基于plc控制的變頻恒壓供水系統(已修改)

　

【正文】 揚州市職業大學汽車與電氣工程系畢業設計說明書(論文)作 者:學 號： 教研室:電氣教研室 專 業: 電氣自動化題 目:基于PLC控制的變頻恒壓供水系統 指導者： xxxx 講師 評閱者： 2012 年 5 月揚州市職業大學汽車與電氣工程系畢業設計（論文）評語學生姓名： 學號： 題 目： 基于PLC控制的變頻恒壓供水系統 綜合成績： 指導者評語：該生能按時完成畢業設計（論文）任務書規定的工作，積極查閱有關文獻資料，設計方案可行，設計內容基本正確，設計態度端正，論文符合學校規定的格式。建議成績評定為70分，可以提交答辯。 指導者(簽字)： 2012年5月15日畢業設計（論文）評語評閱者評語： 評閱者(簽字)： 年 月 日答辯委員會（小組）評語： 答辯委員會負責人(簽字)： 2012年5月20日畢業設計說明書（論文）中文摘要 隨著社會主義市場經濟的發展，人們對供水質量和供水系統可靠性的要求不斷提高；再加上目前能源緊缺，利用先進的自動化技術、控制技術以及通訊技術，設計高性能、高節能、能適應不同領域的恒壓供水系統成為必然的趨勢本論文分析變頻恒壓供水的原理及系統的組成結構，提出不同的控制方案，通過研究和比較，本論文采用變頻器和PLC實現恒壓供水和數據傳輸，然后用數字PID對系統中的恒壓控制進行設計。最后對系統的軟硬件設計進行了詳細的介紹。本論文具體講述了系統的總體設計與軟件的實現，并對系統采取的可靠性措施進行了說明。本論文的變頻恒壓供水系統已在國內許多實際的供水控制系統中得到應用，并取得穩定可靠的運行效果和良好的節能效果。經實踐證明該系統具有高度的可靠性和實時性，極大地提高了供水的質量，并且節省了人力，具有明顯的經濟效益和社會效益。關鍵字 變頻調速、恒壓供水、PLC專科畢業設計說明書（論文） 第 II 頁 共 II 頁目 錄1 緒論 1 1 變頻恒壓供水產生的背景和意義 3 國內外研究概況 4 設計任務及要求 52 變頻恒壓供水系統 6 6 課題研究的對象 7 變頻恒壓供水控制方式的選擇 7 變頻構成恒壓供水系統的及工作原理 9 系統的構成 9 工作原理 10 變頻恒壓供水系統中加減水泵的條件分析 11 主電路接線圖 123 器件的選型及介紹 13 可編程控制器 13 13 PLC的特點 14 PLC的工作過程 14 PLC的選型 15 PLC的接線 15 變頻器 16 16 變頻器的特點 19 變頻器的選型 19 變頻器的接線 21 PID調節器 21 23 234 PLC控制及編程 25 PLC控制 25 手動運行 26 自動運行 26 26 總程序的順序功能圖 26 自動運行順序功能圖 27 手動模式順序功能圖 28 程序說明 29結束語 33參考文獻 33致 謝 35專科畢業設計說明書（論文） 第 36 頁 共 35 頁1 緒論眾所周知，水是生產生活中不可缺少的重要組成部分，在節水節能己成為時代特征的現實條件下，我們這個水資源和電能短缺的國家，長期以來在市政供水、高層建筑供水、工業生產循環供水等方面技術一直比較落后，自動化程度低。主要表現在用水高峰期，水的供給量常常低于需求量，出現水壓降低供不應求的現象，而在用水低峰期，水的供給量常常高于需求量，出現水壓升高供過于求的情況，此時將會造成能量的浪費，同時有可能導致水管爆破和用水設備的損壞。在恒壓供水技術出現以前，出現過許多供水方式。以下就逐一分析。(1) 一臺恒速泵直接供水系統這種供水方式，水泵從蓄水池中抽水加壓直接送往用戶，有的甚至連蓄水池也沒有，直接從城市公用水網中抽水，嚴重影響城市公用管網壓力的穩定。這種供水方式，水泵整日不停運轉，有的可能在夜間用水低谷時段停止運行。這種系統形式簡單、造價最低，但耗電、耗水嚴重，水壓不穩，供水質量極差。(2) 恒速泵+水塔的供水方式這種方式是水泵先向水塔供水，再由水塔向用戶供水。水塔的合理高度是要求水塔最低水位略高于供水系統所需要壓力。水塔注滿后水泵停止，水塔水位低于某一位置時再啟動水泵。水泵處于斷續工作狀態中。這種供水方式，水泵工作在額定流量額定揚程的條件下，水泵處于高效能區。這種方式顯然比前種節電，其節電率與水塔容量、水泵額定流量、用水不均勻系數、水泵的開、停時間比、開/停頻率等有關。供水壓力比較穩定。但這種供水方式基建設備投資最大，占地面積也最大。水壓不可調，不能兼顧近期與遠期的需要；而且系統水壓不能隨系統所需流量和系統所需要壓力下降而下降，故還存在一些能量損失和二次污染問題。而且在使用過程中，如果該系統水塔的水位監控裝置損壞的話，水泵不能進行自動的開、停，這樣水泵的開、停，將完全由人操作，這時將會出現能量的嚴重浪費和供水質量的嚴重下降。