《变频调速恒压供水(PLC)毕业设计(DOC 45页)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《变频调速恒压供水(PLC)毕业设计(DOC 45页)（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、h【摘要】本设计是针对居民生活用水而设计的。由变频器、PLC、PID调节器组成控制系统，调节水泵的输出流量。电动机泵组由三台水泵并联而成，由变频器或工频电网供电，根据供水系统出口水压和流量来控制变频器电动机泵组的速度和切换，使系统运行在最合理状态，保证按需供水。本设计采用PLC控制的变频调速供水系统，由PLC进行逻辑控制，由变频器进行压力凋节。经过PID运算，通过PLC控制变频与工频切换，实现闭环自动调节恒压变频供水。运行结果表明，该系统具有压力稳定，结构简单，工作可靠等特点。关键词：变频调速 恒压供水 PID调节 PLCAbstract:It is very important of the
2、 Water Supply System in Constant Pressure for the water supply in industrial and citizen existence. It is consist of the variable frequency and speed regulation， PLC， PID control system for the control system. It controls the outcome of the pumps. The generator pumps are consist of parallel three pu
3、mps， and the power come from variable frequency and speed regulation or power grid. According to the water supply of constant pressures outcome water press and flux， the control system control the variable frequency and speed regulation， parallel pumps speed and cut over， cause the system move in th
4、e best rational situation， assure according to wants supply water. This design has many merits such as save energy.In this paper，the control principle of VVVF providing-water system is introduced，we use PLC to carry on logic control and use inverter to modulate pressureThrough PID control principle
5、.we realize Closed-loop control in VVVF Providing-water SystemThe result indicates that the system has the stable pressure，simple structure，and reliable workhhKeywords： Variable Frequency and Speed Regulation Water Supply of Constant Pressure PID Control System PLChh目录1 绪论11.1变频恒压供水产生的背景和意义11.2变频恒压供
6、水系统的国内研究现状31.3课题来源及本文的主要研究内容32 恒压供水系统的分析42.1恒压供水系统的构成42.2系统功能分析43.系统硬件的设计63.1变频器的设计63.2 PID控制器的设计73.2.1 PID控制器的选择73.2.2 PID控制算法及特点73.3 PLC的选择及应用93.3.1PLC在恒压供水泵站中的主要任务93.3.2 控制系统的I/O分配103.3.3 PLC系统选型113.4电气控制系统原理图113.4.1 主电路图113.4.2控制电路图123.4.3PLC外围接线图124系统程序设计174.1由“恒压”要求出发的工作泵组数量管理174.2 多泵组泵站泵组管理规范
7、174.3程序的结构及程序功能的实现174.4系统的梯形图程序164.5系统的运行分析26hh结束语27谢 辞28参考文献29hh1 绪论随着社会经济的迅速发展，水对人民生活与工业生产的影响日益加强，人民对供水的质量和供水系统可靠性的要求不断提高。把先进的自动化技术、控制技术、通讯及网络技术等应用到供水领域，成为对供水系统的新要求。变频恒压供水系统集变频技术、电气技术、现代控制技术于一体。采用该系统进行供水可以提高供水系统的稳定性和可靠性，方便地实现供水系统的集中管理与监控;同时系统具有良好的节能性，这在能量日益紧缺的今天尤为重要，所以研究设计该系统，对于提高企业效率以及人民的生活水平、降低能
