摘 要本课题将以“变频调速恒压供水控制系统”作为研究对象，选用了西门子公司研发的S7-200型号的可编程控制器作为主控核心，实现了对出水量进行恒压控制的系统，通过了对4台水泵的灵活控制使得水量能够持续满足使用需求。这款系统的实现主要依靠的是一个闭环系统，它能够通过水压传感器对出水口的水压进行实时快速的检测，将检测结果反馈给PID控制器，使得PID控制能够根据当前出水口压力实时调整变频器输出信号的频率，从而调节水泵的工作状态，最终使得出水口的压力持续保持不变。在硬件系统设计方面，本课题通过模块构建方法将整个控制系统划分为多个不同功能模块，其中S7-200可编程控制器作为主控部分，外部还配置了按键电路模块、水泵模块、变频器、指示灯电路模块以及水压传感器等部分，通过这些功能模块的连接实现了控制系统的硬件电路框架，而在软件上则通过S7-200可编程控制器专用的编程软件，结合梯形图语言构建底层驱动代码程序，实现了对各个功能电路的驱动。经过了长时间对这款控制系统的测试，结果表明本课题设计的这款系统具有很高的稳定性和实用性。
目录
一、 引言 1
二、 方案设计 3
（一） 变频调速恒压供水系统的方案设计 3
（二） 水压传感器简介 4
（三） 水泵介绍 5
三、 硬件系统设计 7
（一） 主电路设计 7
（二） PLC及扩展模块外围接线设计 8
（三） IO管脚连接关系设计 9
四、 软件系统设计 10
（一） 主流程设计 10
（二） 水泵变频运行控制子程序设计 12
（三） 水泵工频运行子程序设计 13
五、 代码设计 15
（一） 调用初始化子程序设计 15
（二） 模式设置子程序设计 15
（三） 变频运行逻辑控制子程序 15
（四） 工频运行子程序设计 16
总结 17
参考文献 18
致 谢 19
附录 程序 20
引言
本课题拟将设计一款采用西门子S7200可编程控制器作为主控核心的恒压供水系统，能够实现对出水量进行恒 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ^351916072* 
压控制的系统，通过对4台水泵的灵活控制使得水量能够持续满足使用需求。这款系统的实现主要依靠的是一个闭环系统，它能够通过水压传感器对出水口的水压进行实时快速的检测，将检测结果反馈给PID控制器，使得PID控制能够根据当前出水口压力实时调整变频器输出信号的频率，从而调节水泵的工作状态，最终使得出水口的压力持续保持不变。
方案设计
变频调速恒压供水系统的方案设计
在对变频调速恒压供水控制系统的硬件电路和软件系统进行设计之前，为了能够更加方便的对各个功能模块进行实现，这里需要对变频调速恒压供水控制系统的总体实现方案以及各个功能子模块的实现方案进行设计，通过绘图软件绘制了下图中的结构框图，由于S7200可编程控制器是主控核心，所以各个功能子模块都与主控处理器之间有信号交互，接下来通过下图中的系统结构框图来对变频恒压供水系统的工作原理来做介绍。
首先需要明确的是这个系统是一个典型的闭环系统，即具有负反馈调节能力，当输出量变小时，使得当前输出量低于目标值，通过负反馈调节的作用能够将输出量变大，使得输出量与目标值的差距逐渐减小，这就是负反馈调节；当输出量比目标值大时的调节也是同样的道理，那么这种闭环系统应用在这款变频调速恒压系统中的具体描述则是，当某个时刻用户对于用水需求突然增大时，使得供水量无法满足用户的需求，大家都在用水，那么此时出水口的水压将会突然降低，通过出水口水压传感器的检测，将此时检测到的水压传送到PID控制器（由可编程控制器组成）中，PID控制器检测到此时出水口的水压减小，那么它将输出一个较大的调节信号送入到变频器中，使得变频器输出的信号频率升高，这样由变频器控制的三相异步电动机（水泵）的转速将会升高，水泵转速的升高将会带来更大的供水量，因此通过这个负反馈调节使得供水量增加，这样出水口的水压将逐渐向目标水压值靠近，提升的供水量能够满足用户的需求，这就是负反馈调节在变频调速恒压供水系统中的应用，同时这也是这种供水系统的工作原理。
当某个时刻用户对于用水需求突然降低时（夜间），使得供水量大于用户的需求，用水用户减少，那么此时出水口的水压将会突然增加，通过出水口水压传感器的检测，将此时检测到的水压传送到PID控制器（由可编程控制器组成）中，PID控制器检测到此时出水口的水压增加，那么它将输出一个较小的调节信号送入到变频器中，使得变频器输出的信号频率降低，这样由变频器控制的三相异步电动机（水泵）的转速将会降低，水泵转速的降低将会降低的供水量，因此通过这个负反馈调节使得供水量降低，这样出水口的水压将逐渐向目标水压值靠近。


图21 变频调速恒压供水控制系统框图设计
水压传感器简介
本文将要设计的这款变频调速恒压供水系统在内部硬件框架的搭建上拟将选用的是MIKP300传感器来作为这款系统的水压检测部分。
MIKP300型压力传感器的外形图如下图所示，可以看出这款器件的外形体积比较小，设计人员在设计这款器件之时就考虑到尽可能的缩小压力传感器的外观，从而在日后的高速发展的嵌入式系统中能够得到广泛应用。
虽然目前市面上能够实现这种把水压值转换为模拟电压信号功能的模块种类非常繁多，但是考虑到这款MIKP300传感器在成本以及功耗两个参数都具有出色的表现，并且将MIKP300称重传感器与可编程控制器结合的方案来作为获取水压大小的方案是目前电子控制系统中一种非常常用的方法，结合诸多因素，本变频调速恒压供水系统课题也将使用MIKP300型压力传感器来作为采集重物的水压值部分。
根据这款MIKP300型压力传感器的官方资料显示，用户可以使用+24V的直流电压对其进行供电，输出信号是4~20mA范围内的直流电流信号，电流大小与水压值成正比例关系。


图22 MIKP300水压传感器
水泵介绍
为了实现对供水量的控制，本课题将采用4个相同的水泵构成水泵机组，通过对各个水泵的独立控制，实现出水压力的恒定控制，本文将要设计的这款变频调速恒压供水系统在内部硬件框架的搭建上拟将选用的是尼得科研发的直流水泵来作为这款系统的水泵驱动部分。虽然目前市面上水泵种类非常繁多，但是考虑到这款三相交流异步电机在成本以及功耗两个参数都具有出色的表现，并且将三相交流异步电机与可编程控制器结合的方案来作为将电能转换为机械能的方案是目前电子控制系统中一种非常常用的方法，结合诸多因素，本变频调速恒压供水系统课题也将使用三相交流异步电机来作为将电能转换为机械能部分。本文将要设计的这款变频调速恒压供水系统在内部硬件框架的搭建上拟将选用的是尼得科研发的三相交流异步电机来作为这款系统的电机驱动部分。根据这款高速三相交流异步电机的官方资料显示，用户可以使用220V的交流电压对其进行供电，在该电压供电情况下它的功耗基本保持在1000W（最大负载时）左右，该功耗参数可以看出它非常适合被应用在一些对功耗要求很高的便携式系统中，以上就是对这款三相交流异步电机的基本情况介绍。

原文链接：http://www.jxszl.com/jxgc/mjsk/564667.html