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摘 要
该设计对环保、节能、自动补压型给水设备作了介绍。从节能科技的实践出发，阐述了变频调速技术在高楼给水设备中的应用。以PLC电路控制方式，介绍了智能水压控制系统的工作原理及PLC控制系统。在分析水压控制的工作流程的基础上，给出了PLC控制系统的硬件和软件设计。智能水压控制系统的基本控制策略是：采用电动机调速装置与可编程控制器 双恒压供水系统的目的和研究意义 双恒压供水系统的目的 长期以来传统的区域、楼宇供水系统都是由市政管网经过二次加压和水塔或天面水池来满足用户对供水压力的要求。b5E2RGbCAP 水塔供水，压力无法真正满足高峰期应用，往往是低层有水，高层水出不来。 水塔供水，水塔因为在高楼顶，必须定时清洗水塔！存在二次污染！ 市政管网经过二次加压，虽然满足了压力要求，但压力控制能力无法达到预期要求，经常发生过压和欠压等控制瓶颈问题！p1EanqFDPw 变频调速技术在给水泵站的应用，成功地解决了能耗和污染的两大难题。在实际运行中小区变频恒压供水技术比传统的加压供水系统更稳定水压、维护运行成本低等明显优势。DXDiTa9E3d 变频恒压供水控制系统通过测到的管网压力，经变频器的内置PID调节器运算后，调节输出频率，实现管网的恒压供水。变频器的频率上限信号，适时通知PLC进行变频泵逻辑加泵，变频器的频率下限信号，适时通知PLC进行变频泵逻辑减泵。智能仪表将压力进行分析显示，并且，当压力超过仪表设定上限压力时，报警输出，变频停机，等待压力降到仪表设定值，变频再次唤醒启动。当压力小于仪表设定的下限压力时，报欠压，系统停机。RTCrpUDGiT ，恒压变量循环状启动并先开先停的工作模式：在这种供水模式中，当供水流量少于变频泵在恒压工频下的流量时，由变频泵自动调速供水，当用水流量增大，变频泵的转速升高。当变频泵的转速升高到工频转速，由变频供水控制器控制把该台水泵切换到由工频电网直接供电<不通过变频器供电）。变频器则另外启动一台并联泵投入工作。随用水流量增大，其余各并联泵均按上述相同的方式软启动投入。5PCzVD7HxA 双恒压供水系统研究意义 1. 节能,可以实现节电20%-40%,能实现绿色用电. 2. 占地面积小,投入少,效率高. 3. 配置灵活,自动化程度高,功能齐全,灵活可靠. 4. 运行合理,由于是软起和软停,不但可以消除水锤效应, 而且电机轴上的平均扭矩和磨损减小,减少了维修量和维修费用, 并且水泵的寿命大大提高. 1 / 36 个人资料整理 仅限学习使用 5. 由于变频恒压调速直接从水源供水,减少了原有供水方式的二次污染, 防止了很多传染疾病的传染源头.jLBHrnAILg 2. 变频调速恒压供水的主要应用场合 1,高层建筑,城乡居民小区,企事业等生活用水。 2,各类工业需要恒压控制的用水,冷却水循环,热力网水循环,锅炉补水等。 3,中央空调系统。 4,自来水厂增压系统。 5,农田灌溉,污水处理,人造喷泉。 6,各种流体恒压控制系统. xHAQX74J0X 第一章 PLC的基础知识 1.1PLC概述 随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已扩展到所有的控制领域。现代社会要求制造业对市场需求迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。为了满足这一需求，生产设备的控制系统必须具有极高的灵活性和可靠性，可编程控制器就顺应而生。LDAYtRyKfE 20世纪60年代末期，美国的汽车制造业竞争激烈，为了适应白热化的市场竞争要求，1968年美国通用汽车公司 <7）输入可以是交流市电<115V）<美国电压标准） <8）输出为交流115V，容量要求在2A以上，可直接驱动接触器、电磁阀等； <9）扩展时原系统改变小； <10）用户程序存储器至少能扩展到4KB。 这就是著名的“GM十条”。1969年美国数字设备公司 PLC一直在飞速发展中，很长时间后才有了一个比较明确的定义。 1987年，国际电工委员会 “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，控制各种机械和生产过程。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。”rqyn14ZNXI 2 / 36 个人资料整理 仅限学习使用 定义强调了PLC直接应用于工业环境。 定义强调了PLC是“数字运算操作的电子系统”，即计算机。 定义强调了PLC是用软件方式来实现“可编程”的。 PLC的特点 <1）. 抗干扰能力强，可靠性高。 <2）. 控制系统结构简单，通用性强。 <3）. 编程方便，易于使用。 <4）. 功能完善。 <5）. 设计、施工、调试的周期短。 <6）. 体积小、维护操作方便。 PLC的系统组成 主要由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 PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两部分。 系统存储器用来存放由PLC厂家编写的系统程序，并固化在ROM内，用户不能更改。 系统程序包括三部分：系统管理程序、用户指令解释程序以及标准程序模块与系统调用。 用户存储器包括用户程序存储器<程序区）和数据存储器<数据区）两部分。 用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务用规定的PLC编程语言编写的各种用户程序。 用户数据存储器可以用来存放用户程序中所使用器件的ON/OFF状态和数值、数据等。 