毕业设计水泵在高层建筑恒压供水系统中的plc和变频控制以及监控组态设计

毕业设计用纸本文介绍水泵在高层建筑恒压供水系统中的和变频控制以及监控组态设计过程。系统使用压力变送器对供水水压进行连续检测，检测到的压力信号转换成电信号后送给可编程控制器()上位机相连，实现对系统运行状态的组态监控；变频器通过其内部的调节运算功能，变频器和水泵构成执行机构，压力变送器作为检测和反馈机构，共同组成一个闭环控制系统。本系统采用一台变频器拖动上位机与连接，完成对系统运行的数据采集和状态监控。系统运行时，压力变送器能够实时检测到供水管网的水压值并反馈到和变频器，变频器利用控制策略实时调整水泵的运行速度(频率)、改变其流量，从而实现恒压供水。单台水泵工况的调节是通过变频器来改变电源的频率来改变电机的转速从而改变水泵的流量来实现的。量与转速成正比，功率以转速的三次方下降，与传统供水方式阀门节流控制相比，可以大幅度降低能耗，本系统节能效果明显。关键词恒压供水组态监控变频器毕业设计用纸gf毕业设计用纸摘要毕业设计用纸总结毕业设计用纸第一章总体方案设计设计目标和要求本课题的任务是设计一套具有计算机监控功能的高层建筑物恒压供水系统的控制部分，该设计主要针对高层建筑物供水系统，实现供水量随着用户用水量的增减而实时增减，但须保持供水水压恒定。计算机监控部分，主要实现供水水压设定和系统运行情况的动态显示。户居民的住宅楼，需考虑生活、消防用水；、当用户用水量变化时，要求系统供水压力波动在±％之内；、在监控计算机上可以设定系统供水压力，可以显示系统运行状态。控制方案组成框图如图。系统由、变频器、水箱、供水机组、供水管网和各种传感器、仪表组成。图控制示意图毕业设计用纸给定变频器PIDD/A管网压力给定变频器PIDD/A接触器接触器机组A/DA/D系统整体示意图控制流程变频恒压供水系统控制流程如下系统通电，按照接收到有效的自控系统启动信号后，首先启动变频器拖动变频泵根据压力变送器测得的用户管网实际压力和设定压力的偏差调节变频器的输出频率，控制速，当输出压力达到设定值，其供水量与用水量相平衡时，转速才稳定到某一定值，这期间工作变大，变频器的输出频率变大，所以水泵的转速增大，供水量增大，最终水泵的转速达到另一个新的稳定值。反之，当用水量减少水压增加时，通过压力闭环，减小水泵的转速到另一个新的稳定值。还未达到设定压力，并且满足增加水泵的条件时，在变频循环式的控制方式下，系统将在的控制下自动投入水泵变速运行，同时变频泵做工频运行，系统恢复对水压的闭环调节，直到水压达到设定值为止。如果用水量继续增加，满足增加水泵的条件，将继续发生如上转换，将另一台工频泵投入运行，变频器输出频率达到上限频率时，压力仍未达到设定值时，控制系统就会发出水压超限报警。当用水量下降水压升高，变频器的输出频率降至下限频率，用户管网的实际水压仍高于设新达到设定值。当用水量继续下降，并且满足减少水泵的条件时，将继续发生如上转换，将另一台工频泵关掉。毕业设计用纸第二章硬件设计和选型硬件设计()应最大限度地满足机械设备和生产过程的控制要求；()确保控制系统安全可靠；()力求控制简单、实用、合理；()系统应留有一定余量。()根据被控对象的工艺拟定控制系统的控制功能及目标；()细化控制系统的各类技术要求；()选型及硬件配置；()编制分配表，绘制()依据软件说明书，编制()编写设计说明书和系统使用说明书、操作规则等；()系统的安装、调试和投运。