毕业论文基于PLC变频调速恒压供水控制系统的设计

2026/4/23 19:53:57

洛阳理工学院毕业设计(论文) 循环扫描有如下特点:

1. 扫描周期周而复始地进行,读输入、输出和用户程序是否执行是可控的。 2. 输入映像寄存器的内容是由设备驱动的,在程序执行过程中的一个周期内输入映像寄存器的值保持不变,CPU采用集中输入的控制思想,只能使用输入映像寄存器的值来控制程序的执行。

3. 对同一个输出单元的多次使用、修改次序会造成不同的执行结果。 4. 各个电路和不同的扫描阶段会造成输入和输出的延迟,这是PLC的主要缺点。

在读输入阶段,CPU对各个输入端子进行扫描,通过输入电路将各输入点的状态锁入映象寄存器中。紧接着转入用户程序执行阶段,CPU按照先左后右、先上后下的顺序对每条指令进行扫描,根据输入映象寄存器和输出映象寄存器的状态执行用户程序,同时将执行结果写入输出映象寄存器。在程序执行期间,即使输入端子状态发生变化,输入状态寄存器的内容也不会改变——输入端子状态变化只能在下一个周期的输入阶段才被集中读入。

输入/输出采用映象寄存器的优点:

1. 集中采用I/O,程序扫描期间输入值固定不变,程序执行完后统一输出。种集中I/O的方式保证的程序的顺序执行与外部电路乱序执行的统一,使系统更加稳定可靠。

2. 程序执行时,存取映象寄存器要比读写I/O端点快的多,这样可以加快程序执行速度。

3. I/O点必须按位存取,而映象寄存器可按位、字节、字、双字灵活的存取,增加了程序的灵活性。

2.2.2 I/O响应时间

由于PLC采用循环扫描的工作方式,而且对输入和输出信号只在没个扫描周期的固定时间集中输入/输出,所以必然会产生输出信号相对输入信号滞后的现象。扫描周期越长,滞后现象越严重。

响应时间有输入延迟、输出延迟和程序执行时间部分决定。

1. PLC输入电路设置了滤波器,滤波器的常数越大,对输入信号的延迟作用越强。输入延迟是由硬件决定的,有的PLC滤波器时间常数可调。

2. 从输出锁存器到输出端子所经历的时间称为输出延迟,对于不同的输出形式,其值大小不同。它也是由硬件决定的,对于不同信号的PLC可以通过查表得到。

3. 程序执行时间主要由程序长短来决定,对于一个实际的控制程序,编程人员须对此进行现场测算,使PLC的响应时间控制在系统允许的范围内。

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洛阳理工学院毕业设计(论文) 在最有利的情况下,输入状态经过一个扫描周期在输出得到响应的时间,称为最小I/O响应时间。在最不利的情况下,输入点的状态恰好错过了输入的锁入时刻,造成在下一个输出锁定才能被响应,这就需要两个扫描周期时间,称为最大I/O响应时间。它们是由PLC的扫描执行方式决定的,与编程方法无关。

2.2.3 PLC中的存储器

PLC中的存储器按用途分为系统程序存储器、用户程序存储器以及工作数据存储器。

1. 系统程序存储器中存放的是厂家根据其选用的PLC的指令的系统编写的系统程序,它决定了PLC的功能,用户不能更改其内容。

2. 用户程序存储器用来存储根据控制要求而编制的用户应用程序。

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洛阳理工学院毕业设计(论文) 第3章 系统硬件设计

学习PLC的硬件系统、指令系统和编程方法以后,对于设计一个较大的PLC控制系统时,要全面考虑多种因素,不管所设计的控制系统的大小,一般都要用以下设计步骤来进行系统设计。

随着PLC功能的不断完善和提高,PLC几乎可以完成工业领域的所以控制任务。但是PLC还是有最适合它的应用场合,所以接到一个控制任务以后,要分析被控对象的控制过程和要求,看看用什么控制设备来完成该任务最合适。其实现在的可编程不仅处理开关量,而且对模拟量的处理能力也很强。所以在很多情况下也可以取代工业控制计算机(IPC)作为主控器

控制对象以及控制装置确定后,还要进一步确定PLC的控制范围。一般来说,能够反映生产过程的运行情况,能用传感器直接测量的参数,控制逻辑复杂的部分都由PLC控制来完成。

