plc在恒压供水系统中的应用毕业论文

1江苏省无锡交通高等职业技术学校毕业论文PLC在恒压供水系统中的应用系部：机电工程系专业：机电一体化班级：学号：姓名：指导教师：2013年3月江苏省无锡交通高等职业技术学校毕业论文1PLC在恒压供水系统中应用摘要用PLC控制恒压供水的方法,通过设计PID控制程序,实现系统的PID控制,从而提高供水质量和供水的可靠性。这种方法在任何需要流量控制的系统中,具有推广意义。关键词：PLC，恒压供水系统，PID，控制江苏省无锡交通高等职业技术学校毕业论文2目录第一章可编程控制器...................................................11.1PLC可编程控制器简介................................................11.2PLC的应用特点......................................................11.3可编程控制器与继电器控制逻辑的比较.................................21.4小结................................................................2第二章PLC恒压供水系统介绍...........................................32.1PLC恒压供水控制系统................................................32.2系统的结构功能.....................................................32.2.1闭环恒压供水PID调节...........................................32.2.2恒压供水系统的结构及功能.......................................42.3系统设计要求及原理.................................................42.3.1供水过程........................................................42.3.2加氯过程........................................................42.3.3变频柜开关过程.................................................42.3.4远程监控........................................................52.3.5高速历史数据的存储和查询功能...................................52.3.6分布式多媒体报警...............................................52.3.7系统概貌........................................................52.3.8系统设计原理及框图.............................................62.3.9控制方式........................................................62.4恒压供水PLC自动控制系统的设计.....................................72.4.1PLC及输入，输出模块的选择......................................72.4.2整体工艺流程....................................................82.4.3控制系统.......................................................102.5小结...............................................................11第三章全文总结........................................................12参考文献............................................................13致谢................................................................14江苏省无锡交通高等职业技术学校毕业论文1第一章可编程控制器1.1PLC可编程控制器简介自60年代末第一台PLC问世以来,已很快被应用到机械制造,冶金,矿业,轻工等各个领域,大大推进了机电一体化进程,被人们称为现代工业控制三大支柱之一.可编程序控制器(ProgrammableLogicController),简称PLC,是采用微电脑技术制造的通用的自动控制设备,它具有高可靠性,能适应工业现场的高温,冲击震动等恶劣环境,广泛应用于机械设备,生产流水线和生产过程的自动控制。经过长时间的发展和完善,PLC的编程概念和控制思想已为广大的自动化行业人员所熟悉,可以说在目前它已成为任何其他工业控制器都无法与之相提并论的巨大知识资源。PLC主要具有逻辑运行的功能,可以代替继电器进行开关控制,具有定时控制功能,计数控制功能,步进控制功能,A/D,D/A转换功能(对模拟量控制),数据处理功能,通信,联网功能,并配置了较强的监控功能.