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1、论 文 题 目：基于PLC和变频器的住宅小区 恒压供水系统设计 摘 要随着我国经济的飞速发展，人们日常生活水平的不断提高，城市中的小区建设发展十分迅速，也对小区的基础设施建设提出了更高的要求。其中小区供水系统的建设就是一个重要方面，因为供水的稳定性、可靠性、经济性直接影响到小区住户的正常生活。本论文针对某住宅小区的供水要求，设计了一套由PLC、变频器、远传压力表、多台水泵机组等主要设备构成的全自动变频恒压供水系统，具有全自动变频恒压运行、自动工频运行和现场手动控制等功能。论文分析了变频恒压供水系统相对于传统恒压供水系统的优势。该系统利用变频器内置PID功能与远传压力表反馈的实际压力信号形成系统
2、的闭环控制，再结合电机水泵和PLC等执行机构组成整个变频恒压供水系统，进而实现系统的高效节能的目的，同时给出了实现有效状态循环转换控制的电气设计方案和PLC控制程序设计方案。该供水系统有效地解决了传统供水方式中存在的问题，并具有一定的辅助功能，增强了系统的可靠性。关键词：恒压供水；PLC；变频调速；住宅小区ABSTRCTAlong with the rapid development of Chinas economy, the Peoples daily life level inceasing enhancement, the city in the village is developi
3、ng very rapidly, and also the construction of community infrastructure construction put forward higher request. One area the water supply system construction is an important aspect, because the stability，the reliability and the economy of the water supply directly affect the village residents normal
4、 life.This paper aims to a residential area water supply requirement, design a set of by PLC, frequency converter, far easton pressure gauge, many sets of pump unit and other major equipment structure of automatic frequency constant pressure water supply system, with automatic frequency constant pre
5、ssure operation, automatic started running and field manual frequency control etc. This paper analyzes the advantage of frequency control the constant pressure water supply compared to traditional way has. Based on PID module parameters of inverter built-in preset, using remote transmission gauge pr
6、essure feedback quantity, constitute closed loop system, according to the change of water, take PID automatic adjustment way, in flow to the extent permitted use of variable frequency pump and industrial frequency pump combination, realize adjust constant pressure water supply and effective energy s
7、aving, and gives realize effective control of the state circulation convert electrical design scheme and PLC control program design. The water supply system to effectively solve the problem in the traditional way of water and has certain the auxiliary function in order to make the system more reliab
8、ility. Key words: Constant Pressure water一supply; PLC; Variable velocity variable frequency；Abiding place目 录摘 要IABSTRCTII1.绪论11.1课题的研究背景及意义11.2 恒压供水的现状和发展11.3 课题研究的内容22 控制系统总体方案设计32.1 系统的一般设计原则32.2 系统研究对象及功能32.3 基于PLC和变频器恒压供水系统的工作原理52.4 系统的总体设计框图73.系统硬件电路设计93.1 PLC93.2 变频器123.3 电机水泵193.4 传感器223.5 其它