()分析被控对象并提出控制要求；()确定输入输出设备；()选择机型；()分配点并设计外围硬件电路；()程序设计和程序模拟调试；()硬件实施主要进行控制台等硬件的设计与现场施工；()联机调试；()根据调试的最终结果编制技术文件。基于的变频恒压供水系统主电路图如图所示：三台电机分别为、、，它们分本系统采用三泵循环变频运行方式，即台水泵中只有台水泵在变频器控制下作变速运行，第一台泵，即开关量闭合。当压力变送器检测到供水管网内水压持续达不到供水要求，即变频器频率大于等于可编程控制器()是计算机技术与自动化控制技术相结合而开发的一种适用工业环境的新可编程控制器()是计算机技术与自动化控制技术相结合而开发的一种适用工业环境的新型通用自动控制装置，是作为传统继电器的替换产品而出现的。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。是该控制系统的核心部件，合理选择对于保证整个控制系统的技术指标和质量至关重要的。选择应包括机型、容量等的选择。NL1L2L3KM5KM1KM3RKM5KM1KM3变频器UVWKM2KM4KM2KM4M1M1M2变频恒压供水系统主电路图变频恒压供水系统主电路图接通工频运行的接触器和隔离开关。主电路中的低压熔断器除接通电源外，同时实现短路保护，每的输出端绝对不允许直接接电源，故必须经过接触器的触点，当电动机接通工频回路时，变频回路接触器的触点必须先行断开。同样从工频转为变频时，也必须先将工频接触器断开，才允许接通变频器输出端接触器，所以和、和、和绝对不能同时动作，相互之间必须设器将电流信号送至上位机来显示。同时可以通过通过转换开关接电压表显示线电压。并通过转换开关利用同一个电压表显示不同相之间的线电压。初始运行时，必须观察电动机的转向，使之符合要求。如果转向相反，则可以改变电源的相序来获得正确的转向。系统启动、运行和停止的操作不能直接断开主电路如直接使熔断器或隔离开关断开，而必须通过变频器实现软启动和软停。为提高变频器的功率因数，必须接电抗器。当采用手动控制时，必须采用自耦变压器降压启动或软启动的方式毕业设计用纸机型选择的基本原则是在满足控制功能要求的前提下，保证系统工作可靠，维护使用方便及最()结构合理对于工艺比较固定，环境条件较好，维修量较小的场合，选用整体式结构的。()功能强弱适当对于开关量控制的工程项目，若控制速度要求不高，一般选用低档的。容量主要是指是的点数，点数也应留有适当裕量。由于目前点数较多的价格也较高，若备用的点是数量太多，将使成本增加。根据被控对象的输入信号和输出信号的总点数，并考虑到今后的调整和扩充，通常点数按实际需要的考虑留选用三菱公司的系列灵活配置的硬件资源：内含时钟、运算、高速计数器、显示器、编程器，采用网络通信。该型号的的实物图如下：继电器内置数字(选图表规格规格备注通过储存的程序周期运转批次处理方法当执行指令时指令可以刷新使用步进梯形图能生成类逻辑梯形图和指令清单型程序使用附加寄存盒可扩展到步内置步最大硬体配置点，依赖于用户的选择(最大软件可设定地址输入、输出)点至点至至至至至运转控制方式控制方法处理时间(线(线锁定锁定初始点点点点()()()()毫秒保位位位位入相存器()()断常数十进位点点至至至至至范围：至数点至点(子系统)位上计数器至点位上至点位上下计数器至点率不大于的计数器组合点点点点点点用于和时点点至点点点点点至至至通过块程式步的参数设置从至至以及至至至和至至毕业设计用纸位103(不能直接输入)变频器选型变频器的选择包括变频器的型式选择、容量选择和变频器箱体结构的选择三个方面。