基于s7-200的小区恒压变频供水系统设计论文(编辑修改稿)

基于s7-200的小区恒压变频供水系统设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

泵电机中脱出，将该泵切换为工频的同时用变频去拖动另一台水泵电机；变频固定式是变频器拖动某一台水泵作为调速泵，当这 台水泵运行在 50Hz 时，其供水量仍不能达到用水要求，需要增加水泵机组时，系统直接启动另一台恒速水泵，变频器不做切换，变频器固定拖动的水泵在系统运行前可以选择，本设计中采用前者。 本科生课程设计（论文） 6 第 3章 硬件设计 PLC 的选择 本次课程设计选择 PLC 的是 S7200。 S7200PLC 是德国西门子公司生产的一种小型 PLC，主机的基本结构是整体式的。 它还配备许多专用的特殊功能模块，使 PLC 的功能得到扩展，其许多功能已经达到了大、中型 PLC 的水平。 它价格低、体积小、可靠性高、运行速度快、性价比高，在各行各业得到了广泛的应用。 目前，在 小型 PLC 市场上，日本小型 PLC 占据中国大部分市场的情况已经明显改变， S7200PLC 成为了主流产品。 （ 1） S7200PLC 主机结构 S7200PLC的主机包括一个中央处理单元（即 CPU模块）、存储器、电源以及I/O点。 其中， CPU模块不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出。 新一代的 CPU模块按照 I/O点数和功能不同而划分为 5个品种，即 CPU22 CPU22CPU22 CPU224XP、 CPU226，每个品种又分为两种类型：一种是 DC24V供电 /晶体管输出；另一种是 AC220V供 电 /继电器输出，因此共有 10种 CPU模块。 S7200系列 PLC的各种型号 CPU的 I/O及扩展功能特性如表。 表 S7200系列 PLC各种型号 CPU的 I/O及扩展功能等特性 机型 I/O点数 存储容量 扩展功能 通信范围 CPU221 6输入 /4输出 较小 具有一定高速计数和通信能 点数少或特定控制系统 CPU222 8输入 /6输出 较小 可以最多扩展两个模块 可以作为全功能控制器，应用范围较小 CPU224 14输入 /10输出 一般 可以扩展 7个模块，具有更强的模拟量和计数处理能 力 使用广泛 CPU224XP 14输入 /10输出 较大 主机增加了模拟量单元和一个通信口 有少量模拟量信号的系统和复杂通信要求的场合 CPU226 24输入 /16输出 可达10KB 具有两个通信口和多种模块 点数多、要求高的小型或中型控制系统 本科生课程设计（论文） 7 （ 2） I\ O 扩展模块 当 CPU 的 I/O 点数不够或者需要进行特殊功能的控制时，就需要进行系统扩展。 S7200 系统最多可扩展 7 个模块， 主机提供一定数量的数字量 I/O 和模拟量I/O，在选择 PLC 主机产品时，需要选择最合适的主机产品。 但在 I/O 点数不够的情 况下，就需要增加 I/O 扩展模块， S7200 PLC 扩展模块有： 1） 输入扩展模块 EM221。 共有 3 种产品，即 8 点和 16 点 DC、 8 点 AC。 2） 输出扩展模块 EM222。 共有 5 种产品，即 8 点 DC 和 4 点 DC（ 5A）、 8点 AC、 8 点继电器和 4 点继电器（ 10A）。 3） 输入 /输出混合扩展模块 EM223。 共有 6 种产品，其中 DC 输入 /DC 输出的有 4 种， DC 输入 /继电器输出的有 4 种，它们对应的输入 /输出点数分别为 4 点、8 点、 16 点。 4） 模拟量输入扩展模块 EM231。 共有 3 种产品，即 4 点 AI、两路热电阻输入和 4 路热电偶输入。 5） 模拟量输出扩展模块 EM232。 两路模拟量输出扩展模块。 6） 模拟量输入 /输出混合扩展模块 EM235。 