畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）熱水供應(yīng)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、1 引言我國大多數(shù)家庭的熱水供應(yīng)，仍以使用瓦斯熱水器最為普遍，然而每到冬季，瓦斯中毒事件頻傳，并造成許多家庭悲劇，因此瓦斯熱水器是中國人日常生活中最具威脅，但又不能不用的一項(xiàng)家用產(chǎn)品。有些人改用電熱水器以電能來加熱，但因電熱水器加熱或保溫時(shí)，都要付出高額的電費(fèi)，且具有漏電與電輻射的問題，威脅性仍然存在。國民生活水平隨著收入的增加而提升，已進(jìn)入追求生活品質(zhì)的時(shí)代，以家用廚浴設(shè)備來說，“全天候熱水供應(yīng)系統(tǒng)”的應(yīng)用已是必然趨勢1。集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)（central heating system）指的是由加熱設(shè)備集中制備熱水，并用管道輸送至建筑物的配水點(diǎn)的系統(tǒng)。其特點(diǎn)是，加熱器及其他設(shè)備集中，可集中管理

2、，加熱效率高，熱水制備成本低，設(shè)備總?cè)萘啃。嫉孛娣e小，適用于熱水用量大，比較集中的場所。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，以微處理器為核心的可編程序控制器（plc）迅速發(fā)展起來。由于plc體積小、價(jià)格低、功能強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、硬件簡單、軟件易學(xué)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制的各個(gè)領(lǐng)域，傳統(tǒng)的繼電器控制已逐步被plc所取代2。目前，我國plc控制已逐步代替了傳統(tǒng)的繼電器群的控制。由于plc采用循環(huán)掃描的工作方式，即“串行”工作方式，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，與繼電器控制的“并行”工作方式不同，克服了繼電器觸點(diǎn)的競爭和時(shí)序失配的問題3。plc控制把傳統(tǒng)的繼電器控制邏輯變?yōu)槌绦蚩刂七壿嫞鋬?nèi)部繼電器可代替用于邏輯

3、控制的中間繼電器，使控制系統(tǒng)的噪聲大大降低，控制柜的體積大大縮小。1.1 設(shè)計(jì)目的及意義司馬煤業(yè)職工宿舍公寓，共有宿舍樓兩棟（6層），共有720個(gè)宿舍，每個(gè)宿舍配有一臺電熱水器，熱水器的使用年限為5年，改造前至少有40%需要更換，隨著使用年限的增加，熱效率從95%降至40%，致使電能消耗越來越大；另外電熱水器是以容積式、直接加熱的方式提供熱水，加熱時(shí)間過長，給職工洗浴帶來不便，特別是在早晨，熱水器的容積太小，在使用過程中經(jīng)常會出現(xiàn)斷水的現(xiàn)象。熱水器的安全性及使用舒適度急劇下降，職工的投訴率呈上升趨勢。為了滿足廣大職工的生活用熱水需求,司馬煤業(yè)公司利用現(xiàn)有資源,對原有熱水系統(tǒng)進(jìn)行改造。本畢業(yè)設(shè)計(jì)

4、根據(jù)用戶要求，整個(gè)系統(tǒng)采用自動(dòng)化控制，盡可能利用原有設(shè)備和管道。熱站系統(tǒng)直接負(fù)責(zé)向多層公寓定壓供水，并向高層公寓提供水源，高層公寓在熱站外另設(shè)二次增壓泵供水。該電氣控制系統(tǒng)采用plc編程控制，具有超誤差識別功能，手動(dòng)與自動(dòng)切換功能，并可自動(dòng)報(bào)警。1.2 可編程序控制器的特點(diǎn)1.可靠性高 可編程序控制器采用了微電子技術(shù),大量的開關(guān)動(dòng)作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體集成電路完成。2.編程簡單 plc最大特點(diǎn),是采用了易學(xué)易懂的梯形圖語言。它是以計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)構(gòu)成人們已習(xí)慣的繼電器模型,形成一套獨(dú)具風(fēng)格的,以繼電器線路圖為基礎(chǔ)的形象編程語言。3.通用性好 plc是通過軟件來實(shí)現(xiàn)控制的。同一臺plc可用于不同的控制

