基于plc的净水控制系统设计毕业论文(编辑修改稿)

基于plc的净水控制系统设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

热继电器 FR3 二套反冲启动 一套停止 报警解除按钮 二套停止 （ 2） 在这个控制系统 中，主要输出控制的设备有电磁阀、接触器、报警和指示灯，共有 18 个输出点，其具体分配，如表 42 所示。 基于 PLC 的净水控制系统设计毕业论文 10 表 42 数字输出量地址分配 输出地址 输出设备 输出地址 输出设备 电磁阀 YV1 电磁阀 YV10 电磁阀 YV2 电磁阀 YV11 电磁阀 YV3 电磁阀 YV12 电磁阀 YV4 接触器 KM1 电磁阀 YV5 接触器 KM2 电磁阀 YV6 报警指示灯 HL1 电磁阀 YV7 报警指示灯 HL2 电磁阀 YV8 报警指示灯 HL3 电磁阀 YV9 声音报警 （ 3） 由于需要采集流量计和压力表所反馈的数据，因此扩展了三个模拟量输入输出模块，具体 I/O 分配，如下表 43所示。 每个模拟量扩展模块，按扩展模块的先后顺序进行排序，其中，模拟量根据输入、输出不同分别排序。 模拟量的数据格式为一个字长，所以地址必须从偶数字节开始。 例如： AIW0， AIW2， AIW4„„ 、 AQW0， AQW2„„。 每个模拟量扩展模块至少占两个通道，即使第一个模块只有一个输出 AQW0,第二个模块模拟量输出地址也应从 AQW4 开始寻址，以此类推。 表 43模拟量输入地址分配 输入地址 输入设备 输入地址 输入设备 AIW0 压力表 PIT1 AIW12 流量计 FIT2 AIW2 压力表 PIT2 AIW16 流量计 FIT3 AIW4 压力表 PIT3 AIW18 流量计 FIT4 AIW8 压力表 PIT4 AIW20 流量计 FIT5 AIW10 流量计 FIT1 （ 4）在此控制系统中需要将采集回来的模拟量进行数据处理，然后，通过模拟输出口对变频器进行控制，进行控制其他设备的运行，如下表 44 所示。 表 44模拟量输出地址分配 输出地址 输出设备 AQW0 变频器 基于 PLC 的净水控制系统设计毕业论文 11 变频器的选择 变频器（ Variablefrequency Drive， VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变 电机 工作电源 频率 方式来控制交流电动机的电力控制设备。 变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。 变频器靠内部 IGBT 的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。 由于进水加压泵采用变频调速， 本系统选用的变频器是西门子 MM430 系列的6SE64302UD330DA0 西门子 MM420 变频器，具有多 个继电器输出，具有多个模拟量输出（ 0~20 mA）， 2 个模拟输入： AIN1： 0~10 V， 0~20 mA 和 – 10 至 +10 V； AIN2：0~10 V， 0~20 mA， 6 个带隔离的数字输入，并可切换为 NPN/PNP 接线。 它是一种风机水泵负载专用变频器，能适用于各种变速驱动系统，尤其是适用于工业部门的水泵和风机。 该变频器，具有能源利用率高的特点，优化了部分结构与功能，便于工作人员进行操作，实现其控制功能。 在此控制系统中，需要对变频器进行通信控制，因此需先对变频器的参数进行设置，主要对以下几个参数 进行调整，如表 45 所示。 表 45 变频器参数设置表 参数号 参数值 说明 P0005 21 显示实际频率 P0700 2 由端子排输入 P1000 2 模拟输入 P1300 2 可用于可变转矩负载 P2020 6 9600baud P2020 1 USS地址 P0300 根据具体电动机设置 电动机类型 P0304 根据具体电动机设置 电动机额定电压 P0305 根据具体电动机设置 电动机额定电流 P0310 根据具体电动机设置 电动机 额定频率 P0311 根据具体电动机设置 电动机额定转速 一般情况下，选择变频器的功率和电机的功率一样，在有些特殊情况下（如重载设备），也会选择变频器的功率大于电机的额定功率，以保证变频器带动电机能够正常运行。 合理的容量选择本身就是一种节能降耗措施。 变频器容量选定过程 ,实际上是一个变频器与电机的最佳匹配过程 ,最常见、也较安全的是使变频器的容量大于或等于电机的额定功率 ,但实际匹配中要考虑电机的实际功率与额定功率相差多少 ,通常都是设备所选能力偏大 ,而实际需要的能力小 ,因此按电机的实际功率选择变频器是合理 的 ,避免选用的变频器过大 ,使投资增大。 对于轻负载类 ,变频器电流一般应按 1. 1 In ( In 为电动机额定电流 ) 来选择 ,或按厂家在产品中标明的与变频器的输出功率额定值相配套的最大电机功率来选择。 基于 PLC 的净水控制系统设计毕业论文 12 本系统设计过程中应用了 2 台污水泵，一台是进水加压泵，一台是反冲加压泵，选用的电机参数如下：额定功率为 22KW，额定电流 43A，额定电压 380V，额定转速1470r/min。 变频器参数如下：输入电压 380V，输入电流 ，输出电流 62A，输入频率4763HZ，输出频率 0— 650HZ。 