽分时何 设龙为50 NS10V KOD51610V K0D533 騎出下限 设龙0抄。N11L13| 卜IOVP K0D517FKil KlTO KlK0H5S31KlK29K2130KlK1D502PIDttSKlK40n?11-自豹谆止1415I4W讽一| 1 目功帝止150 fiffiffl-bP45O

44、WHI151seoBtM#M4Cr9152反审值大 F5切忖W14151415I I血搀千初V41ST总入自於&电85/I416 述入千幼 级电251416lT七ttTF皿ssSBYW 丄TIT gsffs82E畳 4is J OSH 3S ogsM ss DZJEtsE丄STISTSOAM-toE茁 SG 中厶、SF4- ISTgSa-UKHZ-會？ 煜皿El!CD怏冷二 XA T 6SK 010 宴x-s.岸-LSTIVSO H60172221 T IW1- 自询申 2 F45OHiflffl2H行合 标忠 纵电筋171自常时贬盘电訪TO1018013作一I II-11交钦逐抄U种ifK4

45、32OO2 U受城 行12巾时 计匏筋236C0)O仔12小时 汁觀務阳3ffl2/hC200i打2小时 rtas2OL卜妁瓷C2TS12数 ,一贬巧卅242C201-lOi行=124、时 标志S2 ICO 711409运白肖时2自幼停止継电$C200 巾茨殛 1ri2-bM ttgC201 皿受城运 行12小M 计数老M72自功射N2皱电冬151為匸F4$04f忑0怅引台72芟换迄行 也电筋150SWW4fsw时团2E0150 ICO 170 -I JII-M- f时斶行】2小时支费运行 & H.t 贸电色M疋甥73功$电 。日工SY01Z 19513衣4运彩JK432J30201N2支频廷

46、 行12小时 itftS261X02EGH4】&他电計ic Xi畑 q1402(M MSI MM 1416267kriti Hii nf注入羊动盘20 爭姗II 变顿逐行 您电話274281238肚电爲1 1 urftt?-44J4_44-支级起爭功Mju ju*止II- 谨入爭功 堆电戏M81 11 FSUWI1 匸畑手 IL电爲140 I4D2 吸 刈低 1416f!4O3I I4C6183 V10T12匸愈 手新时2 *2停止ZL1Z行 82卜时走8-P功预电1416工取运疗 堆电莠a人辛渤鐵电？5M21手功时1 工频熔行 建电熬ri(=882动烦电U千芟1183 车幼忖? 工奴适行Irwisff n电密pl：R N1力xrrf/YO1O该痂B7呦卜时158IT菇?电73砒二嚣V013 nris ff11I I垃电器172303| I目紡州12垃电sY012182壬幼时比306171rffixsf? ii电戏XTOUN2I：疯詞tfc rttxEff 垃电署18(00Y015fl：号30911-佃311附录二：硬件接线图主电路PLC外部接线图变频器外部接线图mm1.3FID劳範率氏坊统a