5、對象,只需改變軟件就可以實(shí)現(xiàn)不同的控制要求,充分體現(xiàn)了靈活性與通用性。4.功能強(qiáng)大 plc不僅可以完成邏輯運(yùn)算,計(jì)數(shù),定時(shí),還可以完成算術(shù)運(yùn)以及a/d,d/a轉(zhuǎn)換等。5.體積小,功耗低 由于plc采用半導(dǎo)體集成電路,因此具有體積小,重量輕,功耗低的特點(diǎn),而且設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊堅(jiān)固,易于裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部,是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。 6.設(shè)計(jì)施工周期短 使用plc完成一項(xiàng)控制工程,在系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成以后,現(xiàn)場控制柜等硬件的設(shè)計(jì)及現(xiàn)場施工和plc程序設(shè)計(jì)可以同時(shí)進(jìn)行。由于plc用軟件取代繼電接觸控制系統(tǒng)中的中間繼電器,時(shí)間繼電器,計(jì)數(shù)器等低壓電器,使整個(gè)設(shè)計(jì),安裝,接線工作量大大減少。又由于plc程序設(shè)

6、計(jì)和硬件的現(xiàn)場施工可同時(shí)進(jìn)行,因此大大縮短了施工周期4。1.3 plc的應(yīng)用隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展,plc的制造成本不斷下降,而功能卻大大增強(qiáng)。目前,在先進(jìn)工業(yè)國家中plc已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備,應(yīng)用的領(lǐng)域已覆蓋了所有工業(yè)企業(yè)。概括起來主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面： 1.開關(guān)量的邏輯控制 開關(guān)量邏輯控制是工業(yè)控制中應(yīng)用最多的控制,plc的輸入和輸出信號都是通/斷的開關(guān)信號。對控制的輸入,輸出點(diǎn)數(shù)可以不受限制,從十幾個(gè)到成千上萬個(gè)點(diǎn),可以通過擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)。在開關(guān)量的邏輯控制中,plc是繼電器接觸器控制系統(tǒng)的替代產(chǎn)品。用plc進(jìn)行開關(guān)量控制遍及許多行業(yè),如機(jī)床電氣控制,電梯運(yùn)行控制,冶金系統(tǒng)的高爐上料,

7、汽車裝配線,啤酒灌裝生產(chǎn)線等。 2.模擬量控制 plc能夠?qū)崿F(xiàn)對模擬量的控制。如果配上閉環(huán)控制(pid)模塊后,可對溫度,壓力,流量,液面高度等連續(xù)變化的模擬量進(jìn)行閉環(huán)過程控制,如鍋爐,冷凍,反應(yīng)堆,水處理,釀酒等5。 3.機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制 plc可采用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊,對伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的速度與位置進(jìn)行控制,以實(shí)現(xiàn)對各種機(jī)械的運(yùn)動(dòng)控制,如金屬切削機(jī)床,數(shù)控機(jī)床,工業(yè)機(jī)器人等6。 4.通信,聯(lián)網(wǎng)及集散控制 plc通過網(wǎng)絡(luò)通信模塊及遠(yuǎn)程i/o控制模塊,可實(shí)現(xiàn)plc與plc之間的通信,聯(lián)網(wǎng),與上位計(jì)算機(jī)的通信,聯(lián)網(wǎng),以實(shí)現(xiàn)plc分散控制,計(jì)算機(jī)集中管理的集散控制(又稱分布式控制),增加系統(tǒng)的控制規(guī)

8、模,甚至可以使整個(gè)工廠實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。 5.數(shù)據(jù)處理 許多plc具有很強(qiáng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算(包括邏輯運(yùn)算,矩陣運(yùn)算,函數(shù)運(yùn)算),數(shù)據(jù)傳送,轉(zhuǎn)換,排序,檢索等功能;還可以完成數(shù)據(jù)采集,分析和處理這些數(shù)據(jù),可以與存儲器中存儲的參考數(shù)據(jù)相比較,也可以傳送給其它智能裝置或傳送給打印機(jī)打印制表。較復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理一般在大,中型控制系統(tǒng)中進(jìn)行7。1.4 西門子s7-200型plc及其編程環(huán)境介紹1.4.1 西門子s7-200型plc主要參數(shù)s7-200系列小型plc (micro plc)可應(yīng)用于各種自動(dòng)化系統(tǒng)。緊湊的結(jié)構(gòu)、低廉的成本以及功能強(qiáng)大的指令集使得s7-200 plc成為各種小型控制任務(wù)理想的解決方案8。

