高楼恒压供水

1、7月12号 1新疆大学PLC控制系统设计指导教师：娄 毅学生姓名：徐永、李帅帅班级名称：风动14-1 班PLC课程设计答辩汇报高楼恒压供水第1页7月12号 2目录PLC课程设计答辩汇报1.高楼变频恒压供水介绍2.变频恒压供水系统组成3.设计流程图4.电路设计图5.设备仪器选型6.输入输出量确定7.PLCI/O接线图8.编程9.仿真高楼恒压供水第2页高楼恒压供水简单介绍 变频恒压供水系统由可编程控制器、变频器、水泵机组、压力传感器、液位变送器等组成。 本系统包含三台水泵电机，它们组成变频循环运行方式。采取变频器实现对三相水泵电机软开启和变频调速，运行切换采取“先启先停”标准。压力传感器检测当前水

2、压信号，送入PLC与设定值比较后进行PID运算，从而控制变频器输出电压和频率，进而改变水泵电机转速来改变供水量，最终保持管网压力稳定在设定值附近。7月12号 返回PLC课程设计答辩汇报3高楼恒压供水第3页7月12号 4 变频恒压供水系统组成及原理图 PLC控制变频恒压供水系统主要有变频器、可编程控制器、压力变送器和现场水泵机组一起组成一个完整闭环调整系统，该系统控制流程图以下列图1.1所表示：图1.1PLC课程设计答辩汇报高楼恒压供水第4页 从图1.1中可看出，系统可分为：执行机构、信号检测机构、控制机构三大部分，详细为： (1) 执行机构：执行机构是由一组水泵组成，它们用于将水供入用户管网，

3、变频泵是由变频调速器控制、能够进行变频调整水泵，用以依据用水量改变改变电机转速，以维持管网水压恒定；工频泵只运行于启、停两种工作状态，用以在用水量很大（变频泵到达工频运行状态都无法满足用水要求时）情况下投入工作。 7月12号 PLC课程设计答辩汇报5高楼恒压供水第5页 (2) 信号检测机构：在系统控制过程中，需要检测信号包含管网水压信号、水池水位信号和报警信号。管网水压信号反应是用户管网水压值，它是恒压供水控制主要反馈信号。水池水位信号反应水泵进水水源是否充分。信号有效时，控制系统要对系统实施保护控制，以预防水泵空抽而损坏电机和水泵。此信号来自安装于水池中液位传感器；报警信号反应系统是否正常运

4、行，水泵电机是否过载、变频器是否有异常，该信号为开关量信号。7月12号 PLC课程设计答辩汇报6高楼恒压供水第6页 (3) 控制机构：供水控制系统普通安装在供水控制柜中，包含供水控制器(PLC系统)、变频器和电控设备三个部分。供水控制器是整个变频恒压供水控制系统关键。供水控制器直接对系统中压力、液位、报警信号进行采集，经过变频调速器和接触器对执行机构(即水泵机组)进行控制；变频器是对水泵进行转速控制单元，其跟踪供水控制器送来控制信号改变调速泵运行频率，完成对调速泵转速控制。7月12号 返回PLC课程设计答辩汇报7高楼恒压供水第7页7月12号8图1.2变频恒压供水系统主程序流程图 以2#泵为例变

5、频和工频运行控制流程图。1#、3#泵运行控制情况与2#泵相同，主程序大致包含以下几部分：(1) 调用初始化子程序，设初值；(2) 依据增、减泵条件确定工频泵运行数；(3) 依据增泵、倒泵情况确定变频泵号；(4) 经过工频泵数和变频泵号对各泵运行情况进行控制；(5) 进行报警和故障处理。PLC课程设计答辩汇报高楼恒压供水第8页2#泵变频和工频运行流程图7月12号图1.3 2#泵变频运行控制流程图 图1.4 2#泵工频运行控制流程图返回PLC课程设计答辩汇报9高楼恒压供水第9页7月12号10输入信号名 称代 码地址编号输入信号供水模式信号(1-白天，0-夜间)SA1I0.0水池水位上下限信号SLH

