[信息与通信]基于PLC的高楼恒压供水系统设计.doc

辽宁科技大学毕业设计 第I页基于PLC的高楼恒压供水系统设计摘 要 本文首先根据管网和水泵的运行特性曲线，阐明了供水系统的变频调速节能原理；具体分析了变频恒压供水的原理及系统的组成结构，通过研究和比较，得出结论:变频调速是当今国际上一项效益最高、性能最好、应用最广、最有发展前途的电机调速技术因此本文以采用变频器和PLC 组合构成系统的方式，以某居民小区水泵电动机控制系统为对象，逐步阐明如何实现水压恒定供水进行了控制系统的主电路设计，控制电路设计对输入输出点进行了统计，共有10个输入输出点，根据PLC的选型原则，设备选用了在生产中应用最为广泛的西门子公司生产的S7-200系列(CPU222)的PLC和MM430泵类专用的变频器，利用变频器的本身自有的软启动功能实现水泵电机的启动在控制过程中，电控系统由S7-200完成，PID控制由变频器的内置PID控制方式完成，根据控制系统软硬件设计和控制要求，结合变频器的功能参数表预置了相关的参数在介绍了PLC的编程方法的基础上，选用了适合初学者的逻辑代数编程，写出了恒压变频供水的逻辑代数，并设计了梯形图，结果表明了设计程序的正确性。

关键词：恒压供水，变频调速，PLC，设计，仿真Tall Building Constant Pressure Water Supply System Based on PLCAbstractIn this paper, pipe network and pumps under the operation of the curve, clarify the water supply system for energy-saving Frequency Control Principle; specific analysis of the frequency of the principle of constant pressure water supply system and the composition of the structure, through research and comparison, concluded: Frequency Control is the highest international one-effectiveness, performance, the best and most widely, the most The future development of the Motor technology. Therefore this paper to adopt the PLC and inverter combination of a systematic approach to a small residential area pump motor control system for the targe.A control system for the main circuit design, control circuit design. The input and output points to the statistics, a total of 13 input and output, the PLC in accordance with the principle of selection, equipment selection in the production of the most widely produced by Siemens S7-200 series (CPU222) of the PLC and pumps for MM430 The converter, In the control process, the electronic control system completed by the S7-200, PID control by the converter built-in PID control manner, in accordance with control system software and hardware design and control requirements, combining the functions of converter table preset parameters of the relevant parameters .Key words：Constant pressure Water Supply ，Variable velocity Variable frequency，PLC，Design，Simulation摘 要 IAbstract II1 绪论 51.1 引言 51.2 本课题产生的背景和意义 61.3 变频恒压供水的现况 61.3.1 国内外变频供水系统现状 61.3.2 变频供水系统应用范围 71.4 本人的主要工作 72 系统的理论分析及控制方案确定 82.1 变频恒压供水系统的理论分析 82.1.1 电动机的调速原理 82.1.2 变频恒压供水系统的节能原理 82.2 恒压供水系统的能耗分析 113 变频恒压供水控制系统硬件的设计 133.1 变频恒压供水控制系统的构成方案 133.2 变频恒压供水系统的控制方案 143.3 供水设备的选择原则 143.4 参数的计算与供水设备选型 173.4.1水泵的参数计算与型号的选择 173.4.2 变频器的选择 173.4.3 压力传感器的选择 193.5 PLC的选型 193.5.1 PLC选型的基本原则 193.5.2 I/O点的分配 193.6 系统硬件线路设计 203.7 PID参数的预置 234 变频恒压供水控制系统软件的设计 264.1 常用编程方法 264.1.1 经验设计法 264.1.2 翻译设计法 264.1.3 逻辑代数设计法 274.2 编程软件的简单介绍 294.3 恒压供水系统梯形图的设计 30总 结 34致 谢 35参考文献 36附 录 37附录A 初始化程序及PID中断程序梯形图 37 辽宁科技大学毕业设计 第23页1 绪论1.1 引言水是生命之源，人类生存和发展都离不开水。

