基于AI808调节器与VisualBasic软件实现的恒压变频供水控制系统设计论文.doc

摘 要恒压供水是一项节能技术，它能根据用水量通过变频技术来调节电机的转速进而达到节约能源，降低运行成本，提高设备使用效率的目的通常电机是以工频工作，加入变频器后，通过压力变送器检测出供水管线中的压力（用水量与管线压力成反比）并调节水泵电机的运转频率来实现PID闭环控制本课题采用AI-808调节器与上位机Visual Basic设计的软件构成监控系统，系统的工作状态由上位机软件进行监控，并具有运行画面，实时曲线，历史曲线及报警功能关键词：Visual Basic；AI-808调节器；恒压变频供水AbstractAccording to the water consumption, constant pressure water supply system, a kind of energy-saving technology, can adjust the rotational speed of electric motor by converter technique in order to save energy, reduce operational cost and improve the efficiency of equipments. The electric motor usually works by power frequency. The pressure of water supply line (water volume is inversely proportionality to pipe line pressure) can be detected by pressure transmitter with frequency converter to adjust the operational frequency of pumping motor in order to realize the closed loop control of PID. The system developed by AI-808 regulator and Visual Basic, a software of upper computer, is applied to the monitoring system in this design. The operational status will be monitored by computer software with operational picture, real-time curve, historical curve, alarm function.Keywords: Visual Basic；AI-808 regulator；Constant pressure frequency conversion water supply目 录1 绪 论 11.1 本课题研究的内容 11.2 设计的目的和意义 11.3 国内外相关技术发展概况 22 总体设计 32.1方案论证 32.2设计思想 42.3可行性分析 53 系统的硬件设计 63.1变频器的选型设计 63.1.1变频器选型 63.1.2变频器介绍 63.1.3三菱S500变频器的基本接线图 73.2 调节器的选型设计 73.2.1调节器的选型 73.2.2 AI-808人工智能工业调节器 73.2.3调节器配线及控制面板使用说明 83.2.4 AI-808接线图及参数设置 93.3 压力变送器的选型设计 103.3.1 压力变送器选型 103.3.2 DBYG型硅扩散硅压力变送器介绍 104 系统的软件设计 114.1 系统通讯程序设计 114.1.1 AI-808调节器的通信协议 114.1.2 Visual Basic串口通讯程序设计 151.数据的接收 162.数据的发送 174.2 监控程序设计 194.1.1 Visual Basic软件介绍 194.1.2上位机监控软件设计 201.实时监控 202.参数设置 243.历史曲线 254.2 数据库设计 294.2.1 Microsoft Access数据库介绍 294.2.2 Access2000数据库设计 295 调试过程 305.1 监控程序调试 305.1.1 通讯调试 301.研究AIBUS通讯协议 302.设计通讯控制系统 305.1.2 曲线绘制的调试 305.2 系统运行参数调试 31结 论 32结束语 33参考文献 34致 谢 35附录Ⅰ 系统硬件接线图 36附录Ⅱ 程序清单 37附录Ⅲ 程序界面 58I1 绪 论1.1 本课题研究的内容本课题设计一个恒压变频供水控制系统。

系统使用AI-808智能仪表作为控制系统的调节器，三菱S500变频器控制转速的电机作执行器，压力传感器做压力 信号采集构成一个闭环的PID控制系统被控对象是管网，被控参数是管网水压整个系统的运行状态由上位机Visual Basic软件设计的监控程序进行监控监控程序通过与AI-808调节器通讯读取系统运行参数，并将系统当前运行状态绘制成实时曲线显示在上位机的监控界面同时监控程序还可以对AI-808调节器的参数进行设置，以对系统的运行状态进行调整1.2 设计的目的和意义在水利用过程中，供水设备是其必不可少的工具一般规定城市管网的水压只保证6层以下楼房的用水，其余上部各层均须提升水压才能满足用水要求传统的方法是水塔、高位水箱或气压罐式增压设备，其设备一次投资费用高，并且必须由水泵高于实际用水高度的压力来提升水量，其结果往往增大了水泵的轴功率和能量损耗，在使用这些传统的供水方式，还容易造成水的二次污染使用传统的供水方式，用户用水的多少是经常变动的，因此供水不足或供水过剩的情况时有发生而用水和供水的平衡集中反映在供水的压力上，即用水多但同时供水少，则压力低；用水少而供水多，则压力大保持供水压力的恒定，可使供水和用水之间保持平衡，即用水多时用水也多，用水少时用水也少，从而提高了供水的质量。