4 路 AI/一路 AO（占两路输出地址）的扩展模块。 I/O 点数统计 根据功能要求，系统的控制要求以及合理利用 PLC 的 I/O 口原则。 本次课程设计 恒压变频供水控制系统的输入输出点的统计、分配如表 所示。 表 I/O 点数分配表 输入 输出 编号 符号 名称 编号 符号 名称 1 SB1 启动 1 KM1 1 号水泵变频 2 SB2 停止 2 KM２ 2 号水泵变频 3 S1 液位传感器 3 KM３ 1 号水泵工频 4 S2 变频器达上限 4 KM４ 2 号水泵工频 5 S3 变频器达下限 5 KM５ 备用泵变频 6 S4 1 号水泵故障 6 L 报警指示灯 7 S5 2 号水泵故障 8 SS6 变频器故障 本科生课程设计（论文） 8 I/O 的分配 根据功能要求和工艺流程，我们统一了 I/O 接点的分配，分配表如表 所示。 根据 PLC 口的分配，系统的控制要求以及合理利用 I/O 口的原则。 I/O 接点的分配如表 所示。 表 I/O 的分配 输入 输出 启动 驱动 KM1 停止 驱动 KM2 液位传感器 驱动 KM3 变频器达上限 驱动 KM4 变频器达下限 驱动 KM5 1 号水泵故障 报警指示灯 2 号水泵故障 变频器故障 变频器的选择 由于本设计中 PLC 选择的西门子 S7200 型号，为了方便 PLC 和变频器之间的通信，我们选择西门子的 MicroMaster440 变频器。 它是用于三相交流电动机调速的系 列产品，由微处理器控制，采用绝缘栅双极型晶体管作为功率输出器件，具有很高的运行可靠性和很强的功能。 它采用模块化结构，组态灵活，有多种完善的变频器和电动机保护功能，有内置的 RS485/232C 接口和用于简单过程控制的 PI 闭环控制器，可以根据用户的特殊需要对 I/O 端子进行功能自定义。 快速电流限制实现了无跳闸运行，磁通电流控制改善了动态响应特性，低频时也可以输出大力矩。 MicroMaster440 变频器的输出 功率为 ~90KW，适用于要求高、功率大的场合，恰好其输出信号能作为 75KW 的水泵电机的输入信号。 另外选择西门子的变频器可以通过 RS485 通信协议和接口直接与西门子 PLC 相连，更便于设备之间的通信。 本科生课程设计（论文） 9 MicroMaster440 变频器外部接线端子 MicroMaster440 变频器外部接线端子如图 所示。 图 MicroMaster440 变频器外部接线端子 （ 1）端子 2 是变频器为用户提供的 10V 直流稳压电源，当采用模拟电压信号输入方式输入给定频率时，用它作为高精度的直流稳压电源为模拟电压输入的直流电源； （ 2） 4 和 11 是模拟输入端，为用户提供两 对模拟电压或电流给定输入端作为频率给定信号； （ 3）端子 1 17 是为用户提供 6 个完全可编程数字输入端，对电动机进行； （ 4） 1 13 和 2 27 端为两对模拟输出端； （ 5） 1 1 2 2 2 2 25 端为输出继电器的触头； （ 6） 1 15 端为电动机过热保护输入端； （ 7） 2 30 为 RS485(USS 协议 )端。 （ 8） DIP 开关的介绍： 左边的 DIP 开关（ DIP1） =模拟输入 1； 右边的 DIP 开关（ DIP2） =模拟输入 2； AIN1： DIP1=OFF=[V]， 010V； DIP1=ON=[A]， 0~20mA； AIN2： DIP2=OFF=[V]， 010V； DIP2=ON=[A]， 0~20mA； MicroMaster440 变频器操作面板 在使用变频器之前，首先要对变频器进行参数设置。 MMX 变频器参数的设置可以通过 BOP（ Basic Opration Panels 基本操作面板）、 AOP（ Advanced Opration Panels 高级操作面板）、计算机（通过专用软件以及 RS485 通讯端子）等完成。 本科生课程设计（论文） 10 其中 BOP 设置参。