9、s7-200產(chǎn)品的多樣化以及基于windows的編程工具，能夠更加靈活地完成自動(dòng)化任務(wù)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)使用西門子s7-200系列plc，其詳細(xì)參數(shù)見表1.1。1.4.2 西門子plc編程環(huán)境介紹step 7-micro/win編程軟件為用戶開發(fā)、編輯和監(jiān)控自己的應(yīng)用程序提供了良好的編程環(huán)境。為了能快捷高效地開發(fā)應(yīng)用程序，step 7-micro/win軟件提供了三種程序編輯器。為了便于您找到所需的信息，step 7-micro/win提供了詳盡的在線幫助9。編程界面見圖1.1。表1.1 s7-224xp參數(shù)表外形尺寸140x80 x62脈沖數(shù)出(dc)2路100 khz數(shù)據(jù)存儲器10240字節(jié)模擬

10、電位器2掉電保護(hù)時(shí)間100小時(shí)實(shí)時(shí)時(shí)鐘內(nèi)置i/o數(shù)量數(shù)字量14輸入/10輸出通訊口2 rs-485模擬量2輸入/1輸出浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算是擴(kuò)展模塊數(shù)量7個(gè)模塊數(shù)字i/o映像大小256（128輸入/128輸出）高速計(jì)數(shù)器單相4路30khz2路200khz布爾型執(zhí)行速度0.22ms/指令兩相3路20 khz1路100khz圖1.1 step 7-micro/win編程界面2 系統(tǒng)總體分析與設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)整體流程說明該供熱系統(tǒng)由兩臺變聲速增壓熱交換器，兩臺循環(huán)水泵(一備一用)，一臺保溫水泵，兩臺可控開度電磁閥和一個(gè)水箱（保溫處理）組成。見圖2.1。具體系統(tǒng)流程為：為確保用水安全，在熱站室內(nèi)設(shè)置一儲水箱，容

11、積35立方米(水箱外部制作保溫)，利用變聲速增壓熱交換器將冷水加熱至供水溫度后將熱水打入水箱，利用變頻水泵將水箱內(nèi)熱水直接向用戶供水，供水采用循環(huán)回路，多余水量經(jīng)回水管流回水箱，以供水壓力為信號，水泵變頻定壓。供水系統(tǒng)工藝流程圖見圖2.1。圖2.1 系統(tǒng)工藝流程圖2.2 系統(tǒng)功能要求該熱水供應(yīng)自動(dòng)控制系統(tǒng)是對供水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測和自動(dòng)控制的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以采集到實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，并自動(dòng)控制，使系統(tǒng)智能運(yùn)行。系統(tǒng)具有以下功能：1、熱水溫度調(diào)節(jié)功能：通過換熱器一次蒸汽入口處的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)整熱媒供給量來實(shí)現(xiàn)控制?？刂品绞綖閜lc可編程控制器，根據(jù)二次供水管上安裝的溫度傳感器測量到的溫度與程序設(shè)定的

12、溫度比較后，由模擬量模塊輸出的0到10伏的電壓信號（或4-20ma）控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行器動(dòng)作進(jìn)而改變蒸汽閥體的開度，實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)，來控制二次水的溫度。也可以在人機(jī)界面上顯示交換后二次水的設(shè)定溫度，并通過人機(jī)界面進(jìn)行修改設(shè)定值。2、自動(dòng)補(bǔ)水功能：通過液位的高低，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)水。實(shí)現(xiàn)無水開機(jī)，水滿停機(jī)。3、水箱保溫功能：在失水后或少用戶階段通過檢測水箱內(nèi)溫度的值與設(shè)定值比較通過調(diào)節(jié)一次網(wǎng)閥開度，保持水箱內(nèi)的溫度恒定。4、循環(huán)泵恒壓供水功能：恒壓供水，保證壓力在一定范圍。（用戶可自由調(diào)節(jié)）。系統(tǒng)主控為壓力，輔控配以液位和溫度10 11。5、 循環(huán)泵倒泵控制：兩臺循環(huán)泵一用一備.按順序定期切換兩臺泵的

