恒压供水系统.docVIP

毕 业 设 计（论文） 题目：? ? ? 恒 压 供 水? ? ? ? 系部：电气工程与自动化 专业：机电一体化? ? ? 班级：机电A1003班? ? 姓名：曹 铮? ? ? ? ? 指导教师：宋 坤 伟 ? ? 山 西 职 业 技 术 学 院 目? 录 摘要 第一章 变频恒压供水产生的背景和意义 第二章 变频调速恒压供水系统的整体设计方案 2.1变频恒压供水控制系统的构成 2.2系统工作原理 第三章 变频调速恒压供水系统的硬件设计 3.1系统硬件组成 3.2? 可编程控制器(PLC)选型 3.3? 变频器选型 3.4水泵及其电动机的选型 3.5远传压力表选型 3.6 系统电路设计 3.6.1 系统主电路 3.6.2系统控制电路 3.6.3? PLC I/O分配 第四章 系统的软件设计 4.1 PID调节 4.1.1 PID调节原理 4.1.2 PID参数设置 4.1.3? PID设定值的调整 4.1.4? PID控制算法 4.2 系统运行主程序 4.3故障检测子程序 4.4数字PID子程序 4.5对外通讯子程序 第五章 结束语 参考文献 附录 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。本设计首先根据管网和水泵的运行特性曲线，阐明了供水系统的变频调速节能原理。接着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，采用变频器和PLC实现恒压供水和数据传输。然后用PID对系统中的恒压控制器进行设计，最后对系统的软硬件设计进行了详细的介绍，该变频恒压供水系统可运用于许多实际的供水控制系统中，并能够取得稳定可靠的运行效果和良好的节能效果。 关键词：可编程控制器（PLC）、变频器、PID控制器、继电器 、压力变送器 第一章 变频恒压供水产生的背景和意义 对于大多数采用供水企业来说，传统供水机泵存在日常运行费用太高，供水成本居高不下，单位供水的能耗偏大的问题，寻求供水与能耗之间的最佳性价比，是困扰企业的一个长期问题。目前各供水厂的供水机泵设计按最大扬程与最大流量这一最不利条件设计，水泵大多数时间在设计效率以下运行。导致电动机与水泵之间常常出现大马拉小车问题(如图1-1)。因此，如何解决供水与能耗之间的不平衡，寻求提高供水效率的整体解决方案，是各供水企业关心的焦点问题之一。所以研究设计基于PLC变频调速的恒定水压供水系统(简称变频调速恒压供水，如图1-2)，对于提高企业效率以及人民的生活水平，同时降低能耗等方面具有重要的现实意义。 ? ? ? ? 图1-1 传统供水机泵示意图? ? ? ? ? ? ? 图1-2 变频调速供水机泵示 第二章 变频调速恒压供水系统的整体设计方案 2.1变频恒压供水控制系统的构成 由于本设计的供水系统要适用生活水、工业用水以及消防等多种场合的供水，在此变频调速恒压供水系统中，主要由PLC、变频调速器、软启动器、压力变送器、水位传感器和现场的水泵机组一起组成一个完整的闭环控制系统。此外还包括空气开关、断路器、接触器和中间继电器等系统保护电器，实现对变频器、电机和PLC的有效保护，以及对电机的切换控制。PLC和变频器作为系统控制的核心，根据给水母管压力与压力设定值的偏差变化情况，自动控制给水泵的投人台数和电机转速，实现闭环自动调节恒压供水。其中控制参量的PID算法可消除控制参量的静态误差、突变、滞后等现象，缩短系统稳定的时间。 我们以三台水泵组成的供水系统为例，其原理框图如图2-1所示。 图2-1 变频调速恒压供水系统原理图 从2-1系统原理图，我们可以看出变频调速恒压供水系统由执行机构、信号检测、控制系统、人机界面、通讯接口以及报警装置等部分组成。 1、执行机构 执行机构是由一组水泵组成，它们用于将水供入用户管网，当水泵采用循环的控制方式时，P1，P2，P3既可以做调速泵，也可以做恒速泵，如果水泵采用固定的控制方式时，PI, P2，P3中只有一台可以调速泵，其余两台为恒速泵。 2、信号检测 在系统控制过程中，需要检测的信号包括水压信号、液位信号和报警信号: （1）水压信号:它反映的是用户管网的水压值，它是恒压供水控制的主要反馈信号。此信号是模拟信号，读入PLC时，需进行A/D转换。另外为加强系统的可靠性，还需对供水的上限压力和下限压力用电接点压力表进行检测。检测结果可以送给PLC，作为数字量输入。 （2）液位信号:它反映水泵的进水水源是否充足。信号有效时，控制系统要对系统实施保护控制，以防止水泵因空抽而损坏电机和水泵。此信号来自在安装于水源处的液位传感器。 （3）报警信号:它反映系统是否正常运行，水泵电机是否过载、