毕业设计——基于plc变频恒压供水系统

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1、毕业设计题目：基于 PLC 变频恒压供水系统作者：学号：系：自动控制系专业：电气自动化技术班级：2013 年 6 月目录第一章 概述11.0 内容摘要.11.1 变频恒压供水产生的背景和意义.11.2 变频供水系统的发展趋势21.3本文主要内容2第二章 变频恒压供水系统构成及工作原理42.1 系统的构成.42.1.1 执行机构.52.1.2 信号检测.52.1.3 控制系统.52.1.4 通讯接口.62.1.5 报警装置.62.2 工作原理.62.3 变频恒压供水系统中加减水泵的条件分析72.4 主电路接线图.83.1 控制要求.93.2 变频器的选择与接线93.3 原其它元器件的选择113.

2、7 基于 PLC 的变频恒压供水系统程序流程.133.8 控制方式.143.8.1 手动运行143.8.2 自动运行153.9 主要程序说明.15结束语23致谢24参考文献25南京铁道职业技术学院（毕业设计）第 1 页 共 25 页第一章第一章 概述概述1.11.1 内容摘要内容摘要随着住房制度改革的深入，人民生活水平的提高，城市发展很快，也提出了更高的要求，在基础设施建设。城市供水系统的建设是一个重要的方面比正常的工作和生活，可靠性，稳定性，经济性直接影响到用户的供水，也直接反映了供水管理水平。传统的供水厂，特别是小型和中小型水厂恒压供水水泵的效率低的缺点，可靠性不高，其自动化程度低，难以满

3、足当前经济生活的需要。于人们对水的质量和不断提高供水系统可靠性的要求，需要采用自动化技术，先进的控制和通信技术，高性能的设计要求，高效节能，可以适应一个恒压供水系统，供水厂复杂环境趋势。阐述了变频供水系统的节能原理，详细分析了组成和原理和变频恒压供水系统。结构，不同的控制方案，通过研究和比较，得出结论：频率控制优于调压调速，速度控制和其他控制方案，也最高，效益最好的性能，使用最广泛的速度控制技术的未来发展。它集成了计算机控制技术，电力电子技术、电机驱动技术，实现工业交流电机调速，具有效率高，范围宽、精度高的特点。本文变频器和 PLC 相结合的制度，逐步阐明如何实现水压恒定。最后，从变频恒压供水

4、的可行性分析，对理论，技术，经济可行性的转化，确定主电路的参数，频率设计变频，变频电机的运行方式，控制方式与过程。最后，从分析恒压变频供水的可行性，改造的理论、技术、经济可行性等方面，确定变频器的参数，设计变频主电路、变频电机的运行模式、控制模式及流程。 1.1.2 2 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随着变频技术的发展和人们对生活饮用水品质要求的不断提高， 变频恒压供水系统以其环保、节能和高品质的供水质量等特点，广泛应用于多层住宅小区及高层建筑的生活、消防供水中。变频恒压供水的调速系统可以实现水泵电机无级调速， 依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化

5、时保持水压恒定以满足用水要求，是当今最先进、合理的节能型供水系统。如何使用专用变频器内置完全在实际应用中的各种功能，变频恒压供水设备，合理的设计，降低成本，必须保证产品质量的重要意义。变频恒压供水，在加压供水方式的水塔或水池，设备投资，经济运行，或系统的稳定性，可靠性，自动化程度等方面都具有无可比拟的优势，但也有明显的节能效果。目前，变频恒压供水系统的可靠性高， 全数字控制， 品种系列化的方向。 高度智能化， 系列，标准化的追求，是供水设备适应未来的发展，该地块城市建设总体规划的智能建筑，供水管网调度的要求和必然趋势南京铁道职业技术学院（毕业设计）第 2 页 共 25 页变频恒压供水系统能适用

6、于生活水、 工业用水以及消防用水等多种场合的供水要求，该系统具有以下特点：对恒压供水系统变频供水需求可以应用于多种场合的生活用水， 工业用水和消防用水，系统具有以下特点：（1）供水系统的控制对象是液压用户网络，这是一个过程控制，与其他一些过程控制量（如如：温度，流量，浓度） ，在响应于控制动作滞后。在泵的转速控制variablethe变频器同时具有一定的滞后效应。（2）在网络用户由于管电阻，水锤等因素的影响，而且由于泵本身固有的一些特性，使水水泵转速的变化与管道压力成正比所以，变频调速恒压供水系统是一个线性系统。（3）变频恒压供水系统是通用的，不同的供水系统，供水系统和不同的水和电梯，差别大的

