攀枝花学院本科毕业设计[基于plc的变频恒压供水系统]学生姓名：曲斌学生学号： 200810503053院（系）：电气信息工程学院年级专业： 08自动化指导教师：伍刚教授助理指导教师：唐老师副教授二〇一二年六月攀枝花学院本科毕业设计（论文）摘要摘要随着人民生活水平的日益提高，新技术和先进设备的应用，给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，对我们给供水设计构成了新的挑战。
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，系统有工作可靠，使用方便，压力稳定，无冲击等优越性。
变频恒压供水方式技术先进、水压恒定、操作方便、运行可靠、节约电能、自动化程度高，在泵站供水中可完成下列功能: (1)维持水压恒定；(2)控制系统可手动/自动运行；(3) 系统睡眠与唤醒。
当外界停止用水时，系统处于睡眠状态，直至有用水需求时自动唤醒；(4) 多台泵自动切换运行；(5)在线调整PID参数；(6)泵组及线路保护检测报警等。
关键词变频器，变频恒压供水，PLC攀枝花学院本科毕业设计（论文）ABSTRACTABSTRACTIn 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.Advanced technology and constant pressure water supply, water pressure constant, easy, reliable operation, saving energy, high degree of automation in the water supply pumping station to be completed by the following functions: (1) maintaining the pressure constant; (2) control system manual / Automatic operation; (3) system sleep and wake up. When the outside to stop water, the system is in sleep mode until a wake-up automatically when water demand; (4) multiple pump automatic switching operation; (5) On-line adjustment of PID parameters; (6) pump and line protection detection alarm.Key words inverter, VF constant pressure water supply, plc目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1 选题背景 (1)1.2选题意义 (2)1.3国内外在该方向的研究概况 (2)第2章系统总体分析和设计 (12)2.1系统概述2.2恒压供水系统的节能原理2.3变频恒压供水系统的组成及原理2.4变频恒压供水系统控制流程2.5 水泵切换条件分析第3章系统电路设计思路3.1 系统电路结构及原理图3.2 系统电路工作原理第4章器件的选型及介绍4.1.1 简介PLC的产生4.1.2 简介PLC的发展状况及其发展趋势4.1.3 简介PLC的应用领域4.1.4 PLC的工作过程4.1.5 PLC的选型4.1.6 PLC的I/O端口分配4.2.1 变频器的构成4.2.2 变频器的特点4.2.3 变频器的选型4.3压力传感器的接线图4.4 液位变送器的选型4.5元器件的选型第5章控制系统的软件设计5.1主程序流程图5.2系统程序自第1章绪论1.1选题背景压才能满足用水要求。
以前大多采用传统的水塔、高位水箱，或气压罐式增压等设备，但它们都必须由水泵以高出实际用水高度的压力来“增大”水量，其结果增大了水泵的轴功率和损耗。
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 年代初经历了一次质的飞跃。
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始终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。
伴随着电力电子技术的飞速发展，变频器的功能也越来越强大。
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重要的意义。
而随着我国社会经济的发展，人们生活水平的不断提高，以及住房制度改革的不断深入，各类小区建设发展十分迅速，同时也对小区的基础设施建设提出了更高的要求。
