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基于plc的楼宇恒压供水控制系统本科毕业论文.doc
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2023-07-01
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基于plc的楼宇恒压供水控制系统本科毕业论文.doc
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xx 科技大学本科生毕业论文
基于 PLC 的楼宇恒压供水控制系统设计
摘要:近年来,随着我国的社会主义市场经济的发展越来越快,人们对供水质量
和可靠性的要求不断提高;并且水资源的依赖程度也越来越高。然而传统的供水
系统普遍存在着一下缺点: 供水系统的自动化程度低、可靠性差、水电资源浪费
严重、供水效率低,同时,水泵长期高速运转后轴承可能发热磨损严重,将会影
响到水泵使用寿命,也使系统的维护工作变得更加复杂。本次设计是基于PLC恒
压供水系统,为了改善上述传统供水系统的缺陷,以恒定管网末端供水压力作为
目标,运用现代变频技术来实现恒压供水。本次设计的供水系统主要由PLC、变
频器、压力变送器、液位传感器、动力及控制线路、水泵以及整个过程的监控组
态系统组成,用户可通过实验设备控制柜面板上的指示灯和按钮、转换开关来控
制系统的运行。此系统能提升动态供水的可靠性和稳定性,真正做到了供水和用
水的动态平衡。
关键词:恒压供水;PLC;变频调速;OPC 监控组态系统
Design of Constant Pressure Water of Buildings
Supplying system Based on PLC
Abstract:In recent years , as China 's development of the socialist market economy,
faster and faster, it requires water to continuously improve the quality and reliability ;
and dependence on water resources is increasing. However, the prevalence of
conventional water supply system about disadvantages: low degree of automation of
water supply systems , poor reliability, hydropower serious waste of resources , low
water efficiency , while the high-speed operation long after the water pump bearings
may wear serious heat will affect the life of the pump , also makes system
maintenance work has become more complex. This design is based on PLC constant
pressure water supply system in order to improve the above-mentioned defects of
traditional water supply systems to the end of the pipe network water pressure
constant as the target , the use of modern technology to achieve frequency conversion
constant pressure water supply . The design of the water supply system consists of
PLC, inverter, pressure transmitters, level sensors , power and control lines , pumps
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and monitoring configuration system consisting of the entire process , the user can
control lights laboratory equipment incase board and buttons , switches to control the
operation of the system . This system can improve the reliability and stability of
dynamic water supply , water supply and truly dynamic equilibrium of water .
Key words : constant pressure water supply;PLC;frequency control of motor speed;
OPCconfiguration software
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第 1 章 绪 论
1.1 课题的提出
我国的“十一五计划”提出了节能减排,是我国未来发展的长远规划,是社
会主义发展的长远规划,是造福子孙后代,利国利民的一项伟大举措,节能减排
工作,利在当代,功在千秋,不仅关系到我国人民的生活质量,同时也与全世界
人民的生活息息相关
[7]
。
然而,当节水节能己成为时代特征的现实时,中国这个水资源和电能短缺的
国家,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,自动化程度低,水资源浪费严重。主要表现在用水高峰期,水供给量
常常低于需求量,出现水压降低供不应求的现象,而在用水低峰期,水供给量常
常高于需求量,出现水压升高供过于求的情况,此时将会造成能量的浪费,同时
有可能导致水管爆破和用水设备的损坏。在恒压供水技术出现以前,出现过不同
的供水方式。以下作就逐一分析。
(1) 一台恒速泵直接供水系统
这种供水方式,水泵从蓄水池中抽水加压直接送往用户,有的甚至连蓄水池
也没有,直接从城市公用水网中抽水,严重影响城市公用管网压力的稳定。这种
供水方式,水泵整日不停运转,有的可能在夜间用水低谷时段停止运行。这种系
统形式简单、造价最低,但耗电、耗水严重,水压不稳,供水质量极差。
(2) 恒速泵+水塔的供水方式
这种方式是水泵先向水塔供水,再由水塔向用户供水。此方式较之前者供水
压力比较稳定。但这种供水方式基建设备投资最大,占地面积也最大;水压不可
调,不能兼顾近期与远期的需要;而且系统水压不能随系统所需流量和系统所需
要压力下降而下降,故还存在一些能量损失和二次污染问题。而且在使用过程中,
如果该系统水塔的水位监控装置损坏的话,水泵不能进行自动的开、停,这样水
泵的开、停,将完全由人操作,这时将会出现能量的严重浪费和供水质量的严重
下降。
(3)射流泵十水箱的供水方式
这种方式是利用射流泵本身的独特结构进行工作,利用压差和来水管粗,出
水管细的变径工艺来实现供水,但是由于其技术和工艺的不完善,加之该方式会
出现有压无量(流量)的现象,无法满足高层供水的需要。
(4) 恒速泵十高位水箱的供水方式
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这种方式原理与水塔是相同的,只是水箱设在建筑物的顶层。高层建筑还可
分层设立水箱。占地面积与设备投资都有所减少,但这对建筑物的造价与设计都
有影响,同时水箱受建筑物的限制,容积不能过大,所以供水范围较小。一些动
物甚至人都可能进入水箱污染水质。水箱的水位监控装置也容易损坏,这样系统
的开、停,将完全由人工操作,使系统的供水质量下降能耗增加。
(5)恒速泵十气压罐供水方式
这种方式是利用封闭的气压罐代替高位水箱蓄水,通过监测罐内压力来控制
泵的开、停。罐的占地面积与水塔水箱供水方式相比较小,而且可以放在地上,
设备的成本比水塔要低得多。而且气压罐是密封的,所以大大减少了水质因异物
进入而被污染的可能性。但气压罐供水的方式也存在着许多缺点,在介绍完变频
调速供水方式后,再将二者作一比较
[14]
。
1.2 课题研究的背景及意义
由于以前采用的供水方式存在很多缺点。比如可靠性比较差,运行的效率普
遍不高,基本上没有实现自动化,已经跟不上飞速发展的经济建设脚步,势必逃
脱不了被淘汰的命运。
为了改变这一现状,提高其自动化是必由之路。以变频器为核心结合 PLC 组
成的控制系统具有高可靠性、强抗干扰能力、组合灵活、编程简单、维修方便和
低成本等诸多特点,这就使变频恒压供水系统集变频技术、电气技术、防雷避雷
技术、现代控制、远程监控技术于一体。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;同时系统具有良好
节能性,这在能量日益紧缺的今天尤为重要,所以研究设计该系统,对于提高企
业效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的现实意义。且具有广阔
的应用前景和明显的经济效益与社会效益。
1.3 国内外研究现状
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。在早期,由于
国外生产的变频器的功能主要限定在频率控制、升降速控制、正反转控制、起制
动控制、变压变频比控制及各种保护功能。应用在变频恒压供水系统中,变频器
仅作为执行机构,为了满足供水量大小需求不同时,保证管网压力恒定,需在变
频器外部提供压力控制器和压力传感器,对压力进行闭环控制。从查阅的资料的
情况来看,国外的恒压供水工程在设计时都采用一台变频器只带一台水泵机组的
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