13、啟停.某泵出現(xiàn)故障時(shí)另一臺泵正常運(yùn)行。備有維修開關(guān)，一臺泵故障或檢修時(shí)，系統(tǒng)可不停機(jī)正常運(yùn)行12。6、報(bào)警功能：關(guān)鍵數(shù)據(jù)報(bào)警.連鎖保護(hù).,交換站現(xiàn)場報(bào)警指示。報(bào)警參數(shù)有：a、一次蒸汽超壓。（不參與控制）b、水箱低水溫報(bào)警。（不參與控制）c、水箱高水溫報(bào)警。（參與控制）d、水箱水位高低報(bào)警。（參與部分控制）e、循環(huán)泵、保溫泵故障報(bào)警。7、系統(tǒng)配有手動(dòng)、自動(dòng)方式切換功能：自動(dòng)時(shí)系統(tǒng)受管網(wǎng)壓力、溫度、液位的控制，接受模擬信號，系統(tǒng)按一定的流程工作。手動(dòng)時(shí)可以單獨(dú)控制任何一臺負(fù)載或閥體啟動(dòng)停止運(yùn)行13。8、中文液晶界面顯示，軟件應(yīng)符合：（1）界面漢化，適應(yīng)操作人員習(xí)慣；（2）圖形直觀，減少運(yùn)行人員記憶

14、強(qiáng)度；（3）系統(tǒng)提供故障報(bào)警功能；（4）對重要操作可給以提示14；9、控制參數(shù)輸入功能：一些參數(shù)的值可根據(jù)外部環(huán)境的變化進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到節(jié)能，自控的理想效果。2.3 控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)主要由以下組件構(gòu)成，詳見表2.1。表2.1 控制系統(tǒng)組件表序號名 稱規(guī)格型號數(shù)量單位技術(shù)要求1變頻器6se6430-2ud27-5ca01臺7.5kw2變頻器6se6430-2ud31-8db01臺18.5kw3控制柜2200*800*6001臺4plc6es7214-2bd23-0xb81臺5擴(kuò)展模塊6es7235-0kd22-0xa86臺6擴(kuò)展模塊6es7223-1ph22-0xa81臺6斷路器gsm

15、1-63l/3300 2 40a2臺7斷路器gsm1-63l/3300 2 16a1臺8交流接觸器gsc1(cjx4-d)-384臺9交流接觸器gsc1(cjx4-d)-182臺10熱繼電器jrs4-32355d2臺11熱繼電器jrs4-09314d1臺12dc24v 電源3a1個(gè)ac220v供電 dc24v/3a輸出13電流互感器bh40-0.663臺30/514電壓表42l61臺0450v15電流表42l63塊50/516電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)lw38c2-16yh3/31個(gè)17轉(zhuǎn)換開關(guān)lw62個(gè)18按鈕la42（紅、綠各3，黃2個(gè)）8個(gè)ac220v19中間繼電器220v ac7套兩開兩閉20指示燈

16、ad 17ka-22（紅、綠各2）4個(gè)ac220v21調(diào)速按鈕wtr2個(gè)22蜂鳴器ad11-22d/41-cdy2個(gè)ac220v23控制面板bop-22個(gè)系統(tǒng)電氣控制原理圖見圖2.2。圖2.2 系統(tǒng)電氣控制原理圖3 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)3.1 plc程序中i/o點(diǎn)分配程序i/o點(diǎn)分配表見表3.1。表3.1 程序i/o點(diǎn)分配表描述地址中繼地址變換后地址描述地址中繼地址變換后地址循環(huán)泵變頻故障m2.02#循環(huán)泵變頻接觸器閉合i1.2m4.1保溫泵變頻故障m2.12#循環(huán)泵工頻接觸器閉合i1.3水箱水位低m3.01#循環(huán)泵熱保護(hù)動(dòng)作i1.4水箱水位高m3.12#循環(huán)泵熱保護(hù)動(dòng)作i1.51#循環(huán)泵熱保護(hù)動(dòng)

