实验大楼恒压供水系统设计.doc

第II页辽宁科技大学毕业设计（论文）实验大楼恒压供水系统设计摘 要随着人民生活水平的日趋提高，新技术和先进设备的应用，使给供水设计得到了发展的机遇于是选择一种符合各方面规范、卫生安全而又经济合理的供水方式，对我们给供水设计带来了新的挑战 本设计恒压变频供水设备由PLC、变频器、传感器、低压电气控制柜和水泵等组成设备运行时,压力传感器不断将管网水压信号变换成电信号送入PLC,经PLC运算处理后,获得最佳控制参数,通过变频器和继电器控制元件自动调整水泵机组高效率地运行供水系统的监控主要包括水泵的自动启停控制、供水压力的测量与调节、系统主管道水压；系统水处理设备运转的监视、控制；故障及异常状况的报警等现场监控站内的控制器按预先编制的软件程序来满足自动控制的要求，即根据供水管的高低水压位信号来控制水泵的启停及进水控制阀的开关，并且进行溢水和枯水的预警等 文中详细介绍了所选PLC机、变频器、传感器的特点，各高级单元的使用及设定情况，给出了系统工作流程图、程序设计流程图及设计程序关键词 编程控制器；变频器；传感器 AbstractIn company with the improvement of people’s living standard, the application of new technique and advanced equipment provide a new development for the design of water supply. It is a challenge for us to select a way of water supply with high standard, secure and healthy, economical, and reasonable.The design is made of Programmable Logic controller ，transducer, sensor, low pressure control manufacture tank, etc. When the equipment on-the-fly, pressure gauge without intermission translates the pipe network hydraulic pressure signal to electrical signal enter microcomputer, and through microcomputer’ arithmetic processing, obtains optimal control parameter. The dam press beforehand made up software program came satisfaction self governing oblige，namely on the basis of high or low-water signal came control radial diffuser influent valve’s switch, and proceed overfull and low water’s grade from water tank and pond back of the monitor prime include radial diffuser automatism open cease dam , water level flow, man metric measuring and regulate；use water flow, displacement 'measure；water treatment equipment locomotive put in control；water quality detection；water conservation program control；malfunction and error state' enter grade up under observation back of the through the medium of transducer and bang-bang control component self-correcting pumping unit expeditiously running. Water works on site supervision in station.The paper mainly introduces the characters of the PLC, transducer, and sensor, the use of each high-quality unitary and design, and provides the flowchart of system work, program and design.Keywords rogrammable Logic controller；Transducer；sensor目 录摘　　要 IAbstract II第1章 绪论 11.1恒压供水系统的意义 11.2本文的研究目的 1第2章 恒压供水系统的基本组成 22.1恒压供水系统概述 22.2恒压供水系统示意图 22.3变频器的基本结构 32.4变频器的分类及工作原理 32.5 PID调节 4第3章 PLC概述 53.1 PLC的定义 53.2 PLC的构成 53.3 PLC的特点 73.4 PLC的工作原理 83.5 PLC的应用领域 10第4章 PLC在恒压供水系统中的应用 124.1控制系统设计 12 4.1.1控制系统要求 12 4.1.2系统功能 13 4.1.3系统硬件设计 14 4.1.4系统软件设计 174.2设备选型说明 21结 论 24致 谢 25参考文献 26附录A 27附录B 33第1章 绪论1.1 恒压供水系统的意义随着社会的发展和进步，城市高层建筑的供水问题日益突出。

一方面要求提高供水质量，不要因为压力的波动造成供水障碍；另一方面要求保证供水的可靠性和安全性针对这两方面的要求，这就要求一种新的供水方式，这里我们采用PLC控制的恒压供水系统城市水厂供水系统的水压要保持恒定，由于用水量的变化，供水水压必然波动，如何保证用水量波动时水压稳定是新、老水厂必须解决的问题，水厂供水的自动化改造日益重要恒压供水对某些工业生产过程用户也非常重要，如在某些生产过程中，若自来水供水因故压力不足或缺水，可能影响产品质量，严重时使产品报废或设备损坏因此，用水区采用恒压供水系统，具有重要的经济意义和社会意义1.2 本文的研究目的本文由可变程序控制器和变频调速恒压供水系统组成可编程序控制器（PLC）是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑元素、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出控制各种类型机械的生产过程而有关的外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计PLC是按集中输入、集中输出，周期性循环扫描的方式进行工作的采用电动机调速装置与可编程控制器(PLC)构成控制系统，进行优化控制泵组的调速运行，并自动调整泵组的运行台数，完成供水压力的闭环控制，在管网流量变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。