其总的原则是首先保证可靠地满足工艺要求，再尽可能节省资金。1、变频器的型式选择根据控制功能可将通用变频器分为三种类普通功能型控制变频器、具有转矩控制功能的高机，泵类等平方转矩，低速负载转矩较小，通常可选择普通功能型的变频器。在变频器选型前应掌握传动系统的以下参数(1)电动机的极数。一般电动机极数以不多于4极为宜，否则变频器容量要适当加大；(3)电磁兼容性。为减少主电源千扰，使用时可在中间或变频器输入电路中增加电抗器，或安、滤波器或采用屏蔽防护电缆。变频器的选型应满足以下条件(1)电压等级与驱动电动机相符；()额定电流为所驱动电动机额定电流的1.1~1.5倍；(3)根据被驱动设备的负载特性选择变频器的控制方式；容量选择产厂家由本国或本公司生产的标准电动机给出，或随变频器输出电压而降低，都很难确切表达变频器的能力。选择变频器时，只有变频器的额定电流量是一个反映半导体变频器装置负载能力的关键量。负载电流不超过变频器额定电流是选择变频器容量的基本原则。电动机额定电流不同。随着电动机极数的增多，电动机额定电流增大。变频器的容量选择不能以电动机额定电流为依据。同时，对于原来采用变频器的改造项目，变频器的容量选择也不能以电动机为，电动机的容量选择在考虑最大负载，富裕系数，电动机规格等因素，往往电动机的容量富裕较大，工业用电动机常常在50~0额定负荷下运行。若以电动机额定电流变频器与电动机的匹配主要是电动机的额定电压及电流，如果电动机额定电流小于同功率的变频器额定电流，一般来说用同等功率的就足够了，但如果大了，只好用大一级的变频器。对于鼠笼式异步电动机，变频器的容量选择应以变频器的额定电流大于电动机的最大正常工作电流1.1倍为原则，这样可以最大限度地节约资金。在选用变频器时除了考虑技术性和可靠性外还应考虑经济性，一般不要留有太大功率余量，变频器与电动机两者的功率应相匹配，不但经济性好而且输出波型更好。3.变频器箱体结构的选用变频器的箱体结构要与环境条件相适应，即必须考虑温度，湿度，粉尘，酸碱度，腐蚀性气体等因素，这些因素与能否长期安全、可靠运行有很大的关系。常见有下列几种结构类型可供设计中选用频器集中使用，选用这种型式较好，但环境条件要求较高；毕业设计用纸()封闭。适用一般用途，可用于有少量粉尘或少许温度、湿度变化的场合；()密闭型。适用环境条件差，有水，尘及一定腐蚀气体的场合。根据以上理论，选用三菱达：(~)；可拆御风扇和接线端子，维护方便；柔性，实通信口，可插扩展卡符合全世界主要通信标准；等各种功能适合各系列变频器内置功能的控制恒压供水系统，效率高，损耗小，调速供水节能效果突出，运行稳定，可靠性高，抗干扰能力强，精度高，动态响应快，体现了变频品。图变频器实物图电机及水泵选型重介质的泵，要求轴封可靠或采用无泄漏泵，如磁力驱动泵、隔膜泵、屏蔽泵、对输送腐蚀性介质的泵，要求对流部件采用耐腐蚀性材料，如不锈钢耐腐蚀泵，工程塑料磁力驱动泵。对输送含固体颗粒介质的泵，要求对流部件采用耐磨材料，必要时轴封用采用清洁液体冲洗。经济上要综合考虑到设备费、运转费、维修费和管理费的总成本最低。离心泵具有转速高、体积小、重量轻、效率高、流量大、结构简单、输液无脉动、性能平稳、容易操作和维修方便等特点。因此除以下情况外，应尽可能选用离心泵：有计量要求时，选用计量泵；扬程要求很高，流量很小且无合适小流量高扬程离心泵可选用时，可选用往复泵，如汽蚀要求不高时也可选用旋涡泵；程很低，流量很大时，可选用轴流泵和混流泵；介质粘度较大(大于虑选用转子泵或往复泵(齿轮泵、螺杆泵)；介质含气量，流量较小且粘度小于可选用旋涡泵；对启动频繁或灌泵不便的场合，应选用具有自吸性能的泵，如自吸式离心泵、自吸式旋涡泵、气动(电动)隔膜泵。