17、作m3.2保溫泵變頻接觸器閉合i2.0m4.22#循環(huán)泵熱保護(hù)動(dòng)作m3.3保溫泵工頻接觸器閉合i2.1保溫泵熱保護(hù) 動(dòng)作m3.4保溫泵熱保護(hù)動(dòng)作i2.2一次蒸汽壓力m3.51#循環(huán)泵變頻q0.0水箱水溫低m3.61#循環(huán)泵工頻q0.1水箱水溫高m3.72#循環(huán)泵變頻q0.2蒸汽干管壓力aiw4vw72vd1102#循環(huán)泵工頻q0.3換熱器前壓力一aiw6vw74vd114循環(huán)泵變頻運(yùn)行輸出q0.4換熱器前壓力二aiw8vw76vd118循環(huán)泵電位器調(diào)速q0.6換熱器后壓力aiw10vw78vd122保溫泵變頻運(yùn)行輸出q0.7換熱器后溫度aiw12vw80vd126保溫泵電位器調(diào)速q1.1自來水

18、壓力一aiw14vw82vd130保溫泵變頻q2.0自來水壓力二aiw16vw84vd1341#電磁閥動(dòng)作q2.1水箱水位aiw18vw86vd1382#電磁閥動(dòng)作q2.2水箱溫度aiw20vw88vd142循環(huán)泵故障輸出q2.3循環(huán)泵前壓力aiw22vw90vd146保溫泵故障輸出q2.4循環(huán)泵前溫度aiw24vw92vd150壓力設(shè)定vd186供水壓力aiw26vw94vd154溫度設(shè)定vd190續(xù)表3.1 程序i/o點(diǎn)分配表描述地址中繼地址變換后地址描述地址中繼地址變換后地址回水溫度aiw28vw96vd1581#調(diào)節(jié)閥開度給定vd194循環(huán)泵頻率aiw30vw98vd1622#調(diào)節(jié)閥開

19、度給定vd198循環(huán)泵電流aiw32vw100vd166水箱溫度上限設(shè)定vd206保溫泵頻率aiw34vw102vd170水箱溫度下限設(shè)定vd210保溫泵電流aiw36vw104vd174水箱水位上限設(shè)定vd2141#調(diào)節(jié)閥開度aiw38vw106vd178水箱水位下限設(shè)定vd2182#調(diào)節(jié)閥開度aiw40vw108vd1821#循環(huán)泵啟動(dòng)按鈕m5.0循環(huán)泵頻率給定aqw41#循環(huán)泵停止按鈕m5.1保溫泵頻率給定aqw82#循環(huán)泵啟動(dòng)按鈕m5.21#調(diào)節(jié)閥開度給定aqw122#循環(huán)泵停止按鈕m5.32#調(diào)節(jié)閥開度給定aqw16循環(huán)泵pid調(diào)速按鈕m5.4循環(huán)泵手動(dòng)i0.0循環(huán)泵電位器調(diào)速按鈕m

20、5.5循環(huán)泵自動(dòng)i0.1巡檢投入按鈕m5.6保溫泵手動(dòng)i0.2巡檢退出按鈕m5.7保溫泵自動(dòng)i0.3保溫泵啟動(dòng)按鈕m6.0循環(huán)泵變頻運(yùn)行i0.4保溫泵停止按鈕m6.1循環(huán)泵變頻故障i0.5保溫泵pid調(diào)速按鈕m6.2保溫泵變頻運(yùn)行i0.6保溫泵電位器調(diào)速按鈕m6.3保溫泵變頻故障i0.71#電磁閥開按鈕m6.41#循環(huán)泵變頻接觸器閉合i1.0m4.01#電磁閥關(guān)按鈕m6.51#循環(huán)泵工頻接觸器閉合i1.12#電磁閥開按鈕m6.6一次蒸汽壓力上限設(shè)定vd2022#電磁閥關(guān)按鈕m6.73.2 水溫控制程序3.2.1 進(jìn)水溫度控制程序熱水加熱采用自動(dòng)控溫系統(tǒng)，可通過蒸汽管道上的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)供水溫度

