基于S7-200 PLC及MCGS组态的楼宇供暖节能控制器设计.docx

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1、毕业设计题目：基于P1.C的楼宇供暖节能控制器设计专业:班级:学号:姓名:指导教师:2019年5月目录摘要1Abstract2第一章绪论31.1 研究背加目的和意义31.2 国内外研究现状31.3 研究主要内容4第二套总体设计52.1 工艺描述52.2 控制方案设计5第三章硬件设计I1.3.1 P1.C选择I1.3.2 传感器参数I1.3.3 主电路和电源电路123.4 输入和输出分配表143.5 输入和输出接线图15第四章软件设计174.1 内部使用地址174.2 程序流程图184.3 程序结构204.4 梯形图程序204.4.1 主程序204.4.2 参数设定子程序234.4.3 模拟量输

2、入处理子程序304.4.4 中断处理程序384.5 语句表程序424.5.1 主程序424.5.2 参数设定子程序444.5.3 模拟量处理子程序474.5.4 中断处理程序50第五度组态设计525.1 通讯定义525.2 变量连接555.3 组态画面575.4 循环命60总结64参考文献65致谢66附录67附录I电气原理图67附录2梯形图68附录2.1主程序68附录2.2参数设定子程序69附录23模拟量输入处理子程序73附录2.4中断处理程序77摘要科学地发展工业生产，提高经济水平，是时代的要求与面临的问题。随着社会经济的飞速发展，城市建设规模的不断扩大，以及人们生活水平的不断提高，对城市生

3、活供暧的供暧质量提出了越来越高的要求。系统是由可编程控制器、变频器、水泵电机、温度传感器、压力传感器、流员传感器以及组态上位机等构成。系统通过变频器驱动次循环泵电机和二次循环泉电机运行和调速.系统以工业控制机作为上位机，以西门子S7-200Smart新型P1.C为卜位机。1位机控制程序采用西门子公司的STEP7Smart编程软件设计，完成模拟室信号的处理，进行温度、压力和流量检测，进行二次供水温度和二次供水压力PID控制等功能，并接收上位机的控制指令进行启/停控制、参数设定等.本文设计的变频控制系统实现了楼宇供暖变频节能的自动控制，系统运行稳定、可花,采用变频控制大大节约能源.促进环保,可以提

4、高生产自动化水平，具有比较显著的经济效益和社会效益.关催词集中供暖：温度传感器：压力传感涔：流量传感潺AbstractScientificdeve1.opmentofindustria1.productionandimprovementofeconomic1.eve1.arctherequirementsandprob1.emsofthetimes.Withtherapiddeve1.opmentofsocia1.economy,thecontinuousexpansionofthesca1.eofurbanconstruction,andthecontinuousimprovementofp

5、eop1.es1.ivingstandards,theheatingqua1.ityofurban1.ifehasbeenputforwardhigherandhigherrequirements.Ihesystemiscomposedofprogrammab1.econtro1.1.er,frequencyconverter,pumpmotor,temperaturesensor,pressuresensor,f1.owsensorandconfigurationhostcomputer.Thesystemdrivesthemotorofprimarycircu1.atingpumpandt

6、hemotorofsecondarycircu1.atingpumpbyfrequencyconverter.TputerasuppercomputerandSiemensS7-2(X)SmartP1.Cas1.owercomputer.Thecontro1.programofthe1.owercomputerisdesignedbySTEP7SmartprogrammingsoftwareofSienwns.Itcomp1.etestheprocessingofana1.ogsigna1.s,detectstemperature,pressureandf1.ow.CarriCSoutPIDc

7、ontro1.ofsecondarywatersupp1.ytemperatureandpressure,andreceivescontro1.instructionsoftheuppercomputerforS1.artZStoPcontro1.andpa1111ncicrsetting.Thefrequencyconversioncontro1.systemdesignedinthispaperrea1.izestheautomaticcontro1.ofbui1.dingheatingenergysavingbyfrequencyconversion.Thesystemrunsstead

8、i1.yandre1.iab1.y.Usingfrequencyconversioncontro1.cangreat1.ysaveenergyandpronotcenvironmenta1.protection.Itcanimprovethe1.eve1.ofproductionautomationandhasremarkab1.eeconomicandsocia1.benefits.Keywords:Centra1.heating;TemperatureSensor;PressureSensor;F1.owSensor第一章绪论1.1 研究背景目的和意义由于我国北方冬天天气寒冷，长江以北国家