6、LI0.1变频器报警信号SUI0.2试灯按钮SB7I0.3压力变送器输出模拟量电压值UpAIW0PLC课程设计答辩汇报高楼恒压供水第10页7月12号11输出信号 名称代码地址编号名称代码地址编码输出信号1#泵工频运行接触器及指示灯KM1、HL1Q0.0水池水位上下限报警指示灯HL7Q1.11#泵变频运行接触器及指示灯KM2、HL2Q0.1变频器故障报警指示灯HL8Q1.22#泵工频运行接触器及指示灯KM3、HL3Q0.2白天模式运行指示灯HL9Q1.32#泵变频运行接触器及指示灯KM4、HL4Q0.3报警电铃HAQ1.43#泵工频运行接触器及指示灯KM5、HL5Q0.4变频器频率复位控制KAQ

7、1.53#泵变频运行接触器及指示灯KM6、HL6Q0.5变频器输入电压信号UfAQW0PLC课程设计答辩汇报返回高楼恒压供水第11页7月12号12电气主接线 PLC课程设计答辩汇报返回高楼恒压供水第12页7月12号15主电路控制图主电路图PLC课程设计答辩汇报三台电机分别为M1、M2、M3，它们分别带动水泵1#、2#、3#。接触器KM1、KM3、KM5分别控制M1、M2、M3工频运行；接触器KM2、KM4、KM6分别控制M1、M2、M3变频运行；FR1、FR2、FR3分别为三台水泵电机过载保护用热继电器；QS主电路隔离开关；FU为主电路熔断器。高楼恒压供水第13页电气控制电路设计图7月12号P

8、LC课程设计答辩汇报14高楼恒压供水第14页此系统分手动/自动控制运行 (1) 手动控制：手动控制只在检验故障原因时才会用到，便于电机故障检测与维修。单刀双掷开关SA打至1端时开启手动控制模式，此时能够经过开关SB1、SB2、SB3、SB4、SB5、SB6分别控制三台水泵电机在工频下运行和停顿。 （2）自动控制：单刀双掷开关SA打至2端时开启自动控制模式，自动控制工作情况由PLC程序控制。其中Q0.0到Q0.5分别为各泵变频和工频运行输出状态。Q1.1输出1时，水池水位上下限报警指示灯HL7点亮；当Q1.2输出1时，变频器故障报警指示灯HL8点亮；当Q1.3输出1时，白天供水模式指示灯HL9点

9、亮；当Q1.4输出1时，报警电铃HA响起；当Q1.5输出1时，中间继电器KA线圈得电，常开触点KA闭合使得变频器频率复位。7月12号返回PLC课程设计答辩汇报15高楼恒压供水第15页7月12号16编程 此次设计使用V4.0 STEP 7 Micro/WIN SP9作为S7-200系列PLC编程软件。使用该软件能够轻松完成各种编程，帮助我们快捷完成设计。使用选好S7-200 CPU型号能够与计算机里编程应用软件V4.0 STEP7 Micro/WIN SP9进行通讯。PLC课程设计答辩汇报高楼恒压供水第16页7月12号17编程PLC课程设计答辩汇报高楼恒压供水第17页PID中止子程序10月10日

10、高楼恒压供水第18页初始化子程序10月10日高楼恒压供水第19页以1#水泵为例 当第一次上电、故障消除或者产生1#泵变频开启脉冲信号而且系统无故障产生、未产生复位1#水泵变频运行信号、1#泵未工作在工频状态时，Q0.1置1，KM2常开触点闭合接通变频器，使1#水泵变频运行，同时KM2常闭触点打开预防KM1线圈得电，从而在变频和工频之间实现良好电气互锁，KM2常开触点还可实现自锁功效。7月12号PLC课程设计答辩汇报20高楼恒压供水第20页7月12号21水泵工频运行不但取决于变频泵泵号，还取决于工频泵台数。以1#水泵为例，产生当前泵工频运行开启脉冲后，若当前2#泵处于变频运行状态且工频泵数大于0

11、，或者当前3#泵处于变频运行状态且工频泵数大于1，则Q0.0置1，KM1线圈得电，使得KM1常开触点闭合，1#水泵工频运行，同时KM1常闭触点打开预防KM2线圈得电，从而实现变频和工频之间实现良好电气互锁，KM1常开触点还可实现自锁功效。PLC课程设计答辩汇报返回高楼恒压供水第21页7月12号22仿真 将在编程软件V4.0 STEP 7 Micro/WIN中编写好程序导出，经过仿真软件装载打开。打开【配置】选项，选择对应PLC型号，此次设计使用是S7-200系列CPU226型PLC和扩展模块EM235。PLC课程设计答辩汇报高楼恒压供水第22页7月12号23仿真 当打开开关I0.0系统处于白天

