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1、摘要摘要 随着社会经济的迅速发展 人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断 提高 再加上目前能源紧缺 利用先进的自动化技术 控制技术以及通讯技术 设计高性能 高节能 能适应不同领域的恒压供水系统成为必然趋势 本课题用 PLC 实现了自动供水控制系统 介绍了恒压供水的基本原理以及 系统构成的基础 说明了可编程控制器 PLC 在恒压供水系统中所担任的角 色 从系统的整体设计方案和实际需求分析开始 紧密的联系实际生活的需要 力求做到使系统运行稳定 操作简便 解决实际中问题 保证供水安全 快捷 可靠 关键字 关键字 PLC 恒压供水恒压供水 变频器变频器 ABSTRACT With the rapid
2、 development of social economy it is demanded the better of water supply s quality and reliability of water supply system Meanwhile energy resources are seriously lack So it is inevitable tendency to design water supply system which has high function and saves on energy well with help of advanced te
3、chnique of automation control and communication At the same time this system can adapt different water supply fields This subject realize the automatic water control system that used of PLC it introduced the basic principle that constant voltage supplies water and foundation that the system form hav
4、e stated the role served as of the programmable controller PLC in the water supply system of constant voltage Since the whole design plan of the system and actual demand are analysed the need of close life of intergrating with practice make every effort to make sure to make the system run steadily e
5、asy and simple to handle solve and hit the problem actually guarantee to supply water of the security swift reliable Constant voltage has supplied water and guaranteed to support the water quality amount the control system taking PLC as host computer has enriched the systematic control function have
6、 improved systematic dependability Key word PLC programmable controller Constant voltage supplies water Frequency converter I 目录目录 第一章第一章 绪论绪论 1 1 1 变频恒压供水产生的背景和意义 1 1 2 变频恒压供水系统的国内研究现状 1 1 3 本文研究的系统组成和工作原理 2 第二章第二章 PLC 概述概述 3 2 1 PLC 介绍 3 2 2 PLC 工作原理 4 2 3 PLC 的编程语言 6 2 4 PLC 的分类 9 2 5 PLC 控制系统的结构
7、 10 第三章第三章 系统硬件的设计系统硬件的设计 13 3 1 恒压供水系统的基本构成 15 3 2 系统控制要求 17 3 3 控制系统的 I O 点及地址分配 18 3 4 系统选型 19 3 5 PLC 模拟量控制单元的配置以及应用 19 第四章第四章 系统程序设计系统程序设计 25 4 1 由 恒压 要求出发的工作泵组数量控制管理 25 4 2 多泵组泵站泵组管理规范 25 4 3 程序的结果以及程序功能的实现 25 总结总结 36 参考文献参考文献 37 致谢致谢 38 1 第一章第一章 绪论绪论 随着变频调速技术的发展和人们对生活饮用水品质要求的不断提高 变频 恒压供水系统已逐渐
8、取代原有的水塔供水系统 广泛应用于多层住宅小区生活 消防供水系统 然而 由于新系统多会继续使用原有系统的部分旧设备 如水 泵 在对原有供水系统进行变频改造的实践中 往往会出现一些在理论上意想 不到的问题 本文介绍的变频控制恒压供水系统 是在对一个典型的水塔供水 系统的技术改造实践中 根据尽量保留原有设备的原则设计的 该系统很好的 解决了旧设备需要频繁检修的问题 既体现了变频控制恒压供水的技术优势 同时有效的节省了资金 1 1 变频恒压供水产生的背景和意义变频恒压供水产生的背景和意义 众所周知 水是生产生活中不可缺少的重要组成部分 在节水节能己成为 时代特征的现实条件下 我们这个水资源和电能短缺
