1、 i 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
2、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 ii 目 录 第一章 绪 论 . 1 第二章 PID 调节概念及基本原理. 3 2.1 PID 调节概述 . 3 2.1.1 自动控制系统的分类. 3 2.2 PID 控制的原理和特点 4 2.2.1 PID 控制的原理和特点的概念 4 2.2.2 PID 控制的分类 5 2.3 PID 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 8 3.1 系统的主要控制要求 9 3.2 系统的硬件选
3、型 . 9 3.2.1 系统的控制器- FX2n32MR 10 3.2.2 系统的模拟量输入、输出模块 10 3.2.3 变频器 FRA500 .10 3.2.4 压力传感器 TPT503 11 3.3 控制系统的 I/O 点及地址分配 11 3.3.1 PLC 系统的选型.13 3.4 恒压供水系统的电气控制系统 .13 3.4.1 主电路图 .13 3.4.2 控制电路图 14 3.4.3 PLC 系统外部接线图15 iii 第四章 恒压供水系统的程序设计 17 4.1 系统的程序结构说明及流程图 .17 4.1.1 初始化子程序 .17 4.1.2 定时中断程序 18 4.1.3 主程序
4、 .19 4.2 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 1 第一章第一章 绪绪 论论 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 241.1 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
5、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 所示。 图 1.1 控制系统原理图 2 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
6、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。 3 第第二二章章 PIDPID 调节概念及基本原理调节概念及基本原理 2 2.1 .1 PIDPID 调节概述调节概述 目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重 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
