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1、上海电机学院毕业设计（论文）课题名称 基于PLC的恒压供水控制系统 学 院 电气学院 专 业 测控技术与仪器 班 级 学 号 姓 名 指导教师 定稿日期： 2012 年 4月5日2目 录第1章 绪 论1 1.1 文献综述1 1.2 选题背景及其意义21.3 国内外在该方向的研究概况41.4 本文的主要研究内容5第2章 系统总体分析和设计62.1 系统概述62.2 恒压供水系统的节能原理62.3 恒压供水系统硬件设计8第3章 器件的选型及介绍123.1 可编程控制器PLC123.1.1 简介PLC的产生123.1.2 简介PLC的发展状况及其发展趋势123.1.4 简介PLC的应用领域133.1
2、.5 PLC的工作过程133.1.6 PLC的选型143.2 变频器143.2.1 变频器的构成143.2.2 变频器的特点183.2.3 变频器的接线193.3 PID调节器203.4 压力传感器的接线图223.5 原件表23第4章 PLC控制及编程254.1 PLC控制25摘要本论文针对上海某住宅小区的供水要求，设计了一套由PLC、变频器、远传压力表、多台水泵机组、等主要设备构成的全自动变频恒压供水，具有全自动变频恒压运行、自动工频运行、和现场手动控制等功能。系统有效地解决了传统供水方式中存在的问题，并具有多种辅助功能，增强了系统的可靠性。论文分析了采取变频调速方式实现恒压供水相对于传统的
3、阀门控制恒压供水方式的节能机理。通过对变频器内置PID模块参数的预置，利用远传压力表的水压反馈量，构成闭环系统，根据用水量的变化，采取PID调节方式，在全流量范围内利用变频泵的连续调节和工频泵的分级调节相结合，实现恒压供水且有效节能。关键词：恒压供水，PLC，变频调速第页 Abstract According to the requirement of water supply in a abiding place of ShangHai, a set of automatic system of constant pressure water supply by using variable
4、 frequency andremote monitoring and controlling, which is composed of PLC,transducer, pressuresensor, pumps and electro-motors, computer and device of communication is designed tothat end. This set of system has the functions like automatic constant pressure operationby using variable frequency, aut
5、omatic work frequency operation, and the function oflong-range control by hand and the on-the-spot control by hand etc. The system hassolved efficiently the problem existing in the traditional way of water supply, which hasvarious supplementary functions to strengthen the reliability. Based on that
6、the three side of the pump water delivery rate and the pump rotationalspeed become direct ratio, the paper analyses the mechanism of energy saving that theway of water supply by using the method of variable velocity variable frequency issuperior to the traditional way of constant pressure water supp
7、ly controlled by valve.Setting up in advance the parameter of the PH) modular built-in the transducer,a systemof closed circuit using the feedback of hydraulic pressure of far biography pressure tablehas formed. According to the change of water consumption, with PID, in the sphere ofwhole rate of fl
