前言
传统的工厂供水系统不但花费财力与物力，而且其水量变化具有随机性，用水高峰时水压不足，低谷时又造成能量浪费。而恒压供水系统却能使系统中的管道出口压力在用水量发生变化时保持不变，从而满足节能降耗的要求。
本文采用计算机（PC），可编程控制器（PLC），变频器组成变频恒压供水监控系统。通过PLC和变频器自动调节电机的运行方式和转速的增减，实现恒压供水，既防止了能量空耗，又避免出现电机启动时冲击电流对设备的影响。
本次毕业设计的主要内容是应用可编程逻辑控制器与变频器控制水泵电机的运行，从而使供水系统的压力恒定。本文主要内容包括三部分，第一部分是对恒压供水系统，可编程控制器PLC和变频器的概述；第二部分是基于PLC变频调速的恒压供水系统的硬件设计。第三部分是基于PLC变频调速的恒压供水系统软件设计。
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目录
1 概述：............................................................ 1
1.1 PLC变频调速恒压供水系统的概述：............................. 1
1.1.1 PLC变频调速恒压供水系统得组成 ......................... 1 1.1.2 PLC变频调速恒压供水系统实现的功能 ..................... 1 1.1.3 传统供水系统存在的问题及其改进......................... 1 1.2 PLC基本知识简介............................................. 2
1.2.1 PLC概述： ............................................. 2 1.2.2 PLC的系统组成及各部分作用： ........................... 3 1.2.3 PLC的分类及S7-200系列PLC简介 ........................ 4 1.3 变频器简介 .................................................. 5
1.3.1 通用变频器概况......................................... 5 1.3.2 MICROMASTER420系列变频器 .............................. 6
2 PLC变频调速恒压供水系统的设计 .................................... 7
2.1 PLC变频调速恒压供水系统的PLC信号控制系统................... 7 2.2 PLC与变频器硬件组成......................................... 7 2.3 变频器的配置与连接 .......................................... 7 3 PLC变频调速恒压供水系统软件程序设计 .............................. 9
3.1 PLC变频调速恒压供水系统工作原理图及流程图................... 9 3.2 PLC的I/O点数的分配及外围接线图............................ 10 3.3恒压供水系统界面............................................ 11 3.4 PLC变频调速恒压供水系统的完整梯形图...................... 15 总 结........................................................ 18 主要参考文献....................................................... 19
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1、 概述
传统的供水系统已经很难满足现在工厂的供水需求，其不足之处日趋暴露。而PLC变频调速恒压供水系统却能够很好的解决传统供水系统所不能够解决的问题，满足现在工厂的供水需求。由于PLC控制具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。因此，PLC变频调速恒压供水系统的运用将日趋普及，广泛。 1.1 PLC变频调速恒压供水系统的概述 1.1.1 PLC变频调速恒压供水系统得组成
a.控制部分：通常是用PC机以及PLC，PLC通过其程序语言来控制驱动部分，从而来实现对执行部分的控制（pc机主要是为了实现人机对话）。
b.驱动部分：驱动部分是指能够使执行部分动作的部件，这里是指变频器。通过PLC对变频器的指令控制，使变频器能够按照PLC的指令来控制执行部分的动作。
c.执行部分：执行部分一般是指用来完成实际操作的部分。这里主要是指电机及其拖动的电机泵。它们是用来完成最终相关任务（或者是最终目的）的动作部件。
d.安全保护
1.1.2 PLC变频调速恒压供水系统实现的功能
1）系统启动时，1号电机泵在工频下工作并且保持恒定不变（其工作功率较小）。此时，外部需水量小，在1号电机泵的供水量下，供水箱的水压能够保持在一定额定值范围（如压力值P左右）即可。
2）当外部需水量开始增加时，供水不足，供水水压下降（ 水压〈 P ）。此时，只靠1号电机泵的运行供水是不足以满足系统要求。因此，必须启动2号电机泵。2号电机是在变频下工作（其工作功率大）。当2号电机泵加入工作后，使供水量增加，供水水压上升，直到水压达到额定值的范围（压力P值左右），供水满足需求（因为外部需水量是变化的，因此只有通过变频控制2号电机泵的转速来不断实现对供水量得调节，使供水水压在某个额定范围维持不变）。
3）当外部需水量开始减少时，供水量太大，此时供水水压增加（ 水压 〉P ），超出额定范围值。因此必须减少供水量。我们在变频器控制下可以很方便的调节2号电机的转速，以此来实现水压恒定控制。
