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1、三 江 学 院 本科毕业设计（论文）题 目 恒压供水系统的PLC控制与远程监控 电气及自动化工程学 院（系） 自动化 专业学 号 Z06072040 学生姓名 指导教师 起讫日期 2010.2.23-5.28 设计地点 L407 摘 要随社会经济的迅速发展，人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高，再加上目前能源紧缺，利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术，设计高性能、高节能、能适应不同领域的恒压供水系统成为必然趋势。本设计是针对居民生活用水/消防用水而设计的。由变频器、PLC及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
2、系统出口水压和流量来控制变频器电动机泵组之间的切换及速度，使系统运行在最合理的状态，保证按需供水。本文介绍了采用PLC控制的变频调速供水系统，由PLC进行逻辑控制，由变频器进行压力调节。在经过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，工作可靠等优点。关键字：变频调速 ；恒压供水；PID调节；PLCAbstractWith the rapid development of social economy, it demands the better of water supply s quality and reliabilit
3、y of water supply system. Meanwhile energy resources are seriously lack. So it is inevitable tendency to design water supply system which has high function and saves on energy well, with help of advanced technique of automation, control and communication. At the same time this system can adapt diffe
4、rent water supply fields.It is very important of the 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.
5、The generator pumps are consist of parallel three pumps, 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 p
6、umps speed and cut over, cause the system move in the 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. PLC is used to carry on logic control and inverter
7、 to modulate pressureThrough PID control principle. We realize Closed-loop control in VVVF Providing-water System. The result indicates that the system has the stable pressure, simple structure, and reliable work.Key words: variable frequency and speed regulation； water supply of constant pressure；
8、PID control system； PLC；I目 录摘 要IABSTRACTII第1章 绪 论11.1变频恒压供水的目的和意义11.2变频恒压供水系统的国内研究现状11.3毕业设计的主要内容21.3.1课题来源21.3.2毕业设计的主要任务2第2章 恒压供水系统的基本构成42.1恒压供水系统的基本构成4第3章 变频器和压力传感器63.1 变频器的基本结构和原理63.2 压力传感器的概念7第4章 系统的硬件电路设计94.1系统总体上的规划94.2系统工作流程104.3系统主电路的设计11第5章 PID的控制原理与理论设计125.1 PID调节原理和特点125.2 PID调节参数的调整135.
9、3 PID调节的控制135.4 PID回路类型的选择145.5 正作用或反作用回路14第6章 系统的软件与仿真设计156.1系统设计的要求156.2控制系统的I/O及地址分配156.3 PLC系统选型166.4 电气控制系统主电路图166.5 系统程序设计176.5.1由“恒压”要求出发的工作泵组数量管理176.5.2 多泵组泵站泵组管理规范186.5.3系统流程图设计186.5.4程序的结构及程序功能的实现206.5.5系统的运行分析216.6 虚拟对象的调试216.7 供水资源的分配管理226.8 网关设置236.9 供水罐模型设计246.10 变频器以及水泵电机控制256.11 SIMI
10、T 例程设计操作25第7章 总 结27致 谢28参考文献29附录 PLC程序30三江学院毕业设计（论文）第1章 绪 论1.1变频恒压供水的目的和意义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效果，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
11、水平、降低能耗等方面具有重要的现实意义。希望通过对原有系统的技术改造，提高生产过程的自动化水平。克服由于采用单纯手动控制系统进行控制带来的控制不方便、控制系统对供水管网中压力和水位变化反应迟钝的问题，降低能源消耗和资源浪费，提高设备的可维护性和运行的可靠性，以达到降低自来水的生产成本和提高生产管理水平的目的。在相当比较大规模的工业生产供水系统，变频调速恒压供水有它自身的特点：1.供水量在短时间内（一天时间内）变化大，这种变化在几个小时内甚至是几倍或上十倍。2.对供水压力的要求比较严格，供水的压力随供水的流量的变化而变化，甚至少量的水消耗都需要一定的管道压力。3.一般情况下，供水系统的水流量受到
12、水消耗量的控制，而水流量又是通过供水水泵的输出来提供的。从上即可结论：以变频器为主体构成的恒压供水系统不仅能够最大程度满足需要，也提高整个系统的效率，延长系统寿命、节约能源、而且能够构成复杂的功能强大的供水系统。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。从查阅的资料的情况来看，
13、国外的恒压供水工程在设计时都采用一台变频器只带一台水泵机组的方式，几乎没有用一台变频器拖动多台水泵机组运行的情况，因而投资成本高。随着变频技术的发展和变频恒压供水系统的稳定性、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。目前国内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
14、器(5.5kW-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。 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研究还不够。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毕业设计的主要内容1.3.1课题来源本
15、课题来源于生产、生活供水的实际应用。1.3.2毕业设计的主要任务本系统做主要由主供水回路、清水池及泵房组成。如图1-1为变频恒压供水控制系统，其中，泵房装有1#3#共三台泵机，还有多个电动阀门控制各回路和水流量。控制系统采用了已具有丰富功能的PLC为核心的多功能高可靠性控制系统。恒压供水的主要目的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，这就需要用变频器为水泵电机供电。这里采用数台电机配一台变频器，变频器与电机之间可以切换，供水运行时，只有一台泵变频运行，以满足不同用水量的需求。 图1-1 变频恒压供水控制系统第2章 恒压供水系统的基本构成2.1恒压供水系统的基本构成恒压供