8、ow, combining the constant regulation of the pump of frequency conversion with the work frequency pump grade regulation, the system of closed circuit can realize the constant pressure water supply and save energy efficiently. Key words: Constant pressurewater-supply, PLC, Variable velocity Variable
9、frequency第页第1章 绪 论1.1 文献综述随着我国社会经济的发展，住房制度改革的不断深入，人们生活水平的不断提高，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，供水的经济性、可靠性、稳定性直接影响到小区住户的正常生活和工作，也直接体现了小区物业管理水平的高低。传统的恒速泵加压供水、水塔高位水箱供水、气压罐供水等供水方式普遍不同程度的存在效率低、可靠性差、自动化程度不高等缺点，难以满足当前经济生活的需要1。本文的供水系统主要用于小区生活用水，其水量主要集中早、晚两个时间段，平时处于低流量状态，属连续型低流量变化型。这
10、类型用水需求在较长时间段表现为低流量，相对于设计流量有较大的余量，采用变频调速方式来实现低流量时的恒压供水节能效果比较明显，与通常的工频气压给水设备相比平均节能可达30%。水泵变频软起动冲击电流小，也有利于电机泵的寿命，此外水泵在低速运行时，平稳、噪声小2。由于用水呈低流量变化型的特点，采用多台水泵并联供水，根据用水量大小调节投入水泵台数的方案。在全流量范围内靠变频泵的连续调节和工频泵的分级调节相结合，使供水压力始终保持为设定值。多泵并联代替一、二台大泵单独供水不会增加投资，而其好处是多方面的。首先是节能，每台泵都可以较高效率运行，长期运行费用少;其二，供水可靠性好，一台泵故障时，一般并不影响
11、系统供水，小泵的维修更换也方便;其三，小泵起动电流小，不要求增加电源容量;其四，只须按单台泵来配置变频器容量，减少投资。处于供水低谷小流量或夜间小流量时，为进一步减少功耗，采用一台小流量泵来维持正常的泄漏和水压。多泵变频循环工作方式的可靠切换，是实现多泵分级调节的关键，可选用编程灵活、可靠性高、抗干扰能力强、调试方便、维护工作量小的PLC通过编程来实现。供水系统的恒压通过压力变送器、PID调节器和变频器组成的闭环调节系统控制。根据水压的变化，由变频器调节电机转速来实现恒压。为了减少对泵组、管道所产生的水锤，泵组配置电动蝶阀，开启水泵后打开电动碟阀，当水泵停止时先关电动碟阀后停机。综上所述，系统
12、可分为执行机构、信号检测机构、控制机构三大部分，具体为：l)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，其中由变频泵和附属小泵构成，变频泵是由变频调速器控制、可以进行变频调整的水泵，用以根据用水量的变化改变电机的转速，以维持管网的水压恒定附属小泵只运行于启、停两种工作状态，用以在用水量很小的情况下(例如：夜间)对管网用水量进行少量的补充。在变频调速恒压供水系统中，这样构成水泵组有下几个原因用几个小功率的水泵代替一台大功率的水泵，使水泵选型容易，同时这种结构更适合于大功率的供水系统的增容和减容容易，无需更换水泵，只要再增加恒速泵即可以小功率的变频器代替大功率的变频调速器，以降低
13、系统成本，增加系统运行可靠性附属小泵的加入，使系统在用水量很低时(如：夜间)可以停止所有的主泵，用小泵进行补水，降低系统的运行噪音在用水量不太大时，系统中不是所有的水泵在运行，这样可以提高水泵的运行寿命，同时降低系统的功耗，达到节能的目的。2)信号检测机构：在系统控制过程中，需要检测的信号包括水压信号、液位信号和报警信号。水压信号反映的是用户管网的水压值，它是恒压供水控制的主要反馈信号。此信号是模拟信号，读入PLC时，需进行A/D转换。另外为加强系统的可靠性，还需对供水的上限压力和下限压力用电接点压力表进行检测，检测结果可以送给PLC，作为数字量输入液位信号反映水泵的进水水源是否充足。信号有效
14、时，控制系统要对系统实施保护控制，以防止水泵空抽而损坏电机和水泵。此信号来自在安装于水源处的液位传感器报警信号反映系统是否正常运行，水泵电机是否过载、变频器是否有异常，该信号为开关量信号。3)控制机构：供水控制系统一般安装在供水控制柜中，包括供水控制器(PLC系统)、变频器和电控设备三个部分。供水控制器是整个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、报警信号进行采集，通过变频调速器和接触器对执行机构(即水泵)进行控制变频器是对水泵进行转速控制的单元，其跟踪供水控制器送来的控制信号改变调速泵的运行频率，完成对调速泵的转速控制3。1.2 选题背景及其意义众所周知，水是人类生活
15、、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4。传统的小区供水方式有:恒速泵加压供水、水塔高位水箱供水、气压罐供水、液力藕合器和电池滑差离合器调速的供水方式、单片机变频调速供水系统等方式，其优、缺点如下5：1、恒速泵加压供水方式无法对供水管网的压力做出及时的反应，水泵的增减都依赖人工进行手工操作，自动化程度低，而且为保证供水，机组常处于满负荷运行，不但效率低、耗电量大，而且在用水量较少时，管网长期处于超压运行状态，爆损现象