当某一个控制任务决定由PLC来完成后。选择PLC就成为最重要的事情。一方面是选择多大容量的PLC,另一方面是选择什么公司的PLC以及外设。

对第一个问题,首先要对控制任务进行详细的分析,把所有的I/O点找出来,包括开关量I/O模拟量I/O以及这些I/O点的性质。I/O点是性质主要是指他们是直流信号还是交流信号,它们的电源电压。控制系统输出点的类型非常关键,如果它们之中既有交流220V的接触器、电磁阀,又有直流24V的指示灯,则最后选用的PLC的输出点有可能大于实际点数。因为PLC的输出点一般是几个一组共用一个公共端,这一组的输出只能有一个电源的种类和等级[6]。

对于第二个问题,则有以下几个方面要考虑:

1. 功能方面 所有PLC一般都具有常规的功能,但是对于某些特殊要求,就要知道所选用的PLC是否有能力完成控制任务。如对PLC与PLC、PLC与智能仪表以及上位机之间灵活方便的通讯要求;或对PLC的计算速度、用户程序容量有特殊要求的;或对PLC的位置控制有特殊要求等。这就要求用户对市场上流行的PLC品种有一个详细的了解,以便做出正确的选择。

2. 价格方面 不同厂家的PLC产品价格相差很大,有些功能类似、质量相当、I/O点数相当的PLC的价格能相差40%以上。在使用PLC较多的情况下,这样的差价必须是需要考虑的。

输入/输出信号在PLC接线端子上的地址分配是进行PLC控制系统设计的基础。对软件设计来说,I/O地址分配以后才可以进行编程;对控制柜和PLC的外围接线来说,只有I/O地址确定以后,才可以绘制电气接线图、装配图,让装配人员根据线路图和安装图安装控制柜。

系统调试分模拟调试和联机调试

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洛阳理工学院毕业设计(论文) 硬件部分的模拟调试可在断开主电路的情况下,主要试一试手动控制部分是否正确。

软件部分的模拟调试可借助于模拟开关和PLC输出端的输出指示灯进行。需要模拟量信号I/O时,可用电位器和万用表配合进行。调试时。可利用上诉外围设备模拟各种现场开关和传感器状态,然后观察PLC的输出逻辑是否正确。如果有错误则修改后反复调试。现在PLC的主流产品都可以在P机上编程,并可以在电脑上直接进行模拟调试。

联机调试时,可以把编制好的程序下载到现场的PLC中。有时PLC也许只有这一台,这时就要把PLC安装到控制柜相应的位置上。调试时一定要先将主电路断电,只对控制电路进行联调即可。通过现场联调信号的接入常常还会发现软件以及硬件中的一些问题,有时厂家还需要对某些控制功能进行改进,这种情况下,都要经过反复测试系统后,才能最后交付使用。

产生水压的设备是水泵,水泵转动的越快,产生的水压就越高。传统的维持水压的方法就是建造水塔,水泵开者时将水打到水塔中,水泵休息时借助水塔的水位继续供水。水塔中的水位变化相对水塔的高度来说很小,也就是说水塔能够维持供水管路中水呀的基本恒定。

但是建造水塔需花费财力,水塔还会造成水的二次污染。不用水塔,而要解决水压随用水量大小变化的问题。通常的办法是:用水量大时,增加水泵的数量或提高水泵的转动速度以保证管网中的水压不变,用水量小时又需作出相反的调节。这就是恒压供水的基本思路。这在电动机速度调节技术不发达的年代是不可设想的,但是今天办到这一点已经变的很容易了,交流变频的诞生为水泵转速的平滑连续调节提供了方便。交流变频器是改变交流电源频率的电子设备,输入三相工频交流电后,可以输出频率平滑变化的三相交流电。

建造水塔需要花费财力,水塔还会造成水的二次污染。那么可不可以不借助水塔来实现恒压供水?答案是肯定的,但是要解决水压随用水量的大小变化的问题。通常的办法是:用水量大时,增加水泵的数量或提高水泵的转动速度以保持管网中水压的不变,用水量小时又需要做出相反的调节。这就是恒压供水的基本思路,这在电动机速度调节技术不发达的年代是不可以想象的,但是在今天办到这一切已经边的很容易了[7]。

3.1 恒压供水系统的基本构成

恒压供水泵站一般需设多台水泵及电机,这比设单台水泵及电机节能而可靠。配单台电机和水泵时,它们的功率必须足够的大,在用水量少十开一台大电机肯定是浪费,电机选小了用水量大时供水不足。而且水泵和电机都有维修的时候,

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