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1、摘要姚明退役后，由于身高太高，生活很不方便，四处寻医而不得解。一天偶遇一位高僧。 咼僧说，他有一副秘方，吃完可以将他身咼降到一米8。姚明听后大喜，说:“太好了，我打 算给奥尼尔带一副过去，请问高僧，这药叫什么啊？ ”高僧答曰：“矮油！”随着我国社会的发展和进步，住房制度改革的不断深入，人们生活水平的不 断提高，城市建设发展十分迅速，同时也对基础设施建设提出了更高的要求。城 市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 影响到用户的正常工作和生活，也直接体现了供水管理水平的高低。传统供水厂, 特别是中小供水厂所普遍采用的恒速泵加压供水方式存在效率较低、可靠性不 高、自动
2、化程度低等缺点，难以满足当前经济生活的需要。随着人们对供水质量 和供水系统可靠性要求的不断提高，需要利用先进的自动化技术、控制技术以及 通讯技术，要求设计出高性能、高节能、能适应供水厂复杂环境的恒压供水系统 成为必然趋势。本论文分析变频恒压供水的原理及系统的组成结构，提出不同的控制方案， 通过研究和比较，本论文采用变频器和PLC实现恒压供水和数据传输，然后用数 字PID对系统中的恒压控制进行设计，最后，对系统的软硬件设计进行了详细的 介绍。本论文中的变频恒压供水已在国内许多实际的控制系统中得到应用，并取 得稳定可靠的运行效果和良好的节能效果。关键词：恒压供水 变频调速PLC自动化设计Based
3、 on PLC frequency constant pressure water supply system designAbstractWith the development of Chinas social life, the deepening of housing reform, the continuous improvement of living standards, rapid development of urban construction, but also on a higher infrastructure demands.The construction of
4、urban water supply system is one important aspect of water supply reliability, stability, economy directly affect the users normal work and life, but also directly reflects the level of water supply management. Traditional water supply plant, in particular small and medium water plant widely used by
5、 the constant speed pump pressure there is less efficient water supply, reliability is not high, low automation shortcomings, can not meet the current needs of economic life.This paper analyzed the principle of variable frequency constant pressure water supply system and the structure of the differe
6、nt control scheme, through the research and comparison, this paper based on frequency and PLC constant pressure water supply and data transmission, then use digital PID to system of constant pressure control design, finally, the system hardware and software design were introduced in detail. In this
7、paper, the frequency of constant pressure water supply has set up a file in the domestic many practical control system has been applied, and stable and reliable operation effect and good effect in energy saving.Keywords: Constant pressure water supply Frequency conversion speed PLC1 绪论11.1现代城市供水的需求3
8、1.2 变频恒压供水的优点31.3 恒压供水的原理42系统工艺简介及总体设计方案52.1系统的控制过程及控制框图52.2 系统设计方案的比较及确定53硬件设备选型1绪论1.1现代城市供水的需求水是人类最宝贵的资源，是人类生存的基本条件，又是国民经济的生命线。 水工业是以城市及工业为对象，以水质为中心，从事水资源的可持续开发和利用， 以满足社会经济可持续发展所需求的水量作为生产目标的特殊工业。它是随着水 的商品化、产业化和生产化生产而逐步形成和完善的新兴工业，它是水的开采、 加工、输送、回收及利用的综合产业。供水作为水工业中关键的一环，其品质的好坏直接影响到水工业的综合利用 水品。目前在一些新建