21、，信號取源部件安放于換熱器出口與水箱之間管道上。為了減少電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的頻繁動(dòng)作，設(shè)計(jì)中出水溫度為一個(gè)溫度范圍（6575）。當(dāng)出水溫度小于65時(shí)（或者大于75時(shí)），電動(dòng)調(diào)節(jié)閥會增大（減?。?%的開度，然后延時(shí)30s再次檢測，直到溫度進(jìn)入范圍后停止增加。在安全控制方面，循環(huán)水泵設(shè)置斷水保護(hù)裝置，另外在換熱器出水管上設(shè)定溫度信號，當(dāng)換熱器進(jìn)水嚴(yán)重缺水時(shí)(出水溫度超過80)，可通過電磁閥關(guān)閉蒸汽進(jìn)入管道，防止蒸汽直接進(jìn)入水箱或熱水管道系統(tǒng)，以避免發(fā)生水擊現(xiàn)象15。在自來水管道上設(shè)置自力式流量控制閥，以確保流經(jīng)換熱器的冷水量穩(wěn)定，提高自動(dòng)控制精度。在自來水管道上設(shè)置止回閥，防止熱水注入自來水管道16。進(jìn)水

22、溫度控制程序流程圖見圖3.1，程序見附錄3。圖3.1 進(jìn)水溫度控制程序流程圖圖3.2 水箱保溫功能控制程序流程圖3.2.2 水箱保溫功能控制程序?qū)λ湓O(shè)置溫度自控系統(tǒng)，在水箱內(nèi)放置一溫度傳感器，當(dāng)水箱內(nèi)水溫降低至設(shè)定值時(shí)，通過保溫水泵，可自動(dòng)啟動(dòng)保溫用2號換熱器進(jìn)行加熱，由水箱內(nèi)溫度傳感器發(fā)出電信號，先開啟保溫水泵，延時(shí)5秒，開啟蒸汽管道上電磁閥4，通過水泵將水箱內(nèi)的涼水打入換熱器進(jìn)行再加熱，完成保溫功能。溫度信號取源部件安放于水箱底部。當(dāng)水箱內(nèi)水溫升高至設(shè)定值時(shí)，可自動(dòng)關(guān)閉2號換熱器，由水箱內(nèi)溫度傳感器發(fā)出電信號，先關(guān)閉蒸汽管道上電磁閥4，再關(guān)閉保溫泵。水位控制和水溫控制不互鎖17。水箱保溫

23、功能控制程序流程圖見圖3.2，程序見附錄3。3.3 水箱水位控制程序水箱設(shè)高低水位自控系統(tǒng)，要求高水位換熱器自動(dòng)停止供水運(yùn)行，低水位換熱器自動(dòng)開始供水運(yùn)行。當(dāng)水箱內(nèi)水位處于低水位時(shí)，由水位控制器向控制系統(tǒng)發(fā)出電信號，先開啟自來水管道上電磁閥1，延時(shí)5秒后再開啟蒸汽管道上電磁閥2，1號換熱器處于運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)水箱內(nèi)水位處于高水位時(shí)，由水位控制器向控制系統(tǒng)發(fā)出電信號，先關(guān)閉蒸汽管道上電磁閥2，延時(shí)5秒后再關(guān)閉自來水上電磁閥1，換熱器處于關(guān)閉狀態(tài)18；當(dāng)水位在高低水位之間時(shí)，換熱器及電器控制系統(tǒng)處于關(guān)閉狀態(tài)不動(dòng)作；當(dāng)用水持續(xù)高峰，1號換熱器持續(xù)開機(jī)運(yùn)行，水箱位信號低于水位下下限時(shí)，水位低警示燈亮起，并

24、自動(dòng)開啟2號換熱器，兩臺換熱器同時(shí)供水，以滿足用水要求。2號換熱器開機(jī)流程與上述1號換熱器相同。當(dāng)水位達(dá)到要求時(shí)，按關(guān)閉2號換熱器和1號換熱器。根據(jù)小時(shí)最大用水量和平均小時(shí)用水量，選用加熱用kuho100型變聲速增壓熱交換器二臺，單臺出水量4050噸/小時(shí),一用一備，如遇持續(xù)用水高峰期，可兩臺短時(shí)間同時(shí)供水。水箱水位控制程序流程圖見圖3.3，程序見附錄3。圖3.3 水箱水位控制程序流程圖3.4 巡檢程序供水系統(tǒng)要求24小時(shí)工作，為了提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)時(shí)，供水循環(huán)水泵采用了一備一用方式。在系統(tǒng)中兩臺水泵，每臺工作72小時(shí)后自動(dòng)切換。延時(shí)程序利用計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器配合進(jìn)行。巡檢程序流程圖見圖3.4

