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基于plc的楼宇恒压供水系统设计本科论文.doc
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2023-07-10
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基于plc的楼宇恒压供水系统设计本科论文.doc
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变频器恒压供水系统设计
摘 要
随着社会经济的迅速发展,人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高,再加
上目前能源紧缺,利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术,设计高性能、高节
能、能适应不同领域的恒压供水系统成为必然趋势。
本设计是针对居民生活用水/消防用水而设计的。由变频器、PLC 组成控制系统,调节水
泵的输出流量。电动机泵组由三台水泵并联而成,由变频器或工频电网供电,根据供水
系统出口水压和流量来控制变频器电动机泵组之间的切换及速度,使系统运行在最合理
的状态,保证按需供水。
本文介绍了采用 PLC 控制的变频调速供水系统,由 PLC 进行逻辑控制,由变频器进
行压力调节。通过 PLC 控制变频与工频切换,实现闭环自动调节恒压供水。运行结果表
明,该系统具有压力稳定,结构简单,工作可靠等优点。
关键词: 恒压供水,PLC(可编程序控制器),变频器,变频调速。
I
目 录
1 绪论 ...............................................................................................................................................................1
1.1 变频器恒压供水产生的背景和意义 ............................................................................................1
1.2 变频恒压供水系统理论分析 ...........................................................................................................1
1.2.1 变频恒压供水系统节能原理 ...............................................................................................1
1.2.2 变频恒压控制理论模型 ......................................................................................................2
1.3 恒压供水控制系统构成 ...................................................................................................................3
2 变频恒压供水系统设计 ............................................................................................................................4
2.1 设计任务及要求 ..............................................................................................................................4
2.2 系统主电路设计 ............................................................................................................................5
2.3 系统工作过程 ................................................................................................................................6
3 器件的选型及介绍 ....................................................................................................................................7
3.1 变频器简介 ....................................................................................................................................7
3.1.1 变频器的基本结构与分类 ................................................................................................7
3.1.2 变频器的控制方式 ............................................................................................................7
3.2 变频器选型 ....................................................................................................................................8
3.2.1 变频器的控制方式 ............................................................................................................8
3.2.2 变频器容量的选择 ............................................................................................................9
3.2.3 变频器主电路外围设备选择 ..........................................................................................11
3.3 可编程控制器(PLC) ....................................................................................................................13
3.3.2 PLC 的工作原理 ...............................................................................................................14
3.3.3 PLC 及压力传感器的选择 ...............................................................................................14
4 PLC 编程及变频器参数设置 ...................................................................................................................15
4.1 PLC 的 I/O 接线图 .........................................................................................................................15
4.2 PLC 程序 .......................................................................................................................................15
5.系统安装 ....................................................................................................................................................19
5.1 PLC 安装位置确定 .........................................................................................................................19
5.2 变频器的安装 ................................................................................................................................19
5.2.1 变频器的安装环境 ............................................................................................................19
5.2.2 安装方式 ............................................................................................................................19
5.3 变频器和电机的距离确定电缆和布线方法 ................................................................................20
5.4 系统安装图 .....................................................................................................................................20
6.设计预期与结果分析 ................................................................................................................................21
6.1 设计预期 .........................................................................................................................................21
6.2 结果分析 .........................................................................................................................................21
参考文献 ........................................................................................................................................................22
致谢 ................................................................................................................................................................23
附录 ................................................................................................................................................................24
II
1
1 绪论
1.1 变频器恒压供水产生的背景和意义
1.1.1 供水方案的确定
众所周知,水是生产生活中不可缺少的重要组成部分,在节水节能己成为
时代特征的现实条件下,我们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。
主要表现在用水高峰期,水的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,水的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,出现过许多供水方式。以下就逐一分析。(选择较多,
挑几个就行不必全部摘取)
(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。水塔的合理高度是要
求水塔最低水位略高于供水系统所需要压力。水塔注满后水泵停止,水塔水位低
于某一位置时再启动水泵。水泵处于断续工作状态中。这种供水方式,水泵工作
在额定流量额定扬程的条件下,水泵处于高效能区。这种方式显然比前种节电,
其节电率与水塔容量、水泵额定流量、用水不均匀系数、水泵的开、停时间比、
开/停频率等有关。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
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