9、建筑及改造项目中，变频恒压供水装置已经取代了原来的 高位水箱，其节能性、方便性、卫生性是有目共睹的。变频恒压供水的优点是不 仅可以保证足够的水压，同时又不会因为室外的空气和温度的变化影响水的质 量。不仅如此，恒压供水系统对于某些工业生产或特殊用户还起着非常重要的作 用。例如在某些生产过程中，若供水因压力不足或短时断水，就有可能影响产品 质量，严重时使产品报废和设备损坏。又如发生火灾时若供水压力不足或无水供 应，不能迅速灭火，可能引起重大经济损失和人员伤亡。所以，确保恒压供水系 统的无故障和自动运行，具有重大的经济意义和社会意义。1.2传统供水方式的缺点1.3 PLC变频恒压供水的可行性分析传统
10、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，严重影响了居民的用水和工业系统中用水。目前的 供水方式朝向高效节能、自动可靠的方向发展，变频调速技术以其显著的节能效 果和稳定可靠的控制方式，在风机、水泵、空气压缩机、制冷压缩机等高能耗设 备上广泛应用，特别是城乡工业用水的各级加压系统，居民生活用水的恒压供水 系统中，变频调速水泵节能效果尤为突出，其优越性表现在：一是节能显著；二 是在开、停机时能减少电流对电网的冲击以及供水对管网系统的冲击；三是能减 少水泵、电机自身的机械冲击损耗。变频恒压供水系统在工业和生活中有很广阔的应用前景，除了具有明显的节 能效
11、果外，还具有操作方便、容易维护量小的特点。变频器的软启动功能叶减少 了对电网的冲击，使设备运行方式更趋于合理，设备的自动化水平得到提高。在 国内外，专门针对供水的变频器集成了 PLC或PID，甚至将压力传感器也融入变 频组件。同时维护操作也越来越简明显偏高，维护成本也高于国内产品。目前国 内有不少公司在从事进行变频恒压供水的研制推广，国产变频器主要采用进口元 件组装或直接进口国外变频器，结合PLC或PID调节器实现恒压供水，在小容量、 控制要求的变频供水领域，国产变频器发展较快，并以其成本低廉的优势占领了 相当部分小容量变频恒压供水市场。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
12、及自动化程度高等方便的优点以及显著地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，但是国外变频调速恒压供水控制系统的水压闭环控制的研究还是不够的，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、生产实践中。目前变频供水系统正在向集成化、维护操作简单化方向发展。变频恒压供水的优点变频恒业供水存在以下6个优点：1.节能，可以实现节点20%-40%，能实现绿色用电；2占地面积小，投入少，效率高；3. 配置灵活，自动化程度高，功能齐全，灵活可靠；4. 运行合理，由于是软起和软停，不但可以消除水锤效应，而且电机轴上 的平均
13、扭矩和磨损减小，减少了维修量和维修费用，并且水泵的寿命大大提高；5. 由于变频恒压调速直接从水源供水，减少了原有供水方式的二次污染， 防止了很多传染疾病的传染源头；6通过通信控制，可以实现无人值守，节约了人力物力。2系统工艺简介及总体设计方案2.1系统工艺及设备简介恒压供水系统的基本构成如图2-1所示，整个系统由三台水泵，一台变频调 速器，一台PLC和一个压力传感器及若干辅助部件构成。三台水泵中每台泵的出 水管均装有手动阀，以供维修和调节水量之用，三台水泵协调工作以满足供水需 要；变频供水系统中检测管路压力的压力传感器，一般采用电阻式传感器（反馈 05V电压信号）或压力变送器（反馈420mA）
14、；变频器室供水系统的核心，通 过改变电机的频率实现点击的无极调速、五波动稳压的效果和各项功能。图2-1恒压供水系统的基本构成图2.2变频恒压供水原理分析变频恒压供水时在变频调速技术发展之后逐渐发展起来的。20世纪80年代 初，学者提出了基于刺痛轨迹控制方法。此方法一三相波形的整体生成效果为基 础，一逼近电机气息的理想圆形旋转磁场为目的，一次生成两相调制波形，使变 压变频VVVF成为变频调速技术的核心。从20世纪80年代后半期开始，美、日、 德、英等发达国家的基于VVVF技术的通用变频器已商品化并广泛应用。1980年 德国人在应用微处理器的矢量控制研究中取得了进展，促进了矢量控制的实用 化。19
15、92年开始德国西门子公司相继开发了 6SE70系列通用变频器，通过FC、 VC、SC板可以分别实现频率控制、矢量控制、伺服控制等；至1994年该系列通 用变频器的容量就扩展到315kw以上。1985年，德国人提出了基于六边形乃至 圆形磁链轨迹的直接转矩控制理论（DSC）。1995年，ABB公司首先推出的直接转 矩控制通用变频器，目前已成为其个系列通用变频器的核心技术。本设计主要针对小区供水系统的运行工艺情况，设计恒压供水控制的硬件电 路。研究恒压变频供水的控制方法，完成系统监控调试，实现对系统的高性能控 制。解决如何选择变频恒压供水控制方式，如何用变频器构成恒压供水系统及其 工作原理，完成可编
16、程逻辑控制器及变频器的选型，对PID调节器进行参数整理, 完成PLC的编程。采用PLC控制的变频器调速供水系统，有PLC进行逻辑控制， 有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。PID闭环控制原理图2.2系统电气控制要求如图2-2所示，变频调速恒压供水系统由执行机构、信号检测、控制系统、 人机界面、通讯接口以及报警装置等部分组成。控制系统图2-2变频调速恒压供水系统结构图系统各部分的功能如下：(1)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通常这些水泵包 括：调速泵: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。恒速泵:水泵运行只在工频状态，速度恒定，它们用以在用水量增大而调速 泵的最大供水能力不足时，