9、配套设备243.6 总的电路图244.系统的软件设计314.1 PLC的工作流程图314.2 PLC的程序设计325结论36附 录137附 录238致 谢43参考文献441.绪论1.1课题的研究背景及意义随着社会科学与技术的迅速发展，人民的生活水平不断的提高，社会对供水的质量和安全可靠性有了更高的要求。在我国提倡的建设节约环保型社会的前提下，将先进的自动化、控制、通讯及网络技术应用到供水的领域，是顺应时代的首选，而具备这样技术的现代恒压供水系统也就成了现代发展的重点。在日常生活中，用户的用水量是时刻变化的，特别是在住宅小区中经常发生供水不足或过剩的现象。由上可以知道供水压力的大小决定着用户用水
10、量和供水量，即水量的供大于求，则供水压力大；供小于求，则供水压力小。一般所说的恒压供水就是用户的用水和供水保持平衡，这样在很大程度上提高了供水质量。在大力提倡节约能源的今天，研究高性能、经济型的恒压供水监控系统，对于某些用水单位提高劳动生产率、降低能耗、信息共享，采用恒压供水系统，具有较大的经济和社会意义。1.2 恒压供水的现状和发展住宅小区传统的供水方式有:恒速泵加压供水、高位水箱水塔供水、单片机变频调速供水系统等方式，其优、缺点如下1:（1）恒速泵加压供水方式对供水管网的压力无法做出及时的反应，增减水泵的工作都依赖手工操作，自动化程度很低，而且为了保证供水，水泵机组常常处于满负荷运行，其结
11、果就是不但运行效率低、消耗电量大，而且在用用户水量较少时，供水管网会长期处于高压运行状态，损坏现象严重，电机的硬起动会产生水锤效应，有很大的破坏性，现在已经很少应用了。（2）高位水箱水塔供水控制方法简单、短时间的维修或在停电情况下可以不停水，但它的基础建设投资大，占地面积大，维护不方便，电机水泵的启动为硬起动，频繁的起动极易损坏电机轴，目前其主要应用于高层建筑。（3）单片机变频调速供水系统也能做到变频调速，自动化程度要优于上面几种，但是该系统的开发周期比较长，对设计员的要求比较高，而且可靠性比较低，维修不方便，不适用于恶劣的工业环境。由以上几种方法可以看出，传统的恒压供水方式存在不同程度的浪费
12、能源的现象；运行效率低下；系统的可靠性差；自动化程度不高等现象，这些缺点对人们的生活造成很大的影响。现代的供水方式的发展方向为高效率、可观节能、自动控制、运行可靠等。以现代科技支持的变频调速技术的控制方式具有以上的技术要求，其应用广泛在需要消耗很高能源的设备上，特别是在工业用水，居民生活用水等，变频调速技术的节能性能突出，根据实际应用总结表现出的优越性有：一、高效节能；二、在电机的启动、停止时能降低电流对电网，以及供水压力对供水管网的冲击；三、降低电机、水泵的机械磨损。 基于PLC和变频器的恒压供水系统是集变频、电气、现代控制和其他现代科技于一身的较为先进的系统设计。使用该系统系统供水的稳定性
13、和可靠性可以显著的提高,在我国大力提倡资源节约的今天，具有优良节能效率的特点的恒压供水系统会有更大的发展空间 。为了提高企业效率和人民生活水平、降低能耗的分析,利用现代技术而设计的变频恒压供水系统具有重要的现实意义。1.3 课题研究的内容本文主要通过对现有供水系统分析，依据用户对供水系统的要求，确定以变频器和PLC作为主要控制设备来设计变频调速恒压供水系统以保证整个系统运行可靠，安全节能，获得最佳的运行情况。具体来说，这篇论文包括以下内容：（1）在对课题进行分析和研究的基础上，提出了系统的设计思路和方案，确定论文主要的研究内容和研究方法；（2）分析变频恒压供水系统工作的原理；确定变频恒压供水系
14、统的控制方案，给出了变频恒压供水的控制流程。（3）从用户的需求入手确定合适的设备选型；详细分析自动变频恒压运行方式水泵运行的各种工况及其转换过程，讨论PLC的程序设计方法及程序执行特点，并在此基础上提出供水系统控制程序的功能模块和设计方案。（4）在总体的设计方案定下来之后，对各个硬件连接和软件设计做出理论预测，并对整个系统运行的稳定做出相应调整。2 控制系统总体方案设计2.1 系统的一般设计原则 结合地面上诸如水厂、泵站的变频恒压供水系统的设计以及工程建设，总结出的基于变频调速的恒压供水系统的一般设计原则2：采用国内比较先进的恒压控制方式，将通过用户的用水管网中的压力变化经过压力传感器的数据采
15、集送给变频器，再通过变频器与变频中的设定值比较，根据变频器的内置PID功能进行数据处理。当供水压力低于设定时，控制交流接触器，切换水泵由变频转向工频。当供水压力高于设定值时，继续控制系统的交流接触器，增减运行的电机水泵的台数和工变频的切换，准确进行恒压供水控制运行。2.2 系统研究对象及功能2.2.1、研究对象电机水泵的参数值设定可以通过以下模拟住宅小区的设置的来确定电机水泵参数以及整个小区的性能。售楼处小区的基础设施中的有整体设计的特点，用户集中，对其供水供电都是网络化管理。而且对不同楼层的控制不同，即时调控的功能可以实现。选用的DL系列水泵立于高层建筑之上，根据先前的设计思路可以实现整个水网的自动循环，同时减少了传统水塔出现的二次污染的情况。所以整个小区的供水系统就可以在有效的自动控制和高效节能的情况下运行。（2）用户的供水量的确定3用户用水量的确定主要从最高层得用户来考虑，即小区中的最高层28层用户的用水情况来设计的。以水龙头的流量 来算，则单位时间内住户需要的的供水流量： （2-1）（3）供水扬程计算在扬程计算中，一般把最远最高建筑作为依据，理论上若0.1MPa的压力可获得10m扬程。公寓高度为100m，则供水压力需要1.0MPa。（4）