调试功率 30KW，可 变转矩功率 30KW。 额定功率 22KW。 接触器选型 在此控制系统中，进水加压泵和反冲泵是根据控制面板上的按钮情况或者根据流量计和压力表的反馈值进行动作的，因此需要 PLC 根据当前的工作情况，以及按钮的情况来控制进水加压泵和反冲泵的启停，在此用到了两个接触器。 为此该系统选用施耐德 LC1D0901M5C 交流接触，其额定电压 220 V，额定电流 9 A。 其特点有：高标准：符合 IEC6094741和 标准。 长寿命：机械寿命高达 2020 万次；电寿命高达 200 万次。 强适应性：“ TH”防护处理 ，可以在湿热的环境中使用。 宽电压：线圈控制电压在 70%120%Uc 之间波动，不影响产品正常工作。 强通用性：具有 50Hz60Hz通用线圈，可以全世界通用。 模块化：产品本体上可以附加辅助触头，通电 /断电延时触头，机械闭锁等模块。 也可以很方便地组合成可逆接触器、星 — 三角起动器。 热继电器的选择 热继电器 由发热元件、双金属片、触点及一套传动和调整机构组成。 发热元件是一段阻值不大的电阻丝，串接在被保护电动机的主电路中。 双金属片由两种不同热膨胀系数的金属片辗压而成。 热继电器用于电动机的过载保护，它是利用 电流热效应使双金属片受热后弯曲，通过联动机构使触点动作的。 当电动机过载时，通过发热元件的电流超过整定电流，双金属片受热向上弯曲脱离扣板，使常闭触点断开。 由于常闭触点是接在电动机的控制电路中的，它的断开会使得与其相接的接触器线圈断电，从而接触器主触点断开，电动机的主电路断电，实现了过载保护。 首先热继电器的脱扣值的不动作电流为 ,动作电流为 ,是根据电机的过载特性设计的，所以选热继电器时，热继电器的电流调节范围 可以满足电动机的额定电流就可以了。 其次要根据电动机是轻载启动还是重载启动来选热继的脱扣 特级，一般分 10A、 30 几个等级，分别对应 热继电器的脱扣时间（环境温度 20 度的条件下）。 比如水泵类负载，为轻载启动用 10A 级。 风机类负载为重载启动，用 20 等级的。 外围电路的设计 (1) 根据控制系统的功能要求，设计出净水控制系统的主机 CPU224 的外围电路接线图如图 43 所示。 基于 PLC 的净水控制系统设计毕业论文 13 图 43 主机模块外围电路接线图 （ 2） EM222 两块数字量输出模块的外围接线图如图 44和图 45所示。 图 44 EM2221 外围电路接线图 接 CPU224 的 M 接口 接CPU224 的 L+ 接 CPU224 的 L+接口 M 1L 模块一 EM222 L+ 1 (1) 4 2 基于 PLC 的净水控制系统设计毕业论文 14 图 45 EM2222外围电路接线图 (3) EM235 模拟量输入输出模块的外围接线图如图 46所示。 模拟量扩展模块的接线方法：对于电压信号，按正、负极直接接入 X＋和 X－；对于电流信号，将 RX 和 X＋短接后接入电流输入信号的“＋”端；未连 接传感器的通道要将 X＋和 X－短接。 图 46 EM2351 外围电路接线图 其它两个 EM235扩展模块外围电路接线图与此模块相似，输入分别接 PIT4， FIT1，FIT2 和 FIT3， FIT4， FIT5。 输出不接。 M 1L 模块二 L+ 0 EM222 4 1 (2) 5 2 6 3 7 接 CPU 224 的 L+ 接 CPU224 的 M 接口 接 CPU224 的L+接口 RA A+ A RB B+ B RC C+ C RD D+ D EM235 (1) M L+ M0 V0 I0 ……… 配置 PIT1 PIT2 PIT3 24V 变频器 基于 PLC 的净水控制系统设计毕业论文 15 系统控制信号 PLC 作为净水控制系统的控制器使得设计过程变得更加简单，可实现的功能变得更多。 利用 PLC 作为控制器的污水处理系统主要涉及的控制信号有：一是输入 信号；二是输出信号。 (1) 输入信号 污水处理系统信号输入检测方面主要涉及五类信号的监测，主要包括：按钮的输入检测、压力的输入检测、流量的输入检测、以及电机过载保护的输入检测。 ① 按钮输入检测。 大多数为人工方式控制的输入检测，主要有一套净化启动按钮、二套净化启动按钮、一套反冲启动按钮、二套反冲启动按钮、一套停止按钮、二套停止按钮、以及报警解除按钮等。 ② 压力和流量检测。 通过对流量和压力进行检测，控制变频调节控制进水加压泵和反冲泵的运行。 ③ 电机过载保护的输入检测。 电机电路中如果过载，电流过大，则热继电器发出一个 信号，输入到控制器中，通过程序来控制电机的停止，以免损坏电机。 (2)输出信号 信号输出部分主要包括两个方面：一个是数字量输出，即各类设备的电磁阀、接触器；另外一个是模拟量输出，用来控制变频器。 ① 数字量输出。 控制各类设备的启动和停止以及设备故障的报警。 包括：一套净化启停、二套净化启停、一套反冲启停、二套反冲启停；接触器过载的报警、变频器故障的报警等。 ② 模拟量输出。 通过 PLC 中运算后的数据，通过其功能模块输出控制信号，该控制信号输入到变频器的控制端子上，改变变频器的输出频率，从而控制电机的转速。 系统程序的主要部分 本系统设计主要采用西门子公司为 S7— 200 系列 PLC 开发的 STEP 7— Micro/WIN SP9 软件编写与调试程序，程序语言采取易读性和移植性更高的梯形图编写。 系统程序主要分为净化过程控制程序，反冲过程控制程序。