12、运行模式，对应Q0.1，灯亮，则说明：当电源打开，水泵1#处于变频运行状态。PLC课程设计答辩汇报高楼恒压供水第23页7月12号24仿真 打开I0.3时，全部报警信号灯都常亮，说明水池水位报警信号灯、变频器信号故障报警信号灯、运行模式指示灯等信号灯均能正常工作PLC课程设计答辩汇报高楼恒压供水第24页由系统电气总框图能够看出,该系统主要硬件设备应包含以下几部分：(1) PLC及其扩展模块、(2) 变频器、(3) 水泵机组、(4) 压力传感器（5）液位变送器以及其它主要设备选型如表3.1所表示：7月12号表3.1 本系统主要硬件设备清单PLC课程设计答辩汇报主要设备型号及其生产厂家可编程控制器（

13、PLC）Siemens CPU 226模拟量扩展模块Siemens EM 235变频器Siemens MM440水泵机组SFL系列水泵3台（上海熊猫机械有限企业）压力变送器及显示仪表普通压力表Y-100、XMT-1270数显仪液位变送器分体式液位变送器DS26(淄博丹佛斯企业)接触器CJ20-63断路器DZ15-40/3901热继电器JR16-63按钮LA19-11B/D熔断器NGT0025高楼恒压供水第25页7月12号26PLC选型 S7系列PLC是德国生产极具代表性产品，其中最能表达低性能要求紧凑微型PLC就是S7-200。常见S7-200能够把中央处理单元、输入/输出和电源部分存放在同一

14、个立方体结构内。它是整体式结构，普遍外形结构图如图所表示。S7-200含有能够单机运行，又含有可扩展接口及扩展特殊功效模块特点。PLC课程设计答辩汇报高楼恒压供水第26页7月12号27PLC选型 在这一次设计中，依据右图所表示选型型号表，选取S7-200中CPU 226模块。CPU 226含有众多输入输出口，为设计仿真提供了方便。CPU 226可扩展到248路数字I/O和35路模拟I/O，能够连接两个RS-485通信/编程接口。PLC课程设计答辩汇报高楼恒压供水第27页模拟量扩展模块 因为实际中需要模拟量输入点1个，模拟量输出点1个，所以需要扩展，扩展模块选择是EM235，该模块有4个模拟输入

15、(AIW)，1个模拟输出(AQW)信号通道。输入输出信号接入端口时能够自动完成A/D转换，输出信号接出端口时能够自动完成D/A转换。7月12号28高楼恒压供水第28页变频器选型 变频器我们选择西门子MicroMaster440变频器。它含有很高运行可靠性和很强功效。它采取模块化结构，组态灵活，有各种完善变频器和电动机保护功效。MicroMaster440变频器输出功率为0.7590KW，适合用于要求高、功率大场所，恰好其输出信号能作为75KW水泵电机输入信号。7月12号29高楼恒压供水第29页水泵机组选型 水泵机组选型基本标准，一是要确保平稳运行；二是要经常处于高效区运行，以求取得很好节能效果

16、。所以电动机额定功率75KW，供水压力控制在0.30.01Mpa。确定采取3台SFL系列水泵机组额定电流140.1A，转速2970r/min（电机功率75KW）。SFL型低噪音，而且效率可提升5%以上；采取机7月12号30械密封，前端配有泄压保护装置，噪声更低(室外噪音60分贝)、磨损小、寿命更长，性能更可靠。所以本设计中选择电机功率为75KWSFL系列水泵3台。高楼恒压供水第30页压力变送器 压力变送器用于检测管网中水压，常装设在泵站出水口，为了预防传输过程中干扰与损耗，我们采取420mA输出压力变送器。 所以在设计中选取普通压力表Y-100和XMT-1270数显仪实现压力检测、显示和变送。压力表测量范围01Mpa，精度1.0；数显仪输出一路420mA