系统的控制目标是泵站总管的出水压力，系统设定的给水压力值与反馈的总管压力实际值进行比较，输入CPU运算处理后，发出控制指令，控制泵电动机的投运台数和运行变量泵电动机的转速，从而达到给水总管压力稳定在设定的压力值即将压力控制点测的压力信号(4－20ｍＡ)直接输入到变频器中，由变频器将其与用户设定的压力值进行比较，并通过变频器内置PID运算将结果转换为频率调节信号调整水泵电机的电源频率，从而实现控制水泵转速第2章 恒压供水系统的基本组成2.1恒压供水系统概述恒压供水的基本控制策略是:采用可编程控制器（PLC）与变频调速装置构成控制系统，进行优化控制泵组的调速运行，并自动调整泵组的运行台数，完成供水压力的闭环控制，即根据实际设定水压自动调节水泵电机的转速和水泵的数量,自动补偿用水量的变化，以保证供水管网的压力保持在设定值,既可以满足生产供水要求，还可节约电能，使系统处于可靠工作状态，实现恒压供水2.2恒压供水系统示意图 图2.1　恒压供水系统控制原理框图 　　变频调速恒压供水系统由变频器、泵组电机、供水管网、储水箱、智能PID调节器、压力变送器、PLC控制单元等部分组成，控制系统原理图如图1.1所示。

其中变频器的作用是为电机提供可变频率的电源，实现电机的无级调速，从而使管网水压连续变化，同时变频器还可作为电机软启动装置，限制电机的启动电流压力变送器的作用是检测管网水压智能PID调节器实现管网水压的PID调节PLC控制单元则是泵组管理的执行设备，同时还是变频器的驱动控制，根据用水量的实际变化，自动调整其它工频泵的运行台数变频器和PLC的应用为水泵转速的平滑性连续调节提供了方便水泵电机实现变频软启动, 消除了对电网、电气设备和机械设备的冲击，延长机电设备的使用寿命2.3变频器的基本结构通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交电的装置称作“变频器”变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的2.4变频器的分类及工作原理从结构上看，变频器可分为直接变频和间接变频两类间接变频器先将工频交流电源通过整流器变成直流，然后再经过逆变器将直流变换为可控频率的交流，因此又称它为有中间直流环节的变频装置或交－直－交变频器直接变频器将工频交流一次变换为可控频率交流，没有中间直流环节，即所谓的交－交变频器 变频器的工作原理就是把市电（380V或220V、50Hz）通过整流器变成平滑直流，然后利用半导体器件（GTO、GTR或IGBT）组成的三相逆变器，将直流电变成可变电压和可变频率的交流电，并采用输出波形调制技术，使得输出波形更完善。

　　 一般地说，当由一台变频器控制一台电动机时，只需使变频器的配用电动机容量与实际电动机容量相符即可当一台变频器同时控制两台电动机时，原则上变频器的配用电动机容量应等于两台电动机的容量之和但如在高峰负载时的用水量比两台水泵全速供水量相差很多时，可考虑适当减小变频器的容量，但应注意留有足够的容量 　　虽然水泵在低速运行时，电动机的工作电流较小但是，当用户的用水量变化频繁时，电动机将处于频繁的升、降速状态，而升、降速的电流可略超过电动机的额定电流，导致电动机过热因此，电动机的热保护是必需的对于这种由于频繁地升、降速而积累起来的温升，变频器内的电子热保护功能是难以起到保护作用的，所以应采用热继电器来进行电动机的热保护 　　在主要功能预置方面，最高频率应以电动机的额定频率为变频器的最高工作频率升、降速时间在采用PID调节器的情况下，升、降速时间应尽量设定得短一些，以免影响由PID调节器决定的动态响应过程如变频器本身具有PID调节功能时，只要在预置时设定PID功能有效，则所设定的升速和降速时间将自动失效2.5 PID调节PID是英文单词比例（Proportion），积分（Integr。