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1、l 摘要摘要 本论文根据中国城市小区的供水要求，设计了一套基于 PLC 的变频调速恒压 供水系统, 并利用 MATLAB 进行参数整定。变频恒压供水系统由可编程控制器、 变频器、水泵机组、压力传感器等构成。 本系统包含三台水泵电机，它们组成变频循环运行方式。采用变频器实现对 三相水泵电机的软启动和变频调速，运行切换采用“先启先停”的原则。压力传 感器检测当前水压信号，送入 PLC 与设定值比较后进行 PID 运算，从而控制变频 器的输出电压和频率，进而改变水泵电机的转速来改变供水量，最终保持管网压 力稳定在设定值附近。 关键词关键词：变频调速，恒压供水，PLC l ABSTRACT Accor
2、ding to the requirement of Chinas urban water supply, this paper designs a set of water supply system of frequecey control of constant voltage based on PLC, and have used MATLAB software to carry out the parameter setting.The system is made up of PLC, transducer,units of pumps,pressure sensor and co
3、ntrol machine and so on. This system is formed by three pump generators,and they form the circulating run mode of frequency conversion. With general frequency converter realize for three phase pump generator soft start with frequency control,operation switch adopts the principle of”start first stop
4、first”. The detection signal of pressure sensor of hydraulic pressure,via PLC with set value by carry out PID comparison operation,so,control frequency and the export voltage of frequency converter,and then the rotational speed that changes pump generator come to change water supply quantity,eventua
5、lly,it is nearby to maintain pipe net pressure to stabilize when set value. Keywords: variable frequency speed-regulating, constant-pressure water supply, PLC l 目录目录 1 绪论.1 1.1 课题的提出.1 1.2 变频恒压供水系统的国内外研究现状 .2 1.2.1 变频调速技术的国内外发展与现状.2 1.2.2 变频恒压供水系统的国内外研究与现状.2 2 系统的理论分析及控制方案确定.4 2.1 变频恒压供水系统的理论分析.4 2.
6、1.1 电动机的调速原理.4 2.1.2 变频恒压供水系统的节能原理.4 2.1.3 管网设定水压的水力计算.7 2.2 变频恒压供水系统控制方案的确定.8 2.2.1 控制方案的比较和确定.8 2.2.2 变频恒压供水系统的组成及原理图 .10 2.2.3 变频恒压供水系统控制流程 .12 2.2.4 水泵切换条件分析.13 3 恒压供水系统的硬件设计.15 3.1 系统主要控制要求.15 3.2 系统的硬件选型.15 3.2.1 系统的控制器.16 3.2.2 模拟量输入输出模块.16 3.2.3 变频器.18 3.2.4 压力传感器.24 3.2.5 水泵电动机.24 3.2.6 液位变
7、送器.25 3.3 系统的 I/O 地址分配.25 3.4 恒压供水系统控制方案.26 3.5 系统的电气控制系统.27 3.5.1 主电路图.27 3.5.2 控制电路图.28 3.5.3 PLC 系统外部接线图. .29 3.5.4 变频器电气原理图.29 l 4 恒压供水系统的程序设计.31 4.1 系统的程序结构说明及流程图.31 4.1.1 初始化子程序.31 4.1.2 定时中断程序.31 4.1.3 主程序.32 4.2 程序中使用的编程元件及含义.34 4.3 程序中相关重要指令的解释.36 4.3.1 比较式触点指令.36 4.3.2 定时程序.36 4.3.3 子程序调用和
8、返回指令.36 4.3.4 中断指令和特殊功能模块读写指令.37 4.4 控制系统的程序.37 5 控制器参数整定.38 5.1 PID 控制及其控制算法.38 5.2 变频恒压供水系统的近似数学模型.39 5.3 PID 参数整定.40 结 束 语.43 参考文献.44 致 谢.45 附录 A.46 附录 B.52 l l 1 绪论 1.1 课题的提出 水和电是人类生活、生产中不可缺少的重要物质，在节水节能已成为时代特 征的现实条件下，我们这个水资源和电能源短缺的国家，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，自动化程度较低， 而随着我国社会经济的发展，人们生活水平的不断提高，以及住房制度改革的不 断深入，城市中各类小区建设发展十分迅速，同时也对小区的基础设施建设提出 了更高的要求。小区供水系统的建设是其中的一个重要方面，供水的可靠性、稳 定性、经济性直接影响到小区住户的正常工作和生活，也直接体现了小区物业管 理水平的高低。 传统的小区供水方式有：恒速泵加压供水、气压罐供水、水塔高位水箱供水、 液力耦合器和电池滑差离合器调速的供水方式、单片机变频
