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大学毕业论文-—基于plc恒压供水系统.doc
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大学毕业论文-—基于plc恒压供水系统.doc
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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。本系统采用PLC进行
逻辑控制,采用带PID功能的变频器进行压力调节,系统存在工作可靠,使
用方便,压力稳定,无冲击等优越性。
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。通过PLC、变频器、继电器、接触器控制水泵机组运行状态,实
现管网的恒压变流量供水要求。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、系统主管道水压的;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:可编程控制器变频器传感器
1
ABSTRACT
In 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. This system adopts PLC logic control, and transducer with PID
function to adjust the pressure, which presents many advantages, such as high
reliability, convenience in use, stability in pressure,and without impact.
The design is made of Programmable Logic controller,transducer, sensor,
low pressure control manufacture tank, etc. Through transducer and relay,
contactor control pumping unit running status, the pipe network achieves to the
requirement of constant pressure variable flow-rate water supply. 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.
Keyword:Programmable Logic controller Transducer
sensor
2
目录
1前言.................................................................................................................1
1.1供水系统发展过程及现状.....................................................................1
1.2供水系统的概述.....................................................................................2
1.2.1.变频恒压供水系统主要特点:.......................................2
1.2.3.恒压供水设备的主要应用场合:...................................2
1.2.4.恒压供水技术实现:............................................................3
2系统总体设计方案........................................................................................4
2.1系统设计方案.........................................................................................4
2.1.1系统控制要求................................................................................4
2.1.2控制方案........................................................................................4
2.1.3运行特征.........................................................................................5
2.1.4系统方案........................................................................................5
2.2可编程控制器(PLC)的特点及选型.......................................................7
2.2.1PLC特点及应用.............................................................................7
2.2.2可编程控制器的选型.....................................................................8
2.2.3.PLCCPM2A模拟量输入/输出单元...........................................12
2.3变频器选型及特点...............................................................................15
2.3.1ABB产品信息:...........................................................................15
2.3.2变频节能理论:...................................................................15
2.3.3.变频恒压供水系统及控制参数选择:........................16
2.3.4.变频恒压供水系统的优点及体现..........................................17
2.4远传压力表..........................................................................................18
2.4.1主要技术指标..............................................................................19
2.4.2结构原理.......................................................................................19
2.5系统控制流程设计............................................................................20
2.5.1系统组成及作用...........................................................................20
2.5.2系统运行过程..............................................................................20
3软件设计......................................................................................................23
3.1系统中检测及控制开关I/O分配....................................................23
3.2I/O地址及标志位分配表 ..........................................................25
3.3流程图..................................................................................................27
3.4程序设计:..........................................................................................28
4.结论..............................................................................................................43
致谢..............................................................................................................44
参考文献..........................................................................................................45
1
第一章前言
1.1供水系统发展过程及现状
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。以前大多采用传统的水塔、高位水
箱,或气压罐式增压设备,但它们都必须由水泵以高出实际用水高度的压
力来“提升”水量,其结果增大了水泵的轴功率和能量损耗。
自从变频器问世以来,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有着非常重要的意义。
新型供水方式与过去的水塔或高位水箱以及气压供水方式相比,不论
是设备的投资,运行的经济性,还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度
等方面都具有无法比拟的优势,而且具有显著的节能效果。恒压供水调速
系统的这些优越性,引起国内几乎所有供水设备厂家的高度重视,并不断
投入开发、生产这一高新技术产品。
目前该产品正向着高可靠性、全数字化微机控制,多品种系列化的方
向发展。追求高度智能化,系列标准化是未来供水设备适应城镇建设成片
开发智能楼宇、网络供水调度和整体规划要求的必然趋势。
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。虽然单泵产品系统
设计简易可靠,但由于单泵电机深度调速造成水泵、电机运行效率低,而
多泵型产品投资更为节省,运行效率高,被实际证明是最优的系统设计,
很快发展成为主导产品。
1
1.2供水系统的概述
1.2.1变频恒压供水系统主要特点:
1、
2、
3、
4、
节能,可以实现节电20%-40%,能实现绿色用电。
占地面积小,投入少,效率高。
配置灵活,自动化程度高,功能齐全,灵活可靠。
运行合理,由于是软起和软停,不但可以消除水锤效应,而
且电机轴上的平均扭矩和磨损减小,减少了维修量和维修费用,并且水泵
的寿命大大提高。
5、
由于变频恒压调速直接从水源供水,减少了原有供水方式的
二次污染,防止了很多传染疾病的传染源头。
6、
通过通信控制,可以实现无人值守,节约了人力物力。
1.2.2传统定压方式的弊病:
1、管理不便、因与大气连通易引起的管道腐蚀。
2.由于水箱内微生物、藻类孳生,还可能对系统造成二次污染,所以
每年定压水箱都需定期维护,并由卫生防疫部门检验。
3.定压水箱需占用较大空间,需要专门的地点来放置。
4.高位定压水箱系统的控制靠投入泵的台数来调节,但这种调节方式
不能做到供水量和用水量的最佳匹配,水泵长期偏离高效区工作,效率低
下。
5.系统频繁的起停泵,对水泵、电机及开关器件都会缩短使用寿命。
6.使用高位水箱供水,在系统流量较大时,管网压力会有较大的变化,
造成部分用户资用压头不够,出现诸如流量不足、冷热不均等情况。
7.在供水泵的选型上,设计人员为了提高系统安全系数,电机选型都
较大;在用水负荷较小或低区采用减压阀、节流孔板等来调节剩余水头时,
大量的能量消耗在阀上,都造成电能的浪费。
1.2.3恒压供水设备的主要应用场合:
1.高层建筑,城乡居民小区,企事业等生活用水。
2.各类工业需要恒压控制的用水,冷却水循环,热力网水循环,锅炉
补水等。
3.中央空调系统。
4.自来水厂增压系统。
2
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