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1、 学科分类号：_湖南人文科技学院本科生毕业设计题 目：基于PLC的变频调速恒压供水系统 学生姓名：学号系 部： 通信与控制工程系 专业年级： 自动化2007级 指导教师： 职 称： 讲 师 湖南人文科技学院教务处制湖南人文科技学院本科毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 作者签名：（手写） 二 年 月 日（手写）基
2、于PLC的变频调速恒压供水系统摘 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、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。论文分析了采取变频调速方式实现恒压供水相对于传统的阀门控制恒压供水方式的节能机理，由PLC进行逻辑控制，由
3、变频器进行压力调节。再经过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量供水。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，实现恒压供水且有效节能。关键词：变频调速； PLC；恒压供水；PID调节The water supply system of frequency control ofconstant voltage based on PLCAbstract: With the rapid development of social economy, it demands the better of water supply s quality and r
4、eliability 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 ad
5、apt different 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 th
6、e pumps. 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, p
7、arallel pumps speed and cut over, cause the system move in the best rational situation, assure according to wants supply water. The paper analyses the mechanism of energy saving that the way of water supply by suing the method of variable velocity variable frequency is superior to the traditional wa
8、y of constant pressure water supply controlled by valve, we use PLC to carry on logic control and use inverter to modulate pressure. Through PID control principle. We realize Closed-loop control in VVVF Providing-water System. The result indicates that system has the stable pressure , simple structu
9、re, and reliable work, the system of closed circuit can realize the constant pressure water supply and save energy efficiently. Keywords : variable frequency and speed regulation; PLC; water supply of constant pressure；PID control system I目 录第1章 绪 论11.1 变频恒压供水产生的背景和意义11.2 变频恒压供水系统的国内外研究现状21.2.1 变频调速
10、技术的国内外发展与现状21.2.2 变频恒压供水系统的国内外研究与现状21.3 本课题的主要工作31.3.1 课题来源31.3.2 研究的主要内容31.3.3 工艺要求4第2章 系统的理论分析及控制方案确定52.1 变频恒压供水系统的理论分析52.1.1 电动机的调速原理52.1.2 变频恒压供水系统的节能原理52.2 供水系统的设计方案确定62.3 变频恒压控制的理论模型82.4 变频恒压供水系统的特点82.5 变频恒压供水系统的基本构成92.6 变频恒压供水系统工作原理及加减水泵的条件分析10第3章 供水系统的硬件设计133.1 系统水泵机组的选型133.2 可编程控制器的选型143.2.
11、1 可编程控制器的特点143.2.2 控制系统的I/O及地址分配163.2.3 PLC及其扩展模块的选型163.3 变频器的选型173.4压力变送器的选型203.5 液位变送器选型21第4章 系统总体设计224.1 电气控制系统原理图224.1.1 主电路图224.1.2 控制电路图224.2 系统运行分析与设计234.2.1 系统运行方式234.2.2 供水系统软启动工作原理254.2.3 系统流程图设计264.2.4 程序的结构及功能实现264.3 系统运行及安全分析284.3.1 设备控制3台水泵电机284.3.2 安全问题28第5章 总 结29致 谢30参考文献31附录32附录A 系统
12、流程图32附录B 梯形图35 第1章 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能性，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我国长期以来在市政供水、高层
13、建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，工业自动化程度低。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，此时会造成能量的浪费，同时还有可能造成水管爆裂和用水设备的损坏。传统调节供水压力的方式，多采用频繁启/停电机控制和水塔二次供水调节的方式，前者产生大量能耗的，而且对电网中其他负荷造成影响，设备不断启停会影响设备寿命；后者则需要大量的占地与投资。且由于是二次供水，不能保证供水的安全与可靠性。而变频调速式的运行十分稳定可靠，没有频繁的启动现象，启动方式为软启动，设备运行十分平稳，避免了电
14、气、机械冲击，也没有水塔供水所带来的二次污染的危险。由此可见，变频调速恒压供水系统具有供水安全、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外研究现状1.2.1 变频调速技术的国内外发展与现状变频器的快速发展得益于电力电子技术、计算机技术和自动控制技术及电机控制理论的发展。1964年，最先提出把通信技术中的脉宽调制PWM技术应用到交流传动中的是德国人。20世纪80年代初，日本学者提出了基于磁通轨迹的磁通控制方法。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。在我国，60%的发电量是通过电动机消耗掉的，因此如何利用电机调速技术进行电机运行方式的改造以节约电能，一直受到国家和业界人土的重视。现在，我国约有200家左右的公司、工厂和研究所从事变频调速技术的工作，但自行开发生产的变频调速产品和国际市场上的同类产品相比，还有比较大的技术差距。随着改革开放和经济的调速发展，我国采取要么直接从发达国家进口现成的变频调速设备，要么内外结合，即在自行设计制造的成套装置中采用外国进口或合资企