7、网络结构，系统，其控制对象模型具有很强的实用性。（4）在变频调速恒压供水系统，由于定量泵（即，理论容量不变的泵转速）控制， 和泵定量控制始终处于运行状态，在定量泵直接影响同一时间供水系统的模型参数，改变，不确定性，使控制对象，控制的变频调速恒压供水系统是不断变化的。（5）当一个意想不到的情况（如突然停水，动力，水泵，变频器和软启动器故障） ，根据泵变频器或软起动器状态，电源状态和水位，自动交换网的压力条件下，保证管网压力（7）采用变频器进行调速，通过调节泵和固定泵恒压供水，节能效果显著，为每个水泵软启动，启动电流可从零到额定电流，减少了启动对电网冲击电流和减少启动对大惯性速度影响设备的惯性，延

8、长了设备的使用寿命。 1.1.3 3 变频供水系统的发展趋势变频供水系统的发展趋势变频供水系统是目前集成，操作和维护简单的发展。在国内外，特别是水供给逆变器更综合的，许多特殊的逆变电源与 PLC、PID 综合，甚至压力传感器集成到频率成分。在同一时间维护操作也越来越简明显偏高，维护成本也高于国内产品。目前，在国内许多企业发展和逆变器的变频恒压供水普及，主要进口或直接进口变频器，结合 PLC 和 PID 控制器来实现恒压供水，在体积小，恒压供水领域的控制要求，国内逆变器的快速发展，和占据了变频恒压供水市场容量小的相当一部分以其低成本优势。但在高功率逆变器，国产变频器需要进一步的改进和完善。 1.

9、1.4 4 本文主要内容本文主要内容本文在通过对 PLC 恒压变频供水的技术和原理分析的基础上， 提出了一套基南京铁道职业技术学院（毕业设计）第 3 页 共 25 页于 PLC 变频恒压供水系统的可行性方案，并选择出了相应的器件，从而使系统通过安装在管网上的压力传感器，把水压转换成 420mA 的模拟信号，通过变频器来控制改变水泵转速。随着水位控制器来控制注水阀 YV1，当自动装满水的储水箱，只要水位低于高位水箱，自动水。高，低水位信号的游泳池也直接向 PLC作为低水位报警用。为了保证供水的连续性，水位上下限传感器高低距离相差不是很大。使生活供水在恒压状态（生活用水低恒压值）下进行。南京铁道职

10、业技术学院（毕业设计）第 4 页 共 25 页第二章第二章 变频恒压供水系统构成及工作原理变频恒压供水系统构成及工作原理此次设计研究的对象是一栋楼房的供水系统。由于高层楼对水压的要求高，在水压低时，高层用户将无法正常用水甚至出现无水的情况，水压高时将造成能源的浪费。如图 2-1 所示，是这栋小楼的供水流程。自来水厂送来的水先储存的水池中再通过水泵加压送给用户。通过水泵加压后，必须恒压供给每一个用户。图 2-1 供水流程简图市网来水用高低水位控制器 EQ 来控制注水阀 YV1，只要水位低于高水位自动水箱，水。高，低水位信号的游泳池也直接向 PLC 作为低水位报警。为了能够确保供水的连续性，汛限水

11、位传感器高度相差不是很大。水使用。下图 2-2 即为生活恒压供水系统工艺流程图。图 2-2 双恒压供水系统工艺流程图 2.12.1 系统的构成系统的构成整个系统由三台泵，变频器，PLC、压力传感器和多个辅助部件。三出水管各泵配有手动阀，修复和水分利用的调控，三泵一起工作来满足供水需求；管道压力传感器变频供水系统的检测，一般采用电阻式传感器的反馈（0 5vthe电EQ水池3 号泵1 号泵2 号泵南京铁道职业技术学院（毕业设计）第 5 页 共 25 页压信号）或压力变送器（4 20mA电流反馈） ；逆变器是供水系统的核心，通过改变电机的频率实现电机的无极调速、无波动稳压的效果和各项功能。从原理框图

