基于组态王、PLC及变频器在恒压供水控制系统的设计

论文摘要

目前,大部分的水泵控制采用传统的电力拖动方式,水泵在工频下恒速运转,对于流量的控制是利用调节阀门的开度来实现的,这样一方面造成了能源的较大浪费,另一方面容易造成“水锤效应”。采取恒压供水的方式,可以解决传统供水存在的诸多弊端,由于交流变频技术的不断成熟及完善,可以方便地组成恒压供水系统。本文共分八章,第一章前言部分介绍了变频恒压现状、变频恒压供水模式及本课题完成的工作;第二章在对恒压供水控制方案讨论的基础上进行方案选择;第三章运用经典控制理论方法对系统进行分析,首先在实验数据的基础上建立系统的静态模型,然后对整个系统进行分析,建立被控对象的传递函数,并采用解析方法设计PID参数,对设计的PID参数运用MATLAB语言工具对系统进行仿真;第四章及第五章对变频调速技术及可编程序控制器进行简介,阐述变频器工作原理及节能原理,对本文用到的中S7-200系列PLC进行了重点介绍;第六章利用工控软件组态王进行供水监控系统设计,设计过程包括:创建新工程、定义组态王数据变量、制作图形画面、进行动画连接等,并介绍了组态王与S7—200的PPI连接方式;第七章进行变频器、电气图纸及PLC程序设计,根据功能需要设置变频器功能代码,图纸包括操作面板及一次原理图、变频器接线图、PLC外部接线图、PLC程序框图,最后应用STEP7-MicroWINV4编程软件进行PLC程序编制,所编制的PLC程下载到西门子S7—200PLC,并进行了调试。第八章为结论及展望部分,在此不再赘述。本设计利用组态王监控系统及现场操作箱可实现操作室及现场的两地控制,并可进行自动与手动、本地与远控、变频与工频的切换。组态主画面直观,可以显示变频运行电流、压力测量值、压力设定值等模拟量,在画面切换按钮中可以切换至压力实时趋势画面及压力报警画面。本设计可广泛应用于生活供水、高楼供水、工业用水等场合,实现节能、操作维护方便、安全可靠的目的,并为类似系统的工业设计提供了一种可行的设计方法。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 前言
• 1.1 供水现状和恒压供水控制
• 1.2 变频恒压供水的模式
• 1.3 本课题完成的工作
• 第2章 制方案选择
• 2.1 变频器控制方案讨论
• 2.2 PID控制
• 2.3 PID闭环控制系统组成
• 2.4 恒压供水整个系统组成
• 第3章 系统分析
• 3.1 系统静态模型组成
• 3.2 各部分静态模型
• 3.2.1 变频器静态模型
• 3.2.2 电动机至水泵静态模型
• 3.2.3 压力变送器静态模型
• 3.2.4 整个系统静态模型
• 3.3 被控对象传递函数
• 3.4 系统的PID控制器参数设计
• 第4章 变频调速技术简介
• 4.1 变频调速优势
• 4.2 变频技术的发展
• 4.3 变频器应用现状及前景
• 4.4 变频调速技术的基本原理
• 4.5 变频器的节能应用
• 第5章可 编程序控制器简介
• 5.1 PLC概况及发展现状
• 5.1.1 PLC概况
• 5.1.2 PLC发展现状
• 5.2 PLC的主要功能
• 5.3 PLC的组成
• 5.4 S7-200系列PLC简介
• 第6章 基于组态王的供水系统监控设计
• 6.1 组态王简介
• 6.2 组态王与S7-200PLC通讯
• 6.2.1 组态王的通讯机制
• 6.2.2 组态王与S7-200的PPI通信方式
• 6.3 组态王系统设计
• 6.3.1 组态王系统设计步骤
• 6.3.2 组态王系统设计过程
• 6.3.2.1 创建新工程
• 6.3.2.2 定义硬件设备及数据变量
• 6.3.2.3 定义组态王数据变量
• 6.3.2.4 制作图形画面
• 6.3.2.5 图形画面动画连接
• 第7章 变频器及PLC电气设计
• 7.1 操作面板及一次原理图
• 7.2 变频器二次接线图
• 7.3 PLC输入输出地址及外部接线
• 7.4 PLC软件编程
• 7.4.1 PLC程序结构及框图
• 7.4.2 PLC梯形图程序
• 7.5 工控机与PLC之间硬件连接
• 第8章 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表