25、，程序見附錄3。 圖3.4巡檢程序流程圖4 調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題及解決辦法4.1 水位在臨界狀態(tài)時(shí)電磁閥頻繁動(dòng)作問題原來設(shè)計(jì)的程序中在水位控制時(shí)，只有有兩個(gè)關(guān)鍵位置，即水位上限和水位下限。當(dāng)水位到達(dá)上限水位時(shí)，電磁閥頻繁的開閉。電磁閥頻繁動(dòng)作，會影響設(shè)備的使用壽命。經(jīng)過觀察研究，在水位達(dá)到上限時(shí)電磁閥關(guān)閉，如果此時(shí)的用水量很小，水箱中的水會消耗，水位自然下降，電磁閥會開啟很快又將水箱中的水補(bǔ)齊，此時(shí)，電磁閥又關(guān)閉。正因如此致使電磁閥頻繁動(dòng)作19。為解決上述原因?qū)е碌恼`動(dòng)作增設(shè)了現(xiàn)在程序中的第三個(gè)水位，即水位下下限。然而在程序中加入下下限后電磁閥在臨界水位時(shí)依然出現(xiàn)頻繁動(dòng)作的現(xiàn)象，又經(jīng)過考慮，我

26、找到了原因。水箱中的水位傳感器是安裝在水箱的一個(gè)角落里的，進(jìn)水管安裝在水箱的上方，在進(jìn)水時(shí)，會使水面動(dòng)蕩，正是這種動(dòng)蕩引起的誤動(dòng)信號。找到原因后，我在水位控制程序中，加入了一個(gè)延時(shí)比較程序20。延時(shí)程序的工作原理是這樣的：當(dāng)plc收到應(yīng)該讓電磁閥動(dòng)作的水位信號時(shí)，先不急于動(dòng)作，經(jīng)過一個(gè)一分鐘的延時(shí)，然后再次進(jìn)行比較21，如果此時(shí)的水位信號依然要讓電磁閥動(dòng)作，此時(shí)電磁閥才會動(dòng)作，否則不動(dòng)作。加入水位下下限和延時(shí)再判斷程序后，電磁閥頻繁動(dòng)作的問題迎刃而解22。4.2 溫度傳感器受變頻器干擾問題在設(shè)備調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)溫傳感器受變頻器影響嚴(yán)重。當(dāng)變頻器啟動(dòng)后，溫度信號會頻繁的變動(dòng)，而且變動(dòng)范圍較大23

27、；關(guān)閉變頻器，用電位器調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速時(shí)，溫度傳感器工作正常。溫度信號受到干擾，嚴(yán)重影響到保溫泵的自動(dòng)控制，同樣導(dǎo)致水泵頻繁的開啟關(guān)閉動(dòng)作24。出現(xiàn)這個(gè)問題，一開始以為是在工人安裝過程中沒有將信號屏蔽做好導(dǎo)致的。然而在我們重新做溫度信號屏蔽后，現(xiàn)象依然存在。經(jīng)過觀察，變頻器在開啟和關(guān)閉的一段很短的時(shí)間中，波動(dòng)最為嚴(yán)重；另外，我們做了測試將溫度信號輸入線從plc的轉(zhuǎn)接線板中取出，此時(shí)沒有溫度輸入25，但干擾依然存在，溫度依然波動(dòng)。抱著試試看的態(tài)度，我將信號輸入直接接在s-200的拓展模塊上，開機(jī)測試，問題解決26。后經(jīng)分析，出現(xiàn)這種問題的原因在于，安裝過程中為了縮短距離，轉(zhuǎn)接線板的溫度信號線從變頻器