小区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、经济性直接影响到小区住户的正常工作和生活，也体现了小区物业管理水平的高低。
1.2选题意义传统的供水方式普遍在不同程度上存在浪费水力、电力资源；效率低；可靠性差；自动化程度不高等缺点，严重影响了居民的用水和工业系统中的用水质量。
目前的供水方式朝向高效节能、自动可靠的方向发展，变频调速技术以其显着的节能效果和稳定且可靠的控制方式，在风机、水泵、空气压缩机、制冷压缩机等高能耗设备上广泛应用，特别是在城乡工业用水的各级加压系统，居民生活用水的恒压供水系统中，变频调速水泵节能效果最为突出，其优越性表现在：一是节能显著；二是在开、停机时能减小电流对电网的冲击和对供水水压对管网系统的冲击；三是能减小水泵、电机自身的机械冲击损耗。
基于PLC和变频技术的恒压供水系统集变频技术、电气技术、现代控制技术于一体。
采用该系统进行供水可以增强供水系统的稳定性和可靠性，同时系统具有良好的节能性，这在能源日益紧缺的今天显得尤为重要，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、降低能耗等方面都具有重要的现实意义。
1.3国内外在该方向的研究概况目前在国内外变频调速恒压供水控制系统的研究设计中，对于能适应不同的用水场合，结合现代控制技术、网络和通讯技术同时兼顾系统的电磁兼容性(EMC)的变频但压供水系统的水压闭环控制的研究还不够。
因此，有待于进一步研究改善变频恒压供水系统，使其能更好的应用于生活、生产实践中。
采用变频调节以后，系统实现了软起动，电机起动电流从零逐渐增至额定电流，起动时间相应延长，对电网没有较大的冲击，减轻了起动机械转矩对于电机的机械损伤，有效地延长了电机的使用寿命。
这种调控方式以稳定水压为目的，各种优化方案都是以母管(市政来水管)进口压力保持恒定为条件。
实际上，给水泵站的出口压力允许在一定范围内变化。
因此这种调控方式缩小了优化范围，所得到的解为局部最优解，不能完全保证泵站始终工作在最优状态.变频调速是优于以往任何一种调速方式(如调压调速、变极调速、串级调速等)，是当今国际上一项效益最高、性能最好、应用最广、最具有发展前途的电机调速技术.它采用微机控制技术;电力电子技术和电机传动技术实现了工业交流电动机的无级调速，具有高效率、宽范围和高精度等优点。
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、维修方便和低成本低能耗等诸多优点。
第2章系统总体分析和设计2.1系统概述如图2.1所示，为该系统的供水流程。
图2.1 供水流程简图变频恒压供水方式与传统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、自动化程度等各方面都具有无法比拟的优势，而且具有显著的节能效果。
目前变频恒压供水系统正向高可靠性、全数字化微机控制、系列化的方向发展。
追求高度智能化、系列化、标准化，是未来供水设备适应城镇建设中成片开发、智能楼宇、网络供水调度和整体规划要求的趋势。
2.2恒压供水系统的节能原理在变频恒压供水系统中, 关键是对水泵的控制.泵的转速n 与流量Q、扬程H 及泵的轴功率N 的关系如下式：(1)泵用电动机驱动时,电动机功率P 可用下式表示:(2)式中:泵的流量Q 和扬程H 的关系曲线见图 2.2 . 曲线①、②分别对应转速n1 、n2( n1 > n2) 时的H - Q 特性曲线, 曲线③、④为管阻特性曲线. 当调节流量时, 通常采用调节阀门和变频调速两种方式.图2.2 泵的流量 Q 和扬程H 的关系曲线假设泵的额定工作点为N 点, 额定流量QN 为100 % ,此时轴功率P1 与图中QNNHN0 区域面积成正比.(1) 调节阀门法当流量从QN 减小到QA 时,采用调节阀门法, 管阻特性曲线从④切换至③, 扬程H 增大, 工作点由N 切换至 A. 此时轴功率P2 与图中QAHAA 0 区域面积成正比.(2) 变频调速法由式( 1) 可知,泵的流量Q 与转速n 成正比, 要将流量从QN 减小到QA 时,可将泵转速从n1 降至n2 , 工作点从N 切换至B, 扬程H 减小. 在同样流量QA 下, 轴功率P3 与图中QAHBB 0 区域面积成正比. 由图可知,P3 < P2 ,在同样流量QA 下, 采用调速法节省的轴功率与图中阴影部分( BAHAHB) 区域面积成正比, 节能效果非常明显.对于电机的转速,可用下式表示:式中: n—电机转速,r/ m in ;f —电源频率,H z ;p —电机极对数;s —转差率.因此,当调节泵的流量时, 通过改变频率调节电机速度,即采用变频调速法, 比采用调节阀门法节能.2.3 变频恒压供水系统的组成及原理图图2.3变频恒压供水系统控制流程图PLC控制变频恒压供水系统主要有变频器、可编程控制器、压力变送器和现场的水泵机组一起组成一个完整的闭环调节系统，该系统的控制流程图如图 2.3所示。