9、的国家 长期以来在市政 供水 高层建筑供水 工业生产循环供水等方面技术一直比较落后 自动化程 度低 主要表现在用水高峰期 水的供给量常常低于需求量 出现水压降低供 不应求的现象 而在用水低峰期 水的供给量常常高于需求量 出现水压升高 供过于求的情况 此时将会造成能量的浪费 同时有可能使水管爆破和用水设 备的损坏 随着社会的发展和进步 城市高层建筑的供水问题日益突出 一方面要求 提高供水质量 不要因为压力的波动造成供水的障碍 另一方面要求保障供水 的可靠性和安全性 在发生火灾时能可靠供水 针对这两方面的要求 新的供 水方式和控制系统应运而生 这就是 PLC 控制的恒压无塔供水系统 恒压无塔 供水
10、系统包括生活用水的恒压控制和消防用水的恒压控制 即双恒压系统 恒压供水保证了供水的质量 以 PLC 为主机的控制系统丰富了系统的控制功能 提高了系统的可靠性 1 2 变频恒压供水系统的国内研究现状变频恒压供水系统的国内研究现状 变频恒压供水是在变频调速技术的发展之后逐渐发展起来的 在早期 由 于国外生产的变频器的功能主要限定在频率控制 升降速控制 正反转控制 起制动控制 起制动控制 压频比控制及各种保护功能 应用在变频恒压供水 系统中 变频器仅作为执行机构 为了满足供水量大小需求不同时 保证管网 压力恒定 需在变频器外部提供压力控制器和压力传感器 对压力进行闭环控 2 制 目前国内有不少公司在
11、做变频恒压供水的工程 大多采用国外的变频器控 制水泵的转速 水管管网压力的闭环调节及多台水泵的循环控制 有的采用可 编程控制器 PLC 及相应的软件予以实现 有的采用单片机及相应的软件予以实 现 但在系统的动态性能 稳定性能 抗扰性能以及开放性等多方面的综合技 术指标来说 还远远没能达到所有用户的要求 原深圳华为 现己更名为艾默生 电 气公司和成都希望集团 森兰变频器 也推出了恒压供水专用变频器 5 5kw 22kw 无需外接 PLC 和 PID 调节器 可完成最多 4 台水泵的循环切换 定时起 停和定时循环 该变频器将压力闭环调节与循环逻辑控制功能集成在 变频器内部实现 但其输出接口限制了带
12、负载容量 同时操作不方便且不具有 数据通信功能 因此只适用于小容量 控制要求不高的供水场所 1 可以看出 目前在国内外变频调速恒压供水控制系统的研究设计中 对于 能适应不同的用水场合 结合现代控制技术 网络和通讯技术同时兼顾系统的 电磁兼容性 EMC 的变频恒压供水系统的水压闭环控制研究得不够 因此 有待 于进一步研究改善变频恒压供水系统的性能 使其能被更好的应用于生活 生 产实践 1 3 本文研究的本文研究的工作原理工作原理和基本要求和基本要求 以一个三泵生活 消防双恒压无塔供水系统为例来说明其工艺过程 市网来 水用高低水位控制器 EQ 来控制注水阀 YV1 它们自动把水注满储水池 只要 水
13、位低于高水位 则自动往水箱中注水 水池的高 低水位信号也直接送给 PLC 作为底水位报警用 为了保障供水的持续性 水位上下限传感器高低距 离不是相差很大 生活用水和消防用水共用三台泵 平时电磁阀 YV2 处于失电 状态 关闭消防管网 三台泵根据生活用水的多少 按一定的控制逻辑运行 使生活用水的恒压状态 生活用水底恒压值 下进行 当有火灾发生时 电磁 阀 YV2 得电 关闭生活用水管网 三台泵共消防用水使用 并根据用水量的大 小 使消防供水也在恒压状态 消防用水高恒压值 下进行 火灾结束后三台 泵再改为生活供使用 对三泵生活 消防双恒压供水系统的基本要求是 1 生活供水时 系统应低于恒压值运行
14、消防供水时系统应高恒压值运 行 2 三台泵根据恒压的需要 采用 先开先停 的原则介入和退出 3 在用水量小的情况下 如果一台泵连续运行的时间超过 3H 则要切换 到下一台泵 即系统具有 倒泵功能 避免某一台泵工作时间过长 3 4 三台泵在启动时要又软启动功能 第二章第二章 PLCPLC 概述概述 2 1 PLC 介绍介绍 2 1 1 PLC 的定义的定义 最初 可编程逻辑控制器 Programmable Logic Controller 简称 PLC 只 能进行计数 定时及开关量的逻辑控制 1987 年 2 月 国际电工委员会 IEC 对可编程控制器的定义是 可编程控制器是一种数学运算操作的电
15、子系 统 专为在工业环境下的应用而设计 它采用一类可编程序的存储器 用于其 内部存储程序 执行逻辑运算 顺序控制 定时 计数和算术操作等面向用户 的指令 并通过数字式和模块式输入 输出 控制各种类型机械的生产过程 可 编程序控制器及其有关外部设备 都按易于与工业控制系统连成一个整体 易 于扩充功能的原则设计 2 2 1 2 PLC 的特点的特点 1 可靠性高 在 I O 环节 PLC 采用了光电隔离 滤波等多种措施 系 统程序和大部分的用户程序都采用 EPROM 存储 一般 PLC 的平均无故障工作 时间可达几万小时以上 2 控制功能强 PLC 采用的 CPU 一般是具有较强位处理功能的为处理
16、机 为了增强其复杂的控制功能和连网通讯等管理功能 可以采用双 CPU 的运行方 式 使其功能得到极大的增强 3 编程方便易学 第一编程语言 梯形图 是一种图形编程语言 与多 年来工业现场使用的电器控制图非常相似 理解方式也相同 非常适合现场人 员学习 4 使用于恶劣的工作环境 采用封装的方式 适合于各种震动 腐蚀 有毒气体等的应用场合 5 与外部设备连接方便 采用统一接线方式的可坼装的活动端子排 提 供不同的端子功能适合于多种电器规格 6 体积小 重量轻 功耗底 7 性价比高 8 模块化结构 扩展能力强 根据现场的需要进行不同功能的扩展和组 装 一种型号的 PLC 可用于控制从几个 I O 点到几百个 I O 点的控制系统 4 9 维修方便 功能更灵活 程序的修改就以意味着功能的修改 因此功 能的改变非常灵活 2 2 PLC 工作原理工作原理 2 2 1 循环扫描循环扫描 CPU 连续执行用户程序 任务的循环序列称为扫描 CPU 的扫描周期包括 读输入 执行程序 处理通讯请求 执行 CPU 自诊断测试及写输出等等内容 PLC 可被看成是在系统软件支持下的一种扫描设备 他意识周而复始的循