12、，我们可以看出变频调速恒压供水系统由执行机构、信号检测、控制系统、人机界面、以及报警装置等部分组成。2.1.1 执行机构执行机构是由一组水泵组成，它们用于将水供入用户管网.通常这些水泵包括:（1）采用变频调速器，泵的转速控制：可泵变频调整，根据水化电机计算机辅助速度的变化，以保持恒定的压力。（2）恒速泵：泵的运行频率，恒定的速度，他们使用的水的速度增加泵的最大供水能力，对供水量的补充。此外，一些通常的转换系统将增加附属小泵，它只运行在启，停两种工作状态，在水面很少量的情况下（例如：夜）水的一点补充。2.1.2 信号检测方法控制系统，需要检测的信号包括液压信号，液位信号和报警信号：（1）水压信号

13、：它反映了用户管网压力值，它是恒压供水控制的主要反馈信号。这个信号模拟信号，读取 PLC，需要跑边转换。此外，该系统的可靠性，为水接点压力表需要检测压力和极限压力。 检测结果可以发送给 PLC， 数字输入。（2）液位信号：它反映了进水水量。信号是有效的。控制系统来实现控制保护系统，防止泵抽到电机和泵的损坏。安装在水的液位传感器的信号。（3）报警信号：它反映系统是否正常运行，水泵电机过载2.1.3 控制系统供水控制系统一般安装在供水控制柜，包括三个部分供水控制器，逆变器和控制设备： （1）供水控制器：它是变频恒压供水控制系统的核心。供水控制器直接对系统中的压力，液位，报警信号的采集，分析，从人机

14、接口和通讯接口的数据控制算法，对执行机构的控制方案，该变频调速器和接触器的执行机构（即水泵控制线。（2） ：它是在泵一种变频调速控制装置。逆变器跟踪控制信号发送到控制器的操作频率改变供水泵的转速，泵完成速度的速度控制。根据水泵机组在逆变器驱动的情况不同，该逆变器具有以下两种工作模式：1）转换周期：逆变器驱动水泵为变频泵，该泵在工频运行时，水的供应是仍然无法满足用水要求，需要提高泵单元，逆变系统出现从水泵电机，泵切为频率和频率相互拖动泵电机。固定：2）变频器驱动水泵为变频泵，该泵在工频运行时，水的供应仍然是否满足南京铁道职业技术学院（毕业设计）第 6 页 共 25 页用水要求，需要提高泵机组，系

15、统直接启动另一个恒速泵，不要开关变换器，固定拖泵变频器可以选择前的系统中运行。变频器是由一组接触器，继电器电气控制设备，用于给水控制开关和其他电气元件的泵。开关完成，人在控制器的控制下自动切换和地方性工作集中。2.1.4 通讯接口通信接口是该系统的重要组成部分，通过该接口，系统可以和组态软件以及其他工业供水系统进行数据交换；同时通过通讯接口，也可以是一个现代和先进的网络技术应用到系统中。例如，可以对系统的远程诊断与维护。2.1.5 报警装置作为一个控制系统，报警的不可缺少的一部分。由于本系统可以应用于不同的供水，为了保证安全，可靠，稳定运行，以防止过载，变频器报警，电源波动，水供应中断所造成的

16、故障， 因此系统必须监控报警不同， 不是由分子不判断报警，显示和保护动作控制，以免造成不必要的损失。 2.22.2 工作原理工作原理合上空气开关，供水系统投入运行。将手动、自动开关打到自动上，系统进入全自动运行状态， PLC中程序首先接通KM6， 并起动变频器。 根据压力设定值(根据管网压力要求设定)与压力实际值(来自于压力传感器)的偏差进行PID调节， 并输出频率给定信号给变频器。 变频器根据频率给定信号及预先设定好的加速时间控制水泵的转速以保证水压保持在压力设定值的上、下限范围之内，实现恒压控制。同时变频器在运行频率到达上限，会将频率到达信号送给PLC，PLC则根据管网压力的上、下限信号和变频器的运行频率是否到达上限的信号，由程序判断是否要起动第2台泵(或第3台泵)。当变频器运行频率达到频率上限值，并保持一段时间， 则PLC会将当前变频运行泵切换为工频运行， 并迅速起动下1台泵变频运行。此时PID会继续通过由远传压力表送来的检测信号进行分析、计算、判断，进一步控制变频器的运行频率，使管压保持在压力设定值的上、下限偏差范围之内。提高泵的工作过程：假设增加泵的序列是l，2，3