9、采用集中供暖方式进行供暖。有许多供暖系统，采用传统的手动控制方式，人工值守，I着白动化水平的提供，大量的传统人工值守供暖站改造成无人值守站，远程监控的智能自动化供暧系统，建立桎定的自动化供暧控制系统能够优化运行效果.进行变频节能，降低能耗，减少运行费用，提高供暖效率和，提高系统安全性。集中供暖为城市提供稳定可靠热源，改善人民生产质量，与传统的分散供暧相比，能节约能源和减少污染，具有较大的经济效益和社会效益。1.2 国内外研究现状国外集中供暖时间早、形式多样，都根据节能舒适为最终目的，根据自己的地理位置，气候环境等特点，以及能源结构，经济技术水平确定供热方式。热电厂为国外大型集中供热系统的主要热

10、源，热电联产在北欧和东欧发展最快。随若大型热电厂和核电厂的建设，热输送距离越来越远，管径越来越大，都采取发展多热源环网供热，大规模直连供热系统，当生活热水负荷达到城市集中供热负荷一定比例，采用单管供热，对长距离输送管线采用高温循环水，提高供热系统的效率和可弊性。我国采用集中供热方式占89%以上，随若自动化水平的提高，大量的人工值守改造成无人值守的远程自动化供暧系统。1.3 研究主要内容P1.C具有编程简单，构成系统灵活，容易扩展，具仃完善的通讯方式，因此采用P1.C进行控制。变频驱动节能环保，在确保使用可维前提卜.，具有较大的节能效果，因此选择变频器进行驱动循环水进行供热。组态软件进行上位机控

11、制，控制直观，可以进行自动手动控制，进行实时和历史曲线显示，实时和历史数据隹询，实时和历史报警性询，参数设定等，使用方便灵活，通讯容易实现，因此选择组态软件进行上位机控制.本文主要以P1.C为控制核心，以组态软件为上位机，以变频器浜动电机进行变频驱动次、二次循环水，检测次、二次供水和回水温度、压力、流量等，控制二次温度和二次压力，保证二次供水质量，保证二次供水温度和压力温度。第二章总体设计2.1 工艺描述控制系统工艺图如图2T所示，中间是换热涔，左边和右边分别为一次回路和二次回路，一次回路和二次回路分别使用循环泵进行循环供水：采用温度传感器检测次和二次回路供水和回水温度：采用压力传感器检测一次

12、和二次回路供水和回水压力：采用流量传感器检测一次和二次回路供水管网流量。图2-1控制系统工艺图以变频器驱动循环水泵电机.进行变频供水.控制目标是二次供水温度和二次供水压力。检测二次供水温度，与设定的二次供水温度比较，进行PID运算，控制PID输出，控制次循环泵变频器须率，使二次供水湿度稳定.检测二次供水压力，与设定的二次供水压力比较，进行PID运算，控制P1.D输出，控制二次循环泵变频涔频率，使二次供水压力程定。2.2 控制方案设计方案：单片机控制。单片机方案成本低，保密性好，但是需要较强的专业知识，制作复杂，制作周期较长，且抗干扰性不强，稳定性不演。方案二：P1.C控制。P1.C具有使用简单

13、，只需要购买现成的P1.C和相应的模块，使用相应的编程软件，进行梯形图设计，进行简单的编程，就可以很快的实现要求，具有设计周期短，容易调试，抗干扰强等很多特点，但是成本较高。P1.C控制优点：1.可维性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。P1.C由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很而的可靠性。例如三菱公司生产的F系列P1.C平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的P1.C的平均无故障工作时间则更长。从P1.C的机外电路来说,使用P1.C构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚

14、至数千分之一，故障也就大大降低。此外，P1.C带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息.在应用软件中，应用者还可以编入外围耦件的故障自诊断程序，使系统中除P1.C以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可拈性也就不奇怪了。2.配套齐全，功能完善，适用性强P1.C发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用手各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代P1.C大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来P1.C的功能IY1.元大量涌现，使P1.C渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中.加上P1.C通信能力的增强及

15、人机界面技术的发展，使用P1.C组成各种控制系统变得非常容易。6-3.易学易用，深受工程技术人员欢迎P1.C作为通用工业控制计算机，是面向工犷企业的工控设备。它接口容易，编程语言易r为工程技术人m接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电涔电路图相当接近，只用P1.C的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不惯计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。4系统的设计、建造工作垃小，维护方便，容易改造P1.C用存:储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设需经过改变程序改变生产过程成为可能.这很适合多品种、小批量的生产场合。5.体积小，重量轻，能耗低以超小型P1.C为例,新近出产的品种底部尺寸小于100mm,亚量小于150g,功耗仅数瓦。由于体枳小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设番.单片机控制：优点，经济实惠，成本相对较低；缺点，用单片机制作的主控板受制版工艺、布局结构、器件侦星等因素的影响导致抗干扰能力差，故障率高，不易扩展，对环境依赖性强,开发周期长。