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毕业设计(论文)--基于plc控制的恒压供水系统.doc
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2023-06-28
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毕业设计(论文)--基于plc控制的恒压供水系统.doc
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成人高等教育毕业设计(论文)
题 目:基于 PLC 控制的恒压供水系
统
专 业:电气工程自动化技术
班 级:
学 生:
指导教师:
年
1
摘要
随着我们国家社会和经济的发展,住房制度改革的不断深入,人们生活水平的不断
提高,城市建设发展十分迅速,同时也对基础设施建设提出了更高的要求。城市供水系
统的建设是其中的一个重要方面,供水的可靠性、稳定性、经济性直接影响到用户的正
常工作和生活,也直接体现了供水管理水平的高低。传统供水厂,特别是中小供水厂所
普遍采用的恒速泵加压供水方式存在效率较低、可靠性不高、自动化程度低等缺点,难
以满足当前经济生活的需要。随着人们对供水质量和供水系统可靠性要求的不断提高,
需要利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术,要求设计出高性能、高节能、能
适应供水厂复杂环境的恒压供水系统成为必然趋势。
本文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,提出不同的控制方案,通过研究和比较,得出结论:变频调速是一种优于
调压调速、机械调速等其他调速方式的方案,也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,它集微机控制技术、电力电子技术和电机传
动技术于一体,实现了工业交流电动机的无级调速,具有高效率、宽范围和高精度等特
点的结论。因此本文以采用变频器和 PLC 组合构成系统方式,逐步阐明如何实现水压恒
定供水得实现
[1]
。
最后,从分析恒压变频供水的可行性,改造的理论、技术、经济可行性等方面,确
定变频器的参数,设计变频主电路、变频电机的运行模式、控制模式及流程。
关键词:恒压供水,变频调速,PLC
2
ABSTRACT
With the development of China's social life, the deepening of housing reform,
the continuous improvement of living standards, rapid development of urban
construction, but also on a higher infrastructure demands,
The construction of urban water supply system is one important aspect of water
supply reliability, stability, economy directly affect the user's normal work
and life, but also directly reflects the level of water supply management,
Traditional water supply plant, in particular small and medium water plant widely
used by the constant speed pump pressure there is less efficient water supply,
reliability is not high, low automation shortcomings, can not meet the current
needs of economic life,
This paper highlights the energy supply system frequency control theory,
detailed analysis of the principle of variable frequency and constant pressure
water supply system, the composition of the structure and proposed a different
control scheme, through research and comparison, concluded that: a kind of
frequency control is better than surge speed, mechanical speed governor means
other programs, is also a benefit of today's international, highest performance,
most widely, the most promising of motor control technology , It combines
computer control technology, electric power electronics and motor drive
technology, and implementation of industrial variable speed AC motors with high
efficiency, wide range and high precision characteristics of the conclusions,
This article in combinations with frequency converter and PLC system step by step
to clarify how to achieve a constant water pressure was achieved,
Keywords: Constant pressure water supply, Frequency conversion speed,PLC
1
目录
1 概述 ..............................................................................................................................1
1.1 变频恒压供水产生的背景和意义..........................................................................1
1.2 变频供水系统应用范围 .........................................................................................2
1.3 变频供水系统的发展趋势 .....................................................................................3
1.4 本文主要内容 ........................................................................................................3
2 变频恒压供水系统构成及工作原理.............................................................................3
2.1 系统的构成 ............................................................................................................4
2.2 工作原理 ................................................................................................................6
2.3 变频恒压供水系统中加减水泵的条件分析 ..........................................................6
3 基于 PLC 的变频恒压供水系统设计与实现 .................................................................7
3.1 控制要求 ................................................................................................................7
3.2 变频器的选择与接线 .............................................................................................8
3.3 压力传感器的接线图 .............................................................................................9
3.4 系统中其他它元器件的选择 ...............................................................................10
3.5PLC 控制 I/O 口配置 .............................................................................................11
3.6 电气控制系统原理及线图 ...................................................................................12
3.6.3 基于 PLC 的变频恒压供水系统程序流程 .........................................................13
3.8 控制方式 ..............................................................................................................15
3.9 主要程序说明 ......................................................................................................15
4 结束语.........................................................................................................................21
致谢 ...............................................................................................................................22
参考文献........................................................................................................................23
1
1 概述
目前国内,除了高压变频供水系统,多数恒压供水变频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。以中小水厂供水环境来说,由于其包括了自来水生
产系统,其温湿度及腐蚀程度都大于常见小区和加压泵站,在水泵组搭配上、需要处理的信
号(如水质信号停机管理)也多于小区供水系统,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。
1.1 变频恒压供水产生的背景和意义
水是人们生活必不可少的重要组成部分,但由于近些年来,随着人们生活水平的提高,
楼房的层数也在不断的剧增。再加上受到输送管道和供水设施的影响,使居民的生活用水存
在着自来水管网压力不足的现象,尤其是供水高峰期的高层供水尤为突出,给人们的生活带来
了许多困扰。
以前为了解决用水难的问题,通常会在楼顶固定一个高位水箱,通过水箱的高度给水提
供一定压力,再供给用户使用。但这种方案明显非常落后,不仅投资大而且不利于房屋的维
护和抗震。上个世纪 80 年代后,气压供水逐渐替代了高位水箱供水。但这种供水方式依旧存
在很多缺陷。
气压供水所需要的设备的主要部件是压容器,其成本高,耗钢量大,结构复杂,而且水
泵功率较大,反复启动,不仅影响电网,耗费电力资源,而且严重缩短了水泵和电磁设备寿
命。尤其是气压供水水压变化较大,缩短了水网,阀门,水表的使用寿命。而水压过高会导
致水管爆裂,造成水资源的大量流失。而水压过低,则会造成用户供水不足或无法供水。对
于工业生产和特殊用途的供水而言,供水就更显得异常重要,例如在工业生产中如突然供水
不足或断水,就可能会对产品的安全卫生产生某些不良影响。而对于灭火水源来讲,供水不
足则更加致命,对人民的生命财产安全造成极大隐患。
面对这些问题,恒压供水的重要性已经不言而喻。本文的课题就是恒压供水控制器的设
计。该控制器通过检测水管中的水压得到的数据,通过对变频器输出频率的控制来调节水泵
电机的转速,使之形成一个闭环控制系统,可以令管网中的水压自动的保持在事先设定好的
压力值范围内
[3]
。当用户的用水量增加时,管网中的水压下降,恒压供水控制器通过加大变
频器的输出频率,从而使水泵转速加快,供水量相应增多,如果一台水泵不能满足用户的供
水量,那么则通过控制器加泵;当用户用水量减少时,管网中水压上升,控制器减小变频器
输出频率,使水泵转速降低,供水量减少,如水泵转速降到最低还高出所需供水量,则关闭
一台水泵。简单来说就是根据用户用水量的大小,通过恒压供水控制器对水泵的数量和转速
的控制,从而使用户无论用水量的多少,管网中的水压始终能保持在设定范围内。既满足了
用户供水量的要求,又不会是水泵空转,造成电能的浪费,同时避免了水箱造成的二次污染。
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