(3)射流泵十水箱的供水方式這種方式是利用射流泵本身的獨特結構進行工作，利用壓差和來水管粗，出水管細的變徑工藝來實現供水，但是由于其技術和工藝的不完善，加之該方式會出現有壓無量(流量)的現象，無法滿足高層供水的需要。 (4) 恒速泵十高位水箱的供水方式這種方式原理與水塔是相同的，只是水箱設在建筑物的頂層。高層建筑還可分層設立水箱。占地面積與設備投資都有所減少，但這對建筑物的造價與設計都有影響，同時水箱受建筑物的限制，容積不能過大，所以供水范圍較小。一些動物甚至人都可能進入水箱污染水質。水箱的水位監控裝置也容易損壞，這樣系統的開、停，將完全由人工操作，使系統的供水質量下降能耗增加。(5)恒速泵十氣壓罐供水方式這種方式是利用封閉的氣壓罐代替高位水箱蓄水，通過監測罐內壓力來控制泵的開、停。罐的占地面積與水塔水箱供水方式相比較小，而且可以放在地上，設備的成本比水塔要低得多。而且氣壓罐是密封的，所以大大減少了水質因異物進入而被污染的可能性。但氣壓罐供水的方式也存在著許多缺點，在介紹完變頻調速供水方式后，再將二者作一比較。(6)變頻調速供水方式這種系統的原理是通過安裝在系統中的壓力傳感器將系統壓力信號與設定壓力值作比較，再通過控制器調節變頻器的輸出，無級調節水泵轉速。:水泵出口恒壓控制、水泵出口變壓控制、給水系統最不利點恒壓控制。①出口恒壓控制水泵出口恒壓控制是將壓力傳感器安裝在水泵出口處，使系統在運行過程中水泵出口水壓恒定。這種方式適用于管路的阻力損失在水泵揚程中所占比例較小，整個給水系統的壓力可以看作是恒定的，但這種控制方式若在供水面積較大的居住區中應用時，由于管路能耗較大，在低峰用水時，最不利點的流出水頭高于設計值，故水泵出口恒壓控制方式不能得到最佳的節能效果。②出口變壓控制水泵出口變壓控制也是將壓力傳感器安裝在水泵出口處，但其壓力設定值不只是一個。是將每日24小時按用水曲線分成若干時段，計算出各個時段所需的水泵出口壓力，進行全日變壓，各時段恒壓控制。這種控制方式其實是水泵出口恒壓控制的特殊形式。他比水泵出口恒壓控制方式能更節能，但這取決于將全天24小時分成的時段數及所需水泵出口壓力計算的精確程度。所需水泵出口壓力計算得越符合實際情況越節能，將全天分得越細越節能，當然控制的實現也越復雜。③ 最不利點恒壓控制最不利點恒壓控制是將壓力傳感器安裝在系統最不利點處。使系統在運行過程中保持最不利點的壓力恒定。這種方式的節能效果是最佳的，但由于最不利點一般距離水泵較遠，壓力信號的傳輸在實際應用中受到諸多限制，因此工程中很少采用。變頻調速的方式在節能效果上明顯優于氣壓罐方式。氣壓罐方式依靠壓力罐中的壓縮空氣送水，氣壓罐配套水泵運行時，水泵在額定轉速、供水壓力將超出系統所需要的壓力從而造成能量的浪費。同時水泵是工頻率啟動，且啟動頻繁，又會造成一定的能耗。而變頻恒壓供水在系統用水量下降時可無級調節水泵轉速，使供水壓力與系統所需水壓大致相等，這樣就節省了許多電能，同時變頻器對水泵采用軟啟動，啟動時沖擊電流小，啟動能耗比較小。另外氣壓罐要消耗一定的鋼量，這也是它的一個較大的缺點。而變頻調速供水系統的變頻器是一臺由微機控制的電氣設備，不存在消耗多少鋼材的問題。同時由于氣壓罐體積大，占地面積一般為幾十平米。而變頻調速式中的調速裝置占地面積僅為幾平米。由此可見變頻調速供水方式比氣壓罐供水方式將節省大量占地面積。在運行效果上，氣壓罐方式與調速式相比也存在著一定差距。氣壓罐方式的運行不穩定，突出表現在它的頻繁啟動。由于氣壓罐的調節容量僅占其總容積的1/31/6，因而每個罐的調節能力很小，只得依靠頻繁的啟動來保證供水，這樣將產生較大的噪聲，同時由于啟動過于頻繁，壓力不穩，加之硬啟動，電氣和機械沖擊較大，設備損壞很快。變頻調速式的運行十分穩定可靠，沒有頻繁的啟動現象，加之啟動方式為軟啟動，設備運行十分平穩，避免了電氣、機械沖擊。在小區供水中，而且由于調速式是經水泵加壓后直接送往用戶的，防止了的水質二次污染，保證了飲用水水質可靠。由此可見，變頻調速式供水系統具有節約能源、節省鋼材、節省占地、節省投資、調節能力大、運行穩定可靠的優勢，具有廣闊的應用前景和明顯的經濟效益與社會效益。隨著社會經濟的迅速發展，水對人民生活與工業生產的影響日益加強，人民對供水的質量和供水系統可靠性的要求不斷提高。把先進的自動化技術、控制技術、通訊及網絡技術等應用到供水領域，成為對供水系統的新要求。由于城市供水量不斷加大，對城市管網的實時監測提出了更高的要求。 變頻恒壓供水產生的背景和意義泵站擔負著工農業和生活用水的重要任務，運行中需大量消耗能量，提高泵站效率:降低能耗，對國民經濟有重大意義。我國泵站的特點是數量大、范圍廣、類型多、發展速度快，在工程規模上也有一定水平，但由于設計中忽視動能經濟觀點以及機電產品類型和質量上存在的一些問題等等原因，致使在技術水平、工程標準以及經濟效益指標等方面與國外先進水平相比，還有一定的差距。目前，大量的電能消耗在水泵、風機負載上，城鄉