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1、PLC控制的变频调速恒压供水系统指导老师：答辩人：变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分课题背景恒压供水系统不断发展 经济快速发展人们对用水质量的要求不断提高节水节能的观念逐渐增强自动化控制技术的飞速发展变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分主要研究内容系统方案选择系统硬件设计系统软件设计监控系统的设计一二三四根据实际情况选择最佳方案系统主要设备的选型程序流程图，PLC程序，PID参数整定组态软件实现
2、的监控界面变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分1 系统方案的选择 1.1 恒压供水系统常用控制方案有：1.由供水几班的变频器+水泵机组+压力传感器2.通用变频器+单片机（包括变频控制、调节器控制） +人机界面+压力传感器3.通用变频器+PLC（包括变频控制、调节器控制） +人机界面+压力传感器本设计选用第三种，采用变频器循环控制三台水泵的控制方式。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分1.2 恒压供
3、水变频调速系统控制流程图用户M压力变送器变频器PLC(含PID)液位变送器水池水泵机组管网压力信号报警信号水池水位信号信号检测机构：液位变送器、压力变送器执行机构：三台水泵控制机构：PLC（含PID）、变频器变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分1.3 变频恒压供水系统框图PIDD/A变频器接触器水泵机组管道压力变送器A/D给定管网压力PLC变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分1.4 水泵切换条件
4、实际的机组切换判别条件：变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分2 系统的硬件设计与选型A/D模块可编程控制器(PLC)通讯模块压力变送器故障、状态等量输入报警、控制等量输出人机界面上位机、组态等变频器水泵机组软启动、自耦变压器 2.1 系统的电气控制总框图:变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 由上述系统的电气控制总框图可知，主要硬件如下所示：硬件设备PLC及扩展模块变频器水泵机组压力变送器液位变送
5、器主要设备 型号及其生产厂家可编程控制器（PLC）Siemens CPU 226模拟量扩展模块 Siemens EM 235变频器 Siemens MM440水泵机组 SFL系列水泵3台（上海熊猫机械有限公司）压力变送器及显示仪表 普通压力表Y-100、XMT-1270数显仪液位变送器 分体式液位变送器DS26(淄博丹佛斯公司)设备清单如下：变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分2.2 PLC及扩展模块的选型 考虑PLC端子数目要有一定的预留量，选用PU226，开关量输出16点，输出形式为AC22
6、0V继电器输出；开关量输入24点，输入形式为+24V直流输入。(1) PLC主模块：(2) 扩展模块： 由于实际中需要模拟量输入点1个，模拟量输出点1个，选用EM235，该模块有4个模拟输入、1个模拟输出信号通道。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分2.3 变频器的选型(1) 变频器选型原则：a.是本系统控制执行机构的硬件，通过频率的改变实现对电机转速的调节，从而改变出水量。b.必须根据水泵电机的功率和电流进本系统中要实现监控，所以变频器还应具有通讯功能。c.根据功能分为普通功能型U/f控制变频
7、器、具有转矩控制功能的高功能型U/f控制变频器以及矢量控制高功能型变频器三种，供水系统属泵类负载，低速运行时的转矩小，可选用价格相对便宜的U/f控制变频器。(2) MM440变频器： 用于三相交流电动机调速的系列产品，由微处理器控制；采用模块化结构，有内置的RS-485/232C接口和用于简单过程控制的PI闭环控制器；快速电流限制实现无跳闸运行，磁通电流控制改善动态响应特性，低频时也可以输出大力矩；输出功率为0.7590KW，输出信号能作为75KW的水泵电机的输入信号；可以通过RS-485通信协议和接口直接与西门子PLC相连。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从
8、而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分2.4 水泵机组的选型(1) 选型原则： 一是要确保平稳运行； 二是要经常处于高效区运行，以求取得较好的节能效果。 本设计的要求为：电动机额定功率75KW，供水压力控制在0.30.01Mpa。 根据本设计要求并结合实际中小区生活用水情况，最终确定确定采用3台上海熊猫机械有限公司生产的SFL系列水泵机组（电机功率75KW）。(2) 机组选型:2.5 压力变送器的选型 本设计中选用普通压力表Y-100和XMT-1270数显仪实现压力的检测、显示和变送。压力表测量范围01Mpa，精度1.0；数显仪输出一路420mA电流信号，送给与C
9、PU226连接模拟量模块EM235，作为PID调节的反馈电信号，可设定压力上、下限，通过两路继电器控制输出压力超限信号。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分2.6 液位变送器的选型 本设计要求贮水池水位：2m5m。本设计选择淄博丹佛斯公司生产的型号为DS26分体式液位变送器，其量程为：0m200m，适用于水池、深井以及其他各种液位的测量；零点和满量程外部可调；供电电源：24VDC；输出信号：两线制420mADC精度等级：0.25级。2.7 系统主电路、控制电路的设计 （1）主电路采用三泵循环变频
10、的运行方式，在同一时间内只能有一台水泵工作在变频下。 （2） 要完成以下功能：自动控制三台水泵的投入运行；能在三台水泵之间实现变频泵的切换；三台水泵在启动时要有软启动功能；对水泵的操作要有手动/自动控制功能，手动只在应急或检修时临时使用；系统要有完善的报警功能并能显示运行状况。电路图参考附录及A1图纸变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分3 系统的软件设计3.1 主程序设计（1）系统初始化程序（2）增、减泵判断和相应操作程序（3）水泵的软启动程序（4）各水泵变频运行控制逻辑程序（5）各水泵工频运行
11、控制逻辑程序（6）报警及故障处理程序3.2 子程序设计（1）初始化子程序SBR-0（2）PID控制中断子程序变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分3.3 PID控制器参数整定r(t)e(t)比例积分+u(t)水泵管网y(t)实际压力给定压力频率转速压力变送器微分1)(TssKesGPID 控制原理框图本系统的数学模型可以近似为一个带纯滞后的一阶惯性环节：式中：K为系统总的增益，T为系统的惯性时间常数， 为系统滞后时间。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分仿真波形图图4.8 阶跃响应仿真波形图图4.9加入纯滞后换届后的仿真波形图 从图中不难看出，系统的调节时间较快，且能输出稳定的压力信号，完全符合设计要求。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分4 监控系统的设计 采用组态软件实现的监控界面