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1、如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载! XXX学院毕业设计（论文） 住宅小区恒压供水控制系统设计学 生：XXX学 号：XXX专 业：测控班 级：2010.2指导教师：XXX、XXX XXX学院XXX学院二O一一年六月如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!摘 要本论文根据住宅小区的供水要求，设计了一套基于PLC的变频调速恒压供水控制系统。变频恒压供水控制系统由可编程控制器、变频器、水泵机组、压力传感器、报警器等构成。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
2、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，实现恒压供水。通过工控机与PLC的连接，采用组态软件完成系统监控，实现了运行状态动态显示及数据、报警的查询。关键词：变频调速；恒压供水；PLC；组态软件如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!ABSTRACTThis thesis is based on the residential area of water supply requirements, design a Constant Pressure Water Supply Control System Ba
3、sed on PLC. The constant pressure water supply control system consists of a programmable controller, inverter, water pumps, pressure sensors, alarm and so on.The system consists of three pump motors, they are composed of frequency conversion cycle operation mode, the inverter is used to achieve the
4、soft-start and frequency control three-phase pump motor run switch with the principle of first initial first stop. Pressure sensor detects the water pressure signal into the PLC with the set value after the PID operation, so as to control the inverter output voltage and frequency, thereby changing t
5、he speed of the pump motor to change the supply quantity, and ultimately to maintain the pressure stability of the pipe network in the set given the value of the near constant pressure water supply. IPC and PLC connection, using the configuration software system monitoring, dynamic display of operat
6、ing status and data, and alarm queries. Key words：Frequency control；Constant pressure water supply；PLC；Configuration software如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!目录摘 要IABSTRACTII第1章 绪 论11.1 小区恒压供水控制系统产生的背景及意义11.2 变频恒压供水控制系统的国内外研究现状21.3 本课题的主要研究内容3第2章 变频恒压供水控制系统的理论分析42.1恒压供水控制系统研究对象及特点42.1.1 研究对象42.1.2 恒压供水控制系统的特点42
7、.2 变频恒压供水系统控制方案的比较和确定52.3 变频恒压供水控制系统的组成及其工作原理72.3.1 变频恒压供水控制系统的组成及原理图72.3.2 变频恒压供水系统的工作原理92.3.3 变频恒压供水系统水泵切换控制102.4 供水系统的安全性问题122.4.1 水锤效应及其消除方法122.4.2 延长水泵寿命的其他因素122.4.3 对供水电机和供水电网的保护12第3章系统的硬件设计143.1 系统主要设备的选型及介绍143.1.1 PLC及其扩展模块的选型143.1.2 变频器的选型163.1.3 水泵机组的选型173.1.4 压力变送器的选型183.1.5 液位变送器的选型183.2
8、 系统主电路接线图193.3 系统控制电路接线图20如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!3.4 PLC的I/O端口分配及外围接线图22第4章 系统的软件设计264.1 系统软件设计分析264.2 PLC程序设计274.2.1 控制系统主程序设计284.2.2 控制系统子程序设计32第5章 监控系统的设计355.1 组态软件的简介355.2 监控系统的设计355.2.1 组态王的通信参数设置355.2.2 新建工程与组态变量365.2.3 组态画面375.2.4 监控系统界面38第6章 结束语40致 谢41参考文献42附 录43如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!第1章 绪 论1.1
9、 小区恒压供水控制系统产生的背景及意义对小区高层的住户来说，在白天或者用水高峰时，供水系统的电动机负荷很大，常常需要满负荷甚至超负荷运行；而在晚上或者用水低峰时，所需用水量就会减少很多，但是电动机会依然处于满负荷运行状态，这样既会造成能量的浪费，又对电动机的损耗很大，同时有可能导致水管爆破和用水设备的损坏。所以根据不同的需求条件调节电动机的转速以实现恒压供水是非常有必要的。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、气压罐供水等方式。其优、缺点如下1：（1） 恒速泵加压供水方式无法对供水管网的压力作出及时的反应，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
10、于满负荷运行，不但效率低下、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，爆损现象严重，电机硬起动易产生水锤效应，破坏性大，目前较少采用。（2） 水塔高位水箱供水具有控制方式简单、运行经济合理、短时间维修或停电可不停水等优点，但存在基建投资大、占地面积大、维护不方便、水泵电机为硬起动、起动电流大等缺点，频繁起动易损坏联轴器，目前主要用于高层建筑。（3） 气压罐供水具有体积小、技术简单、不受限制等特点，但此方式调节量小、水泵电机为硬起动且起动频繁，对电器设备要求较高、系统维护工作量大，而且为减少水泵起动次数，停泵压力往往比较高，致使水泵工作在低效段同时出现水压力无谓的增高，也使浪费加大
11、，从而限制了发展。综上所述，传统的供水方式普遍不同程度的存在浪费水力、电力资源，效率低、可靠性差、自动化程度不高等缺点，难以适应当前经济生活的需要。采用基于PLC和变频技术的恒压供水系统，可以有效解决以上问题。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，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!利用变频技术与自动控制技术相结合，不仅能达到比较明显的节能效果，提高恒压供水的效率，更能有效地保证供水控制系统的安全可靠运行。利用变频恒压供水控制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；同时可达到良好的节能性，提
12、高供水效率。所以，设计基于变频调速的恒定水压供水控制系统，对于提高供水效率以及人民的生活水平，同时降低能耗等方面具有广阔的应用前景和明显的经济效益与社会效益。1.2 变频恒压供水控制系统的国内外研究现状变频恒压供水控制系统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、起动控制以及制动控制、压频比控制以及各种保护功能。应用在变频恒压供水控制系统中，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。随着变频技术的发展和变频恒压供水控制系统的稳定
13、性、可靠性以及自动化程度高等方面的优点以及显著的节能效果被大家发现和认可后，国外许多生产变频器的厂家开始重视并推出具有恒压供水功能的变频器，像日本Samco公司，就推出了恒压供水基板，备有“变频泵固定方式”、“变频泵循环方式”两种模式它将PID调节器和PLC可编程控制器等硬件集成在变频器控制基板上，通过设置指令代码实现PLC和PID等电控系统的功能，只要搭载配套的恒压供水单元，便可直接控制多个内置的电磁接触器工作，可构成最多7台电机（泵）的供水系统。这类设备虽微化了电路结构，降低了设备成本，但其输出接口的扩展功能缺乏灵活性，系统的动态性能和稳定性不高，与别的监控系统（如BA系统）和组态软件难以
14、实现数据通信，并且限制了带负载的容量，因此在实际使用时其范围将会受到限制1。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。原深圳华为电气公司和成都希望集团也推出了恒压供水专用变频器（如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!5.5kw22kw），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。
15、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。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 本课题的主要研究内容本设计是以小区楼房供水系统为控制对象，采用PLC和变频技术相结合的技术，设计一套住宅小区恒压供水控制系统，并引用计算机对供水系统进行远程监控和管理保证整个系统运行可靠，安全节能，获得最佳的运行工况。变频恒压供水控制系统主要由变频器、可编程控制器、压力变送器和现场的水泵机组等一起组成的一个完整闭环调节系统。本设计中有1个贮水池，3台水泵，PLC根据管网压力自动控制各个水泵之间切换，并根据压力检测值和给定值之间偏差进行PID运算，输出给变频器控制其
