基于plc的恒压供水控制系统的研究

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1、摘要：本文主要针对当前供水系统中存在的自动化程度不高、能耗严重、可靠性低的缺点加以研究，开发出一种新型的并在这三个方面都有所提高的PLC控制的恒压供水系统。全文共分为四章。第一章介绍了基于PLC恒压供水系统在小区中的应用意义、建立了恒压供水系统的控制原理框图。第二章介绍PID调节概念及基本原理。第三章对基于三菱FX2N型PLC的恒压变频供水系统的设计实例做了详细的描述,画出了本系统的电气控制系统原理图，包括主电路图、控制电路图、PLC系统外部接线图和变频器电气原理图。第四章是系统的程序设计部分。本设计综合运用了可编程控制器（PLC）传感器等现代工业控制常用的控制部件及其相关程序设计方法，实现了

2、小区的恒压供水。所做的研究对同类系统的研究和开发具有一定的参考价值。关键词：可编程序控制器变频器PID目录第一章绪论1第二章PID调节概念及基本原理32.1PID调节概述32.1.1自动控制系统的分类32.2PID控制的原理和特点42.2.1　PID控制的原理和特点的概念42.2.2PID控制的分类52.3PID控制器的参数整定6第三章三菱FX2N型PLC的恒压变频供水系统设计实例83.1系统的主要控制要求93.2系统的硬件选型93.2.1系统的控制器-------FX2n—32MR103.2.2系统的模拟量输入、输出模块103.2.3变频器FR—A500103.2.4压力传感器TPT5031

3、13.3控制系统的I/O点及地址分配113.3.1PLC系统的选型133.4恒压供水系统的电气控制系统133.4.1主电路图133.4.2控制电路图143.4.3PLC系统外部接线图15第四章恒压供水系统的程序设计174.1系统的程序结构说明及流程图174.1.1初始化子程序174.1.2定时中断程序184.1.3主程序194.2程序中使用的编程组件及其含义21第五章总结23参考文献24谢辞25附录：控制系统的梯形图程序26第一章绪论近年来我国中小城市发展迅速，集中用水量急剧增加。据统计，从1990年到1998年，我国人均日生活用水量（包括城市公共设施等非生产用水）有175.7升增加到241.

4、1升，增长了37.2%，与此同时我国城市家庭人均日生活用水量也在逐年提高。在用水量高峰期时供水量普遍不足，造成城市公用管网水压浮动较大。由于每天不同时段用水对供水的水位要求变化较大，仅仅靠供水厂值班人员依据经验进行人工手动调节很难及时有效的达到目的。这种情况造成用水高峰期时水位达不到要求,供水压力不足，用水低峰期时供水水位超标,压力过高，不仅十分浪费能源而且存在事故隐患（例如压力过高容易造成爆管事故）。要解决这些问题，用基于PLC控制变频调速恒压供水能实现。变频调速恒压供水系统由变频器、泵组电机、供水管网、储水箱、智能PID调节器、压力变送器、PLC控制单元等部分组成，控制系统原理图如图1.1

5、所示。图1.1控制系统原理图　　其中变频器的作用是为电机提供可变频率的电源，实现电机的无级调速，从而使管网水压连续变化，同时变频器还可作为电机软启动装置，限制电机的启动电流。压力变送器的作用是检测管网水压。智能PID调节器实现管网水压的PID调节。PLC控制单元则是泵组管理的执行设备，同时还是变频器的驱动控制，根据用水量的实际变化，自动调整其它工频泵的运行台数。变频器和PLC的应用为水泵转速的平滑性连续调节提供了方便。水泵电机实现变频软启动,消除了对电网、电气设备和机械设备的冲击，延长机电设备的使用寿命。第二章PID调节概念及基本原理2.1PID调节概述目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代

6、化水平的一个重要标志。同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口。控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器。不同的控制系统，其传感器、变送器、执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的P

7、ID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器(intelligentregulator)，其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器，能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC)，还有可实现PID控制的PC系统等等。可编程控制器(PLC)是利用其闭环控制模块来实现PID控制，而可编程控制器(P