PLC使用的存储器类型有三种： <1）随机存取存储器 <3）可电擦除可编程的只读存储器 PLC的输入/输出信号类型可以是开关量、模拟量和数字量。输入/输出单元包括两部分：一是与被控设备相连接的接口电路，另一部分是输入和输出的映像寄存器。EmxvxOtOco <1）输入接口电路 通常PLC的输入接口电路的类型可以是直流、交流和交直流。输入电路的电源<+24V）可由外部供给，有的也可以由PLC内部提供。SixE2yXPq5 <2）输出接口电路 输出接口电路通常有三种类型：继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型。电源由外部提供，输出电流一般为0.5~2A，输出电流的额定值与负载的性质有关。6ewMyirQFL 4. 电源部分 PLC一般使用220V的交流电源，内部的开关电源为PLC的中央处理器、存储器等电路提供5V、±12V、24V等直流电源，使PLC能正常工作。kavU42VRUs 3 / 36 个人资料整理 仅限学习使用 5. 扩展接口 6. 通信接口 7. 编程器 编程器的作用是供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视。分简易型和智能型。 8. 其他部件 1.2 PLC的工作原理 1、PLC的工作方式 概括而言，PLC是按集中输入、集中输出，周期性循环扫描的方式进行工作的。每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。y6v3ALoS89 PLC工作的全过程可分为三部分： <1）上电处理<上电初始化） <2）扫描过程 <3）出错处理 2、PLC工作过程的中心内容 当PLC正常工作时，它将不断重复上图中的扫描过程。如果暂不考虑对远程I/O特殊模块和通信服务，扫描过程就只剩下“输入采样”、“程序执行”和“输出刷新”了。这三个阶段是 PLC工作过程的中心内容。M2ub6vSTnP <1）输入采样阶段 PLC在输入采样阶段，首先扫描所有输入端子，并将各输入状态存入相对应的输入映像寄存器中。此时，输入映像寄存器被刷新。接着，进入程序执行阶段，在此阶段和输出刷新阶段，输入映像寄存器与外界隔离，无论输入信号怎样变化，其内容保持不变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段，才重新写入输入端的新内容。0YujCfmUCw <2）程序执行阶段 根据PLC梯形图程序扫描原则，PLC按从左到右、从上到下的顺序执行用户程序。当指令中涉及输入、输出状态时，PLC就从输入映像寄存器中“读入”对应的状态，从元件映像寄存器“读入”对应元件<“软继电器”）的当前状态。然后，进行相应的运算，运算结果再存入元件映像寄存器中。因此，每一个元件<不包括输入继电器）的状态会随着程序执行过程而变化的。eUts8ZQVRd (3>输出刷新阶段 在所有用户程序的指令执行完毕后,元件映像寄存器中所有输出继电器的状态(接通/断开>在输出刷新阶段转存到输出锁存器中,最后经过输出端子驱动外部负载,实现控制命令的输出.sQsAEJkW5T 1.7 PLC对输入/输出的处理原则 (1>输入映像寄存器的数据取决于输入端子板上各输入点在上一扫描周期的输入刷新期间的接通和断开状态. (2>程序执行结果取决于用户所编程序和输入/输出映像寄存器的内容及其他个各元件映像寄存器的内容. (3>输出映像寄存器的数据取决于输出指令的执行结果. (4>输出锁存器中的数据,由上一次输出刷新期间输出映像寄存器中的数据决定. (5>输出端子的接通和断开状态,由输出锁存器决定 . 4 / 36 个人资料整理 仅限学习使用 第二章S7-200系列PLC的硬件系统及内部资源 2.1 S7-200概述 S7-200PLC是德国西门子公司生产的一种小型PLC，其许多功能达到大、中型PLC的水平。特别是CPU22X系列，具有功能齐全的编程和工业控制组态软件，易于组网和完成控制系统的设计更加简单。GMsIasNXkA S7系列PLC还有S7-300和S7-400系列，它们分别为中大型PLC，S7系列PLC的编程语言均使用STEP7编程语言。TIrRGchYzg S7-200系列是西门子公司前几年刚刚投入市场的小型PLC，可以单机运行，也可以进行输入/输出和功能模块的扩展。它价格低廉，结构小巧，可靠性高，运行速度快，有极丰富的指令集，性能价格比非常高，在各行各业中迅速推广，在规模不太大的控制领域是较为理想的控制设备。7EqZcWLZNX S7-200PLC硬件系统的配置方式采用整体式加积木式，即主机中包含一定数量的输入/输出 <1）基本单元<主机） <2）扩展单元 <3）特殊功能模块 <4）相关设备 <5）工业软件 2.2 主机结构及性能特点 1、主机外形 S7-200的CPU模块包括一个中央处理单元、电源以及数字I/O点，这些都被集成在一个紧凑、独立的设备中。CPU负责执行程序，输入部分从现场设备中采集信号，输出部分则输出控制信号，驱动外部负载。zvpgeqJ1hk 2、CPU的主要特点和技术规范 S7-200PLC的电源电压有(20.4~28.8>VDC和(85~264>VAC两种,主机上还集成了24V直流电源,可以直接用于传感器和执行机构.它的输出类型有晶体管(DC>、继电器 1nowfTG4KI 实时时钟可用于对信息加注时间标记，记录机器运行时间或对过程进行时间控制。 当主机的I/O点数不够用或需要进行特殊功能的控制时,就要进行I/O的扩展. 1. I/O扩展模块 典型的数字量输入/输出扩展模块有: 输入扩展模块EM221有两种:8点DC输入、8点AC输入。 输出扩展模块EM222有三种：8点DC晶体管输出，8点AC输出、8点继电器输出。 输入/输出混合扩展模块EM223有六种：分别为4点<8点、16点）DC输 5 / 36
双恒压供水大成PLC程序