选型依据泵选型应根据工艺流程，给排水要求，从五个方面加以考虑，既液体输送量、装置扬程、液体置的的生产能力和输送能力。如设计院工艺设计中能算出泵正常、最小、最大三种流量。选择泵时，装置系统所需的扬程是选泵的又一重要性能数据，一般要用放大—余量后扬程来选型。液体性质，包括液体介质名称，物理性质，化学性质和其它性质，物理性质有温度密度，粘度，介质中固体颗粒直径和气体的含量等，这涉及到系统的扬程，有效气蚀余量计算和合适泵的类型：化学性质，主要指液体介质的化学腐蚀性和毒性，是选用泵材料和选用那一种轴封型式的重要依据。毕业设计用纸装置系统的管路布置条件指的是送液高度送液距离送液走向，吸如侧最低液面，排出侧最高液面等一些数据和管道规格及其长度、材料、管件规格、数量等，以便进行系统扬程计算和汽蚀余量的校核。操作条件的内容很多，如液体的操作饱和蒸汽力、吸入侧压力(绝对)、排出侧容器压力、海拔高度、环境温度操作是间隙的还是连续的、泵的位置是固定的还是可移的。我国人均日用水量。，平均一户人。则这一天总用水为：×÷0003考虑到其他一些因素。在这里我们选择203考虑到高峰期在中午2点到下午2点。晚上点到0点这五个小时。则水泵的最大流量应为23由于楼高米。扬程可以选择0米主要材质：铸铁产品转速：2950主要参数如下：一产品概述：面积小等优点。本产品全部采用计算机设计和优化处理，公司拥有雄厚的技术力量，丰富的生产经验和完善的检测手段，从而保证产品质量的稳定可靠。二使用范围：三产品特点：具有更少的运行维修费用。流量：300m3转速：2900毕业设计用纸远传压力表选型压力传感器和压力变送器是将水管中的压力信号变成~或~的模拟量信号，作为模拟输入模块模块的输入，在选择时，为了防止传输过程中的干扰与损耗，我们采用输出压力变送器。在运行过程中，当压力传感器和压力变送器出现故障时，系统有可能开启所有的水泵，而此时的用水量又达不到，这就使水管中的水压上升，为了防止爆管和超高水压损坏家中的用水设备热水器、抽水马桶等，本文中的供水系统使用电极点压力表的压力上限输出，作为的一个数字量输入，当压力超出上限时，关闭所有水泵并进行报警输出。钢及铜合金不起腐蚀作用的液体、蒸汽和气体等介质的压力。因为在仪表内部设置一个滑线电阻式发送器，故可把被测值以电量值传至远离测量点的二次仪表上，以实现集中检测和远距离控制。此外，型差动远传压力表既可对所测压力作现场指示又能转换为~•或~•的标准电流信号输出，便于现场检测。本仪表由一个弹簧压力表和一个电位器式发送器组成。仪表机械部分的作用原理与一般弹簧管压力表相同。由于电位器设置在齿轮传动机构上，因此当齿轮传动机而使被测压力的变化转换为电阻值的变化，传至二次仪表上，指示出相应的压力值，同时现场仪表也指示相应的压力值。、发送器起始电阻值：~Q、发送器满度电阻值：~Q、发送器接线端外加电压不大于、使用环境条件：~℃，相对湿度不大于，且震动和被测(控)介质的急剧脉图压力表示意图触摸屏的选型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，范围，触摸屏可型号。图触摸屏示意图系统电路设计在点对变频器进行复频控制。图中的及为的手动控制：手动控制只在检查故障原因时才会用到，便于电机故障的检测与维修。