恒压供水是指在供水网中用水量发生变化的时候，出口压力保持不变的供水方式供水网系出口压力值是根据用户需求确定的，所以恒压变频供水可以达到节约资源，提高供水质量的要求恒压供水系统对于某些工业或特殊用户也是非常重要的例如在某些生产过程中，若自来水供水因故压力不足或短时断水，可能影响产品质量，严重时使产品报废和设备损坏又如发生火灾时，若供水压力不足或或无水供应，不能迅速灭火，可能引起重大经济损失和人员伤亡所以某些用水区采用恒压供水系统，具有较大的经济和社会意义1.3 国内外相关技术发展概况变频调速恒压供水技术以其节能、安全、供水高品质等优点，得到了广泛应用恒压供水调速系统可依据用水量的变化(实际上为供水管网的压力变化)自动调节系统的运行参数，保持水恒定以满足用水要求，是当今先进、合理的节能型供水系统，在短短的几年内、调速恒压供水系统经历了一个逐步完善的发展过程，早期的单泵调速恒压系统逐渐为多泵系统所代替，投资更为节省，运行效率提高，成为主导产品自从通用变频器问世以来，变频调速技术在各个领域得到了广泛的应用变频调速恒压供水设备以其节能、安全、高品质的供水质量等优点，使我国供水行业的技术装备水平从90年代初开始经历了一次飞跃。

恒压供水调速系统实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求，是当今最先进、合理的节能型供水系统，在实际应用中得到了很大的发展随着电力电子技术的飞速发展，变频器的功能也越来越强充分利用变频器内置的各种功能，对合理设计变频调速恒压供水设备，降低成本，保证产品质量等方面很有潜力2 总体设计2.1方案论证恒压变频供水是较为理想和先进的首先恒压变频供水保证出水压力不变，根据用水量大小进行变频供水，既节约电能，又保证水泵软启动（对电网电压冲击不大），延长了水泵寿命目前,就恒压变频给水而言，归结起来可采用以下几种方法:（1）压力变送器、单片机与变频器形成控制回路压力变送器检测管网中的压力，通过控制系统的A/D转换电路传给单片机，单片机根据管网压力来控制变频器的输出，来控制水泵的转速，以达到控制供水流量的目的这种控制方式控制器体积小，成本底，可以用于一些特殊场合，比如说现场空间小，并且需求量大的场合但是它的缺点也是显而易见的，单片机抗干扰能力差，系统稳定性不高，程序修改麻烦，所以现在使用单片机做控制器的恒压变频给水系统普及性很低2）压力变送器、PLC控制器与变频器形成控制回路。

压力变送器检测管网中的压力，通过A/D模块传给PLC控制器，PLC控制器根据管网中的压力来控制变频器的输出，来控制水泵的转速，达到控制供水流量的目的，同时使用组态软件对系统参数进行实时监控目前这种方式主要应用于集中供水对于一、二层是商业群房，群房上建有多幢住宅的建筑，目前较多采用此种供水方案一般设计有地下生活水池一座，集中恒压变频供水，不设屋顶水箱主水泵一般有三台，二开一备自动切换，副泵为一般为一小流量泵，夜间用水量小时主泵自动切换到副泵，以维持系统压力基本不变这种方式是目前国内外普遍采用的方法该系统供水采用变频泵循环方式，以“先开先关”的顺序关泵，工作泵与备用泵不固定死这样，既保证供水系统有备用泵，又保证系统泵有相同的运行时间，有效地防止因为备用泵长期不用发生锈死现象，提高了设备的综合利用率，降低了维护费用同时它的控制参数可调，可引入PID调节方式，反应快，并且PLC控制器的抗干扰能力强，系统稳定性高但是PLC与组态软件的成本太高，整个系统性价比不高，不适合小型用户使用3）压力变送器、AI-808人工智能工业调节器与变频器形成控制回路压力变送器将检测的网管压力传给智能仪表，智能仪表根据系统当前的参数换算出相应的输出值，将输出值输入变频器，以控制水泵的转速，达到控制管网水流量的目的，同时在上位机使用Visual Basic设计的监控软件对系统进行实时监控。

使用AI-808调节器做控制器有一个显著的特点，在系统设计时，由于AI-808调节器具有先进的智能调节算法，所以不需要设计PID算法，并且AI-808调节器本身具有A/D、D/A转换模块，不需要系统再设计单独的A/D、D/A转换电路或设备在系统运行时只需要对智能仪表的参数进行修改就可以对系统进行控制同时AI-808调节器具有完善的通讯功能，可以与上位机进行通讯，因此可在上位机中通过软件对智能仪表的参数进行修改，还可对系统进行实时监控使用Visual Basic设计上位机监控软件可以大大的减少系统设计成本，并且其灵活性也大于使用组态软件设计的监控软件通过以上方案的对比分析，第三种方案除了系统成本优于其他方案，其灵活性、系统的简洁性也优于其他方案，因此本课题使用第三种方案设计系统2.2设计思想按照课题要求，本系统使用压力变送器检测供水管线中的压力，调节水泵电机的运转频率来实现PID闭环控制水泵电机的运转频率由变频器输出，频率的高低由AI-808调节器控制压力变送器的电流信号通过转换变成电压信号后传入AI-808调节器，AI-808调节器根据当前的输入值与给定值的关系，按照系统的参数值，输出相应的调节值给变频器，变频器再根据输入值输出相。