这些功能造就了PLC的旺盛生命力。1.2PLC的应用特点1、可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统将极高的可靠性。2、配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。多种多样的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。3、易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。4、系统的设计，工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设江苏省无锡交通高等职业技术学校毕业论文2计及建造的周期大为缩短，同时日常维护也变得容易起来，更重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。这特别适合多品种、小批量的生产场合。1.3可编程控制器与继电器控制逻辑的比较最初的工厂自动化控制主要是以继电器回路控制占据主导地位,电气控制人员常常抱怨这种控制系统体积大,耗电多,寿命短,可靠性差以及运行速度慢等缺点.而采用微电脑技术的可编程序控制器的出现,使得继电器控制逻辑更加逊色,它的出现,在技术角度大大方便了电控设计人员,软硬件设计简便,维护方便,在体积,可靠性,耗电量有很大程度的提高,从而带动成本的节约,而且可以通过计算机进行数据的传输和监控,一系列的优点使PLC很快被接受并代替继电器控制回路广泛应用于工厂自动控制中.试比较如下:1、控制逻辑继电器控制系统采用硬接线逻辑,连线复杂,体积大,功耗大,修改困难,灵活性和扩展性较差;PLC采用存储逻辑,连线少,体积小,功耗小,修改简单,灵活性和扩展性强。2、控制速度继电器控制逻辑是依靠触点的机械动作(闭合或断开)来实现的,工作频率低,反应速度慢,容易出现触点抖动问题;PLC是由程序指令控制半导体电路来实现的,速度相当快,不会出现抖动问题。3、限时控制继电器控制逻辑利用时间继电器的滞后动作进行限时控制,定时时间易受环境的湿度和温度变化的影响,维护不便。PLC使用半导体集成电路作为定时器,精度相当高,定时时间不受环境影响,一旦调好不会改变。PLC还能完成计数功能,而继电器控制逻辑一般没有计数功能。4、设计与施工继电器控制逻辑完成一项控制工作,设计施工,调试必须顺序进行,周期长,而且修改困难;PLC完成一项控制工程,在系统设计完成后,现场施工和控制逻辑的设计可以同时进行,周期短,调试,维修也很方便。5、可靠性和可维护性继电器控制逻辑使用了大量的机械触点,连线也多,触点在开闭时会受到电弧的损坏,寿命短,因此可靠性和可维护性差;PLC采用微电子技术,体积小,功耗小,寿命长,可靠性高,还配备了自检和监控功能,能检查出自身的故障,并随时显示给操作人员,还能动态监视控制程序的执行情况,为现场调试和维护提供了方便。1.4小结本章主要介绍了可编程控制器的发展前景，它在现代的电气控制系统中已经变成一种主流的趋势，它具有控制稳定，抗干扰能力强等优点。还将可编程控制器与继电器控制进行了比较。在工业现场对复杂模型进行控制时，可以借助上位机PC来建立生产模型，通过构建SCC监督式控制系统，让下位机PC为一DCC直接数字控制系江苏省无锡交通高等职业技术学校毕业论文3统，实现复杂系统的控制。总之，可编程控制器具有较好的前景与发展势态。第二章PLC恒压供水系统介绍2.1PLC恒压供水控制系统该控制系统主要装置包括：可编程控制器（PLC）、变频器、压力传感器、PID控制器、动力控制线路以及相关软件控制单元。用户通过控制柜面板上的只是灯和按钮、转换开关来了解和控制系统的运行。通过安装在出水管网上的压力传感器，把出口压力信号变成4-20mA的标准信号送入PID调节器，经运算与给定压力参数进行比较，得出一调节参数，送给变频器，由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；当用水量超过一台泵的供水量时，通过PLC控制器加泵。根据用水量的大小由PLC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。当供水负载变化时，输入电机的电压和频率也随之变化，这样就构成了以设定压力为基准的闭环控制系统。同时系统配备的时间控制器和PID控制器，使其具有定时换泵运行功能（即钟控功能，由时间控制器实现）和双工作压力设定功能（PID控制器和时间控制器实现）。此外，系统还设有多种保护功能，尤其是硬件/软件备用水泵功能，充分保证了水泵的及时维修和系统的正常供水。2.2系统的结构功能2.2.1闭环恒压供水PID调节在供水过程中，水泵转速的变化可以调节水量,但是转速降低,流量减小，为了保证流量并维持一定的供水压力，最大限度地节约电能,我们必须建立闭环自动调节系统。在水泵的出口侧，一旦偏离设定压力，系统就自动响应，调节转速，维持相应压力下的供水量。该闭环恒压供水系统,主要由变频器、可编程序控制器及传感器组成。设定值E变频器电机水泵水压压力传感器江苏省无锡交通高等职业技术学校毕业论文4图2-1PID调节原理图在供水系统中使用水泵的目的,是向各末端水龙头连续稳定地供给适当水压的水。因此,不论供水量多少,必须控制水泵的压力恒定。使用变频调速的水泵,其压力控制常采用出口水压一定控制。压力传感器装在水泵附近的主出水管内,将感受到的压力转化为电信号作为反馈信号。变频器内置PID调节器作为压力调节器。PID