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1、毕业设计（恒压变频供水系统）无锡科技职业学院摘 要本设计的内容是PLC控制的恒压供水系统，主要用到了PLC和变频器，系统采用变频调速方式自动调节水泵电机的速度，改变了以往先启后停的方式，系统（能够）有自动和手动两种工作方式，可实现各泵的启动、停止，变频与工频的自动切换，故障报警，水压控制平稳。在本恒压供水控制系统中，讲述了变频器原理、分类、参数的设定和使用。其硬件由PLC、变频器、电机、继电器组成。详细的论述了PLC的原理、硬件设计、软件设计；操作、参数设定、控制系统图的设计。在设计中利用PLC控制变频器，采用PID控制器，形成以压力为闭环的控制系统，从而实现供水压力的恒定，而泵的启动停止可以
2、自动和手动来实现。该系统运行可靠，抗干扰性强，且具有经济性。关键词：可编程控制器（PLC）、变频器、PID控制器、继电器 、压力变送器AbstractThe design of PLC control of the content is constant pressure water supply systems, mainly used in the PLC and frequency converter system uses frequency conversion speed automatic adjustment of pump motor speed changes the wa
3、y the first stop after Kai, the system can automatically and manually each pump to start, stop, and no impact on switching, and fault alarm, so that a smooth transition pressure.In the constant pressure water supply control system for inverter control is also carried out the necessary explanation. I
4、ncluding the inverter principle, the classification of inverter parameters settings. Its hardware from the PLC, inverter, motor, relay component. PLC discussed in detail the principles of hardware design, software design; operation, parameter setting, the control system plan design.Used in the desig
5、n of PLC control inverter, PID controller, to form a closed loop pressure control system in order to achieve a constant water pressure, and start the pump to stop automatically and manually to achieve. The system is reliable and strong anti-interference, and an economic nature.Keywords: Programmable
6、 logic controller (PLC), Transducer, PID controller, Intermediate Relay，Pressure Transmitter目 录第1章 引 言1.1、课题的背景和意义1.2、可编程控制器（PLC）概述第2章 恒压变频供水系统的概述2.1、传统的供水方式2.2、恒压供水变频调速系统2.3、变频恒压供水系统实现的功能2.4、变频恒压供水的工作原理第3章 恒压变频供水系统的电气原理图3.1、主电路图3.2、控制回路图3.3、PLC外围接线图第4章 恒压变频供水系统硬件的组成和选型4.1、CPU及其扩展模块的选型4.2、变频器的选型4.3、
7、压力变送器的选型4.4、中间继电器的选型第5章 恒压变频供水系统的软件设计5.1、手动运行模块5.2、自动运行模块5.3、故障诊断模块结 论谢 辞参考文献附 录第1章 引 言1.1、课题的背景和意义日常的生活用水量随季节、昼夜、上下班的时间不同而有较大变化，因而经常出现供水用水的不平衡，主要表现在水压上、用水多而供水少则水压低，用水少而供水多则水压高。某住宅区由于自来水管网的水压较低，自来水通常不能送到住宅的较高楼层。传统的供水方式利用蓄水池蓄水，用水泵再次将水送至楼顶的高位水箱，再供应给用户。蓄水池中的一般有市政自来水网供给，这样，有压力的水进入水池后变成零压力，造成了大量的能源白白浪费，这