4）当下一次用水量高峰来临时，系统就按上面的过程循环运行。 1.1.3 传统供水系统存在的问题及其改进
（1）系统触点繁多、接线线路复杂，且触点容易烧坏磨损，造成接触不良，因而故障率较高。
（2）普通控制电器及硬件接线方法难以实现较复杂的控制功能，使系统的控制功
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能不易增加，技术水平难以提高。
（3）电磁机构及触点动作速度比较慢，机械和电磁惯性大，系统控制精度难以提高。 （4）系统结构庞大，能耗较高，机械动作噪音大。
（5）由于线路复杂，易出现故障，因而保养维修工作量大，费用高;而且检查故障困难，费时费工。
（6）容易造成极大的水资源浪费等
对继电器等控制的传统供水系统存在问题的改进：
PLC是一种用于工业自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式。PLC与普通微机一样，以通用或专用CPU作为字处理器，实现通道(字)的运算和数据存储，另外还有位处理器(布尔处理器)，进行点(位)运算与控制。PLC控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。将PLC控制应用于恒压供水系统中以代替继电器控制系统，就可以解决上面所提到的问题，主要有以下几个方面的优点： （1）在恒压供水控制中采用了PLC，用软件实现对电机运行的自动控制，可靠性大大提高。
（2）去掉了大部分继电器，控制系统结构简单，外部线路简化。 （3）PLC可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。 （4）PLC可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。 （5）更改控制方案时不需改动硬件接线。 1.2 PLC基本知识简介 1.2.1 PLC概述
可编程逻辑控制器，其早期主要应用于开关量的控制，现代的可编程控制器是以微处理器为基础，高度集成的新型工业控制装置，是计算机技术与工业控制技术相结合的产品。可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计。它采用了可编程序的存储器，用来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，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。而有关的外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 PLC自问世以来，经过多年的发展，随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的发展，以16位和32位微处理器构成的微机PLC得到了惊人的发展，使PLC在概念、设计、性能价格以及应用等方面都有了新的突破。不仅控制功能增强，功耗、体积减少，成本下降，可靠性提高，编程和故障检测更为灵活方便，而且远程I/O和通讯网络、数据处理以及图像显示也有了长足的发展，所有这些己经使PLC应用十连续生产的过程控制系统，使之成为最受欢迎的工业控制类产品。它较好的解决了工业控制领域中普遍关，自
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的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。 1.2.2 PLC的系统组成及各部分作用
PLC是一种通用的工业控制装置，其组成与一般的微机系统基本相同。按结构形式的不同，PLC可分为整体式和组合式。
整体式PLC是将中央处理器(CPU)、存储器、输入单元、输出单元、电源、通讯接口等组装成一体，构成主机。另外还有独立的I/O扩展单元与主机配合使用。主机中，CPU是PLC的核心，I/O单元是连接CPU与现场设备之间的接口电路，通讯接口用于PLC与编程器和上位机等外部设备的连接。
组合式PLC将CPU单元、输入单元、输出单元、智能I/O单元、通讯单元等分别做成相应的电路板或模块，各模块插在底板上，模块之间通过底板上的总线相连。装有CPU单元的底板称为CPU底板，其它称为扩展底板。CPU底板与扩展底板之间通过电缆连接，距离一般不超过10m。
无论哪种结构类型的PLC，都可以根据需要进行配合与组合。他们都主要是由CPU、电源、存储器和专门设计的输入/输出接口电路等组成。 （1） 中央处理单元(CPU)
中央处理单元一般由控制器、运算器和寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片内，CPU通过数据总线、地址总线和控制总线与存储单元、输入/输出接口电路相连接。它是PLC的运算、控制中心。它按照系统程序所赋予的功能，完成以下任务: a 接收并存储从编程器输入的用户程序和数据;
b 诊断电源、PLC内部电路的工作状态和编程的语法错误; c 用扫描的方式接收输入信号，送入PLC的数据寄存器保存起来;
d PLC进入运行状态后，根据存放的先后顺序逐条读取用户程序，进行解释和执行， 完成用户程序中规定的各种操作; e 将用户程序的执行结果送至输出端。 （2） 存储器
a 系统程序存储器：主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序，系统程序已有厂家固定，用户不能更改；
b 用户程序及数据存储器：主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。 (3) I/O单元也称为I/0模块
PLC通过I/O单元与工业生产过程现场相联系。输入单元接收用户设备的各种控制信号，如限位开关、操作按钮、选择开关、行程开关以及其他一些传感器的信号。通过接口电路将这些信号转换成中央处理器能够识别和处理的信号，并存到输入映像寄存器。运行
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plc变频调速恒压供水系统 毕业设计