单刀双掷工频下的运行和常开触点闭合从而实现自线圈失电，电机()自动控制：在正常情况下变频恒压供水系统工作在自动状态下。单刀双掷开关打至同毕业设计用纸的控制原理也是如此。当输出时，水池水位上下限报警指示灯点亮；当输出时，变频器故障报警指示灯点亮；当输出时，白天供水模式指示灯点亮；当输出时，报警电铃响起；当输出时，中间继电器的线圈得电，常开触点闭合使得变频器的频率复位；处于自动控制状态下，自动运行状态电源指示灯一直点亮。毕业设计用纸第三章系统的软件设计系统运行流程停下。当用水量增加水压减小时，通过压力闭环和恒压控制器，增加水泵的转速到另一个新的稳定节，，并有新的水泵投入并联运行。当最后一台水泵投入运行，变频器输出频率达到上限频率时，压力仍未达到设定值时，控制系统就会发出水压超限报警。台变频泵运行为止。程序设计运行时，是通过执行反映控制要求的用户程序来完成控制任务的，需要执行众多的操作，但不可能同时去执行多个操作，它只能按分时操作(串行工作)方式每一次执行一个操作，按扫描是从第一条程序开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储顺序的先后逐条执行用户程毕业设计用纸第四章组态监控界面设计组态监控程序设计根据接收到的数据进行判断，如接收到的是读写错误，则要求重发。如为写成功，则开启定时器，定时采样；如读成功，接收到的是采样数据则进行显示和调用神经网络进行数字处理，处理完毕发送频率和设定压力值，并开启定时器，等待响应。系统主窗体四个按钮控件，分别为参数设置、实时监测、启动和关闭系统。参数设置界面如图所示。用户可根据实际情况修改压力设定值。主要控件功能包括压力设定值压力设定值范围。校正系数主要是对压力显示进行校正，使压力显示与压力表显示一致。复位按钮运行中按下，将使系统重新启动，各参数回到初始设置。过串口发送给下位机。主画面的设计图供水系统主画面命令语言程序编写：制要求如下我们根据控制要求编写应用程序。对总数为三台泵的生活消防双恒压供水系统的基本要求是：()生活供水时系统低恒压值运行，消防供水时系统高恒压值运行，生活用水时用生活管道，消防用水时用消防管道，两种供水方式走不一样的管道；()在用水量小的情况下，如果一台泵连续运行时间超过设定的切换时间，则要切换到下一台泵，毕业设计用纸即系统具有“倒泵功能”，避免某一台泵工作时间过长；()三台泵在启动时要有软启动功能；()要有完善的报警功能；()水压达到上限时，则关闭电机()水压达到下限时，启动报警采用设计的监控程序能显示和设定系统工作状态、参数，能对系统进行操作，具有实时报毕业设计用纸参考文献全国化工设备设计技术中心站编工业泵推荐产品样本北京：化学工业出版社，鲁远栋主编机电控制系统应用设计技术北京：电子工业出版社，薛迎成，何坚强主编工控机及组态控制技术原理与应用北京：中国电力出版社，《使用说明书》北京昆仑动态自动化软件科技有限公司《三菱系列可编程控制器手册》三菱自动化(上海)有限孙洪程，翁喂勤主编过程控制工程设计北京：化学工业出版社，《三菱使用说明书》三菱自动化(上海)有限公司何国金主编机械电气自动控制重庆：重庆大学出版社，孙宝元，杨宝清主编传感器及其应用手册北京：机械工业出版社，杨帮文主编新编传感器实用宝典北京：机械工业出版社，李道根主编自动控制原理哈尔滨：哈尔滨工业出版社，毕业设计用纸毕业设计用纸毕业设计用纸输入信号输输入信号输出信号信号信号输出信号名称手自动切换压力设定数字信号变频器工频信号变频器报警信号试灯按钮消防报警信号称电机工频运行电机变频运行电机工频运行