8、种供水方式不可避免通过蓄水池和高位水箱造成了二次污染，影响居民的身体健康。但是为了保证小区的正常供水，我们利用PLC，配以稳压罐、负压消除器和不同类型的传感器等，根据管网的压力，通过变频器控制水泵的转速，使水管中的压力始终保持在合适的范围。这种变频恒压供水系统直接取代了水塔、高位水箱及传统的气压罐供水装置。不对市政的水管网产生负压，适用于一切需要增高水压、恒定流量的给水系统。另外水泵耗电功率与电机转速的三次方成正比关系，所以水泵调速运行的节能效果非常显著，平均耗电量较通常供水方式节省40%。结合使用可编程控制器，可以实现循环变频，电机软启动，具有短路保护、过电流保护功能，工作稳定可靠，大大延长
9、了设备的使用寿命。1.2、可编程控制器（PLC）的概述 可编程控制器（Programmable Controller，简称PC）是在传统的顺序控制器的基础上，为满足不断发展的大规模工业生产柔性控制的要求而逐步发展起来的。其功能基本限于开关量逻辑控制，仅执行逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能所以当时称为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC）。由于可编程序控制器仍然处于不断发展之中，因此对它下一个确切的定义是困难的。为了使其生产和发展标准化，美国国际电工委员会(IEC)于1982年颁布了可编程序控制器标准草案，1985年提交了第二版，1987年的
10、第三版对可编程序控制器作了如下的定义“可编程序控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其相关的外围设备都应该按照易于与控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。” 由此可见，可编程控制器是专门为工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。总之，可编程控制器也是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品
11、并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。第2章 系 统 概 述2.1、传统的供水方式1. 水箱/水塔供水重力供水这种供水方式供水压力比例恒定，且有储水。但它是由位置高度形成的压力来供水的，为此需要建造水塔或将水箱置于建筑物的屋顶上。2. 气压供水。这种供水方式一般是在地下室或空旷处加压。将水送到管网中。优点是建设快，可通过改变压力来满足不断增长的供水需求。缺点是建压力罐其体积和投资大，还需设置空压机，消耗电能大，运行费用高。2.2、恒压供水变频调速系统其控制框图如图1所示。由变频器向电机供电，由电机拖动水泵，通过压力传感器把出
12、水口水压检测点得到的压力（反应用水量的大小）反馈信号与压力给定信号经比较器送入调节器，再将调节器的输出信号作为变频器的频率给定信号。由此来根据用水需求量自动调节供水量的大小。图1 恒压供水的系统框图2.3、变频恒压供水系统实现的功能有以下几种：1. 手动/自动双操作功能调试自动方式下设备完全由程序控制运行。手动方式下作为检查及特殊情况下工作，可任意启停某台水泵，并手动调速；2. 供水压力实时显示功能由压力变送器测量得到的压力值经配电器送入指针显示器，供操作者随时观察当前管道压力值；3. 自动调泵功能通过按钮调泵，自动运行时，可以先启动1#泵运行，当1#泵转速升高到额定转速（变频器上升到工频）压
13、力仍低时，2#泵投入运行。也可以先启动2#泵运行，当2#泵转速升高到额定转速（变频器上升到工频）压力仍低，1#泵投入运行。这样可以避免某台泵长期处于运行状态，而另一台泵长期处于停止状态；4. 变频器一拖二，既能满足控制要求，又降低控制成本。2.4、系统的工作原理变频恒压供水系统工作原理如图2所示，变频器、压力传感器、动力及控制线路以及泵组成，通过控制柜面板上的指示灯和按钮、转换开关来控制系统的运行。其中变频器的作用是为电机提供可变频的电源，实现电机的无极调速，从而使管网中的水压连续变化。压力变送器的任务是检测管网水压，压力设定单元为系统提供和满足用户需求的水压期望值。压力设定信号和压力反馈信号
14、输入可编程控制器后，经可编程控制器内部PID控制程序的计算，输出给变频器一个控制信号。还有一种方法是将压力设定信号和压力反馈信号送入PID回路调节器中，由PID回路控制器在调节器内部进行运算后，输出给变频器一个转速调节信号。在供水控制泵中，只有一台变频泵。当供水设备开始时，1#泵启动，当管网水压达到设定时，则变频器的输出频率保持在这一数值上。如果1#泵工作到工频时水压仍低于下限水压时，1#泵工频运行，2#泵变频运行，当2#泵转速升高到额定转速时，水压仍不能满足时，启用备用泵（3#泵为备用泵）。水压大于上限时，先降低2#泵的转速，当2#泵转速降到最低时，延时一段时间后，停止2#泵运行，同时1#泵由工频转变成变频运行