28、后方走過，導(dǎo)致了干擾的產(chǎn)生27。5 總結(jié)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是plc的一次應(yīng)用，在生產(chǎn)中對所學(xué)知識的一次實(shí)踐。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對plc的應(yīng)用有了更深一步的了解。以前只是在書本上學(xué)的一些簡單的命令、基本指令，而這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，要通過編程來在實(shí)際生產(chǎn)中控制供水系統(tǒng)的運(yùn)行，因此通過本次設(shè)計(jì)，進(jìn)一步增強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力和理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力，也增強(qiáng)了自己思考問題和解決問題的能力。剛開始做的時(shí)候，遇到許多困難，尤其是程序編寫完成，調(diào)試的時(shí)候，遇到問題要實(shí)時(shí)考慮，實(shí)時(shí)解決，最后在導(dǎo)師的指引和自己的摸索下，使問題得到有效解決。通過本次的設(shè)計(jì)，我深切感受到理論結(jié)合實(shí)踐的重要性。因?yàn)榭刂屏坎豢赡芴幱诶硐霠顟B(tài)，僅有

29、理論是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，有時(shí)候理論上可行，但到實(shí)踐中就行不通，更達(dá)不到工業(yè)要求。必須從實(shí)地出發(fā)，從實(shí)際情況出發(fā)，去思考導(dǎo)致誤動(dòng)作的原因，想辦法讓系統(tǒng)適應(yīng)這種非理想狀態(tài)，系統(tǒng)才能夠運(yùn)行。通過實(shí)踐能夠?qū)W到許多書本上學(xué)不到的東西，更能加深對知識的理解，提升對知識運(yùn)用能力。附錄a 系統(tǒng)工藝流程圖附錄b 水泵電機(jī)電氣主接線圖附錄c plc主程序 參 考 文 獻(xiàn)1王斌8000人生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)北京：電子工業(yè)出版社，200912居榮plc應(yīng)用基礎(chǔ)北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 20041733翁雙安跟我學(xué)plc北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20081834唐志平plc控制技術(shù)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200815沈莉莉變頻技術(shù)應(yīng)

30、用實(shí)踐第二版北京：中國電力出版社，20072376 姚錫祿. 變頻器控制技術(shù)入門與應(yīng)用實(shí)例. 建筑電氣2009,4: 12157賀家李，宋從矩變頻完全應(yīng)用第三版北京：中國電力出版社，20088霍利民plc應(yīng)用實(shí)例第二版北京：電子工業(yè)出版社，20081989李佑光，林東編plc應(yīng)用技術(shù)第二版北京：科學(xué)出版社，2009610 梁衛(wèi)忠. plc在恒壓供水中的應(yīng)用. 學(xué)術(shù)&建設(shè)園地，電力與水利建設(shè)，2007，173：11011111morse, michael s.designing for electrical safety that can withstand legal scrutiny，200

31、9，201:2512h. landis floyd ii.the noish “prevention theough design initiative applied to ecectrical hazards in construction,2008, 147:3613 李華南.觸控屏的初級應(yīng)用. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品2009,23: 16114楊松林，郝立軍觸控屏技術(shù)北京：化學(xué)工業(yè)出版社，200915繆兵等電氣設(shè)計(jì)典型案例詳解北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008116王杰，梁麗珍.基于plc和組態(tài)軟件的供水控制系統(tǒng)j.自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2007，(10):108110.17閏虎民，張永飛.plc控

32、制系統(tǒng) j.機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2007，(4):1;36137.18鄭鳳翼，鄭丹丹，趙春江.圖解plc控制系統(tǒng)梯形圖和語句表m.北京人民郵電出版，2006:6299.19張桂香，馬全廣.電氣控制與plc應(yīng)用m.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2003：19219920鄭萍.現(xiàn)代電氣控制技術(shù)m.四川:重慶大學(xué)出版社，2001:5671.21韋立祥, 孫旭東，等一種新型的供水系統(tǒng)控制方法j清華大學(xué)學(xué)報(bào)(然科學(xué)版)2002，42(3)：29529822 simosi.a. the method of improving the efficiency of plc. machanision manu facture and autoimmunizationj2002，46(2)：272923kinner ，r.h.plc control system training utilizing process simu lationtechniquesjprocessing automation