8、耗等方面具有重要的现实意义。1.1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。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。在恒压供水技术出现以前，出现过许多供水方式。以下就逐一分析。(1)一台恒速泵直接供水系统这种供水方式，水泵从蓄水池中抽水加压
9、直接送往用户，有的甚至连蓄水池也没有，直接从城市公用水网中抽水，严重影响城市公用管网压力的稳定。这种供水方式，水泵整日不停运转，有的可能在夜间用水低谷时段停止运行。这种系统形式简单、造价最低，但耗电、耗水严重，水压不稳，供水质量极差。(2)恒速泵加水塔的供水方式这种方式是水泵先向水塔供水，再由水塔向用户供水。水塔的合理高度是要求水塔最低水位略高于供水系统所需要压力。水塔注满后水泵停止，水塔水位低于某一位置时再启动水泵。水泵处于断续工作状态中。这种供水方式，水泵工作在额定流量额定扬程的条件下，水泵处于高效区。这种方式显然比前一种节电，其节电率与水塔容量、水泵额定流量、用水不均匀系数、水泵的开、停
10、时间比、开、停频率等有关。供水压力比较稳定。但这种供水方式基建设备投资最大，占地面积也最大;hh水压不可调，不能兼顾近期与远期的需要;而且系统水压不能随系统所需流量和系统所需要压力下降而下降，故还存在一些能量损失和二次污染问题。而且在使用过程中，如果该系统水塔的水位监控装置损坏的话，水泵不能进行自动的开、停，这样水泵的开、停，将完全由人操作，这时将会出现能量的严重浪费和供水质量的严重下降。(3)恒速泵加高位水箱的供水方式这种方式原理与水塔是相同的，只是水箱设在建筑物的顶层。高层建筑还可分层设立水箱。占地面积与设备投资都有所减少，但这对建筑物的造价与设计都有影响，同时水箱受建筑物的限制，容积不能
11、过大，所以供水范围较小。一些动物甚至人都可能进入水箱污染水质。水箱的水位监控装置也容易损坏，这样系统的开、停，将完全由人操作，使系统的供水质量下降能耗增加。(4)恒速泵加气压罐供水方式这种方式是利用封闭的气压罐代替高位水箱蓄水，通过监测罐内压力来控制泵的开、停。罐的占地面积与水塔水箱供水方式相比较小，而且可以放在地上，设备的成本比水塔要低得多。而且气压罐是密封的，所以大大减少了水质因异物进入而被污染的可能性。但气压罐供水方式也存在着许多缺点。气压罐方式依靠压力罐中的压缩空气送水，气压罐配套水泵运行时，水泵在额定转速、额定流量的条件下工作。当系统所需水量下降时，供水压力将超出系统所需要的压力从而
12、造成能量的浪费。同时水泵是工频率启动，且启动频繁，又会造成一定的能耗。频繁启动会造成系统的不稳定性。(5)变频调速供水方式这种系统的原理是通过安装在系统中的压力传感器将系统压力信号与设定压力值作比较，再通过控制器调节变频器的输出，无级调节水泵转速。使系统水压无论流量如何变化始终稳定在一定的范围内。变频调速式供水系统具有节约能源、节省钢材、节省占地、节省投资、调节能力大、运行稳定可靠的优势，具有广阔的应用前景和明显的经济效益与社会效益。1.2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
13、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，对压力进行闭环控制。hh目前国内有不少公司在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。艾默生电气公司和成都希望集团(森兰变频器)也推出恒压供水专用变频器(5.5kW
14、-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。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课题来源及本文的主要研究内容本课题来源于生产、生活供水的实际应用。本系统是三泵生活/消防双恒压供水系统，变频恒压供水系统主要由变频器、可编程控制器、压力传感器组成。本文研究的目标是对恒压控制技术给予提升，使系统的稳定性和节能效果进一步提高，
15、操作更加简捷，故障报警及时迅速。该系统可以生活供水和消防供水的双用供水系统。hh2 恒压供水系统的分析2.1恒压供水系统的构成 PLC控制的恒压供水泵站如图2-1所示，市网自来水用高低水位控制器EQ控制注水阀YV1，自动把水注满蓄水池。只要水位低于高水位，则自动往水箱注水。水池的低水位信号也直接送给PLC做为低水位报警信号。为了保证供水的连续性，水位上下传感器高低距离较小。生活用水和消防用水的多少，按一定的控制逻辑运行，维持生活用水低恒压。当有火灾发生时，电磁阀YV2得电，关闭生活用水管网，三台泵供消防用水使用，并维持消防用水的高恒压值。恒压供水的主要目标是保持管网水压的恒定，水泵电机的转速要跟随用水量的变化而变化，这就要用变频器为水泵电机供电。这也有两种配置方案，一是为每台水泵电机配一台变频器，这当然方便，电机与变频器间不须切换，但购变频器的费用较高。所以本系统采用另一种方案是三台电机配一台变频器，变频器与电机间可以切换，供水运行时，一台水泵变频运行。其余水泵工频运行，以满足不同用水量的需求。 图2-1 PLC控制的恒压供水泵站打印时要确保清晰2.2系统功能分析三台泵生活/消防双恒压供水系统的基本功能为：hh(1)生活供水时，系统低恒压值运行，消防