在通常的城市及乡镇供水中，基本上都是靠供水站的电动机带动离心水泵，产生压力使管网中的自来水流动，把供水管网中的自来水送给用户但供水机泵供水的同时，也消耗大量的能量，如果能在提高供水机泵的效率、确保供水机泵的可靠稳定运行的同时，降低能耗，将具有重要经济意义我国供水机泵的特点是数量大、范围广、类型多，在工程规模上也有一定水平，但在技术水平、工程标准以及经济效益指标等方面与国外先进水平相比，还有一定的差距随着社会经济的迅速发展，人们对供水质量和供水系统的可靠性要求不断提高衡量供水质量的重要标准之一是供水压力是否恒定，因为水压恒定于某些工业或特殊用户是非常重要的，但是用户用水量是经常变动的，因此用水和供水之间的不平衡的现象时有发生，并且集中反映在供水的压力上：用水多而供水少，则供水压力低；用水少而供水多，则供水压力大保持管网的水压恒定供水，可使供水和用水之间保持平衡，不但提高了供水的产量和质量，也确保了供水生产以及电机运行的安全可靠性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利用变频技术与自动控制技术相结合，在中小型供水企业实现恒压供水，不仅能达到比较明显的节能效果，提高供水企业的效率，更能有效保证从水系统的安全可靠运行.变频 恒 水 压供水系统集变频技术、电气传动技术、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靠性，方便地实现供水系统的集中管理与监控;同时可达到良好的节能性，提高供水效率所以设计基于变频调速的恒定水压供水系统(简称变频恒压供水，如图1.2)，对于提高企业效率以及人民的生活水平，同时降低能耗等方面具有重要的现实意义 图1.1 传统供水机示意图 图1.2 变频供水机示意图1.2 本课题产生的背景和意义我国长期以来在市政供水、高层建筑供水、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1.3 变频恒压供水的现况1.3.1 国内外变频供水系统现状变频恒压供水是在变频调速技术的发展之后逐渐发展起来的。

目前国外的恒压供水系统变频器成熟可靠，恒压控制技术先进国外变频供水系统在设计时主要采用一台变频器只带一台水泵机组的方式这种方式运行安全可靠，变压方式更灵活此方式的缺点必是电机数量和变频的数量一样多，投资成本高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、控制要求低的变频供水领域，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但在大功率大容量变频器上，国产变频器有待于进一步改进和完善1.3.2 变频供水系统应用范围变频恒压供水系统在供水行业中的应用，按所使用的范围大致分为三类:(1) 小区供水(加压泵站)变频恒压供水系统这类变频供水系统主要用于包括工厂、小区供水、高层建筑供水、乡村加压站，特点是变频控制的电机功率小，一般在135kW以下，控制系统简单由于这一范围的用户群十分庞大，所以是目前国内研究和推广最多的方式2) 国内中小型供水厂变频恒压供水系统这类变频供水系统主要用于中小供水厂或大中城市的辅助供水厂这类变频器、电机功率在135kV～320kW之间，电网电压通常为220V或380V。

受中小水厂规模和经济条件限制，目前主要采用国产通用的变频恒压供水变频器3) 大型供水厂的变频恒压供水系统这类变频供水系统用于大中城市的主力供水厂，特点是功率大(一般都大于320kW)、机组多、多数采用高压变频系统这类系统一般变频器和控制器要求较高，多数采用了国外进口变频器和控制系统目前，国内除了高压变频供水系统，多数变频供水系统均声称只要改变容量就可以通用于各种供水范围，但在实际运用中，不同供水环境对变频器的要求和控制方式是不一致的，大多数变频器并不能真正实现通用所以在部分条件复杂的中小水厂，采用通用的恒压供水变频系统并不能完全满足实践要求，现部分中小水厂已认识到这一情况，并针对实际情况对变频恒压供水系统加以改进和完善[1][2][3][4]1.4 本人的主要工作本课题主要通过研究PLC来控制变频器实现恒压供水，通过设计熟悉了PLC的工作原理，编程原理以及编程方法进行了控制系统的主电路设计、控制电路设计，系统的控制设备选用S7-200系列的PLC（CP。