PLC在变频调速恒压供水系统中应用[毕业论文]

机械电子论文:PLC在变频调速恒压供水系统中应用含毕业论文

PLC在变频调速恒压供水系统中应用[毕业论文]

摘要：

众所周知，水是生产生活中不可缺少的重要组成部分，随着社会经济的飞速发展，城市建设规模的不断扩大，人口的增多以及人们生活水平的不断提高，对城市供水的数量、质量、稳定性提出了越来越高的要求。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，此时为了保证供水，机组通常处于超压状态运行，不但效率低、耗电量大将会造成能量的浪费，同时有可能使水管爆破和用水设备的损坏，引起供水中断。变频调速式供水系统其原理是通过安装在系统中的压力传感器将系统压力信号与设定压力值作比较，再通过控制器调节变频器的输出，无级调节水泵转速。使系统水压无论流量如何变化始终稳定在一定的范围内，从而克服由于采用单纯手动控制系统进行控制带来的控制不方便、控制系统对供水管网中压力和水位变化反应迟钝的问题，降低能源消耗和资源浪费，提高设备的可维护性和运行的可靠性。并且变频调速式供水系统具有节约能源、节省钢材、节省占地、节省投资、调节能力大、运行稳定可靠的优势，具有广阔的应用前景和明显的经济效益与社会效益。

本论文结合我国中小城市供水厂的现状，设计了一套基于PLC的变频调速恒压自动控制供水系统。变频调速恒压供水自动控制系统由可编程控制器、变频器、水泵电机组、压力传感器、时控开关等构成.系统采用三台变频器拖动三台电动机(10KW)的起动、运行与调速，其中一台为备用，另两台在高峰期间同时运行，低峰期间其中一台运行。

本文第一章主要讲述变频恒压供水系统产生的背景、意义、国内研究现状、PLC的基本功能以及本文研究的主要内容，第二章主要简述变频恒压供水系统， 第三章主要是系统的硬件设计，第四章主要是系统软件的设计。

该系统能够对供水过程进行自动控制，能够有效的降低能耗，保证了供水系统运行在最佳状况，提高生产管理水平。但是该系统只能用于小型的供水系统中，因为该系统的电机功率只有10KW,大功率电机的变频与工频之间的转换会存在电流的问题。

PLC in the Frequency Control Water Supply System Application

Abstract

Along with the rapid socio-economic development of cities, the scale of construction continues to expand, the increase in population and people's standard of living continues to improve, the city's water quantity and quality, Stability of the ever-increasing demands. China's medium and small cities in particular are old Waterworks water control system configuration is relatively backward , the main unit of control staffs rely on the manual. control process cumbersome, but unable to manually control the water pipes in the pressure and water level changes made in a timely manner appropriate response. To ensure water supply, Units are usually overpressure state operations, not only inefficient, power consumption, and distribution network in the long-running pressure, sun damage is also very serious.

This paper combines the small and medium-sized cities in China the status of water supply plant, Design of a PLC-based variable voltage and variable frequency control supply system. Frequency Converter automatic control system consists of programmable controllers, converters, motor pump group, pressure sensors, at the control switch components. Inverter system uses three traction motors three (10KW) starting, running and speed, Taiwan, for which a reserve, and the other two at the same time during peak periods, low peak period of one run.

In this paper, the first chapter focuses on the frequency constant pressure of the water supply system in the background, significance, researchers in the status quo, PLC as well as the basic functions of this paper, the main contents of the second chapter outlined the main frequency constant pressure water supply system, Chapter III is the hardware design, the fourth chapter is the main system software design.

The system can supply process control, can effectively reduce energy consumption, guarantee the operation of the water supply system in the best possible situation, improve production management level. However, the system could only be used for small-scale water supply systems, the system because of the electrical power is only 10 KW. High-power motor and the inverter frequency conversion between the current existence of the problem.

Key words：PLC;VVVF;Constant voltage supply;Frequency change jobs frequently;Control System

目 录

摘要．．．．．．．1
关键词．．．．．．．．1
Abstract．．．．．．．．．2
Key words．．．．．．．．．．2
1 绪论．．．．．．．．．．．．．．．．3
1.1 变频恒压供水产生的背景和意义．．．．3
1.2 变频调速技术的特点及应用．．．．．．．5
1.3 可编程序控制器的特点及应用．．．．．．．5
1.4 本文的主要研究内容．．．．．．．．．．7
2 变频恒压供水系统简介．．．．．．．．．．．8
2.1 供水系统的基本特性．．．．．．．．．．．8
2.2 变频调速的节能、调速原理．．．．．．．．．8
2.3 变频调速恒压供水工况分析与能耗机理分析 ．10
2.3.1 管路水力损失及性能曲线．．．．．．．．10
2.3.2 水泵工作点的确定和调节．．．．．．．．10
2.3.3 水泵变频调速节能分析．．．．．．．．．12
2.3.4 调速范围的确定．．．．．．．．．．．．．13
2.4 变频恒压供水系统的特点．．．．．．．．．13
3 变频调速恒压供水系统硬件的设计．．．．．15
3.2 系统的方案设计及工作过程．．．．．．．．15
3.3 控制系统硬件设计．．．．．．．．．．．．．17
3.3.1 主电路设计．．．．．．．．．．．．．．．17
3.3.2 时控开关,压力传感器,变频器的选型．．．．18
3.3.3 PLC配置．．．．．．．．．．．．．．．18
3.3.4 控制电路设计．．．．．．．．．．．．22
4 控制系统的软件设计．．．．．．．．．．．．24
4.1 控制系统主程序设计．．．．．．．．．．24
4.2 控制系统子程序设计．．．．．．．．．．．25
4.3 监控软件结构设计．．．．．．．．．．．．25
5 总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27
参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

1 绪论

1.1 变频恒压供水产生的背景和意义

近年来我国中小城市发展迅速，集中用水量急剧增加。据统计，从1990年到1998年，我国人均日生活用水量（包括城市公共设施等非生产用水）由175.7升增加到241.1升，增长了37.2%，与此同时我国城市家庭人均日生活用水量也在逐年提高。在用水量高峰期时供水量普遍不足，造成城市公用管网水压浮动较大。由于每天不同时段用水对供水压力的要求变化较大，仅仅靠供水厂值班人员依据经验进行人工手动调节很难及时有效的达到目的。这种情况造成用水高峰期时供水压力不足，用水低峰期时供水压力过高，不仅十分浪费能源而且存在事故隐患（例如压力过高容易造成爆管事故）。供水厂希望通过对原有系统的技术改造，提高生产过程的自动化水平。并在此基础之上配备相应的系统管理软件，改变传统的落后管理方式，使管理工作规范化，提高水厂的业务管理水平。由于水厂原有的供水控制系统是一个完全依靠值班人员手动控制的系统，所以对该系统技术改造的要求是在原有系统的基础进行，设计一套取水和供水的自动控制系统，克服由于采用单纯手动控制系统进行控制带来的控制不方便、控制系统对供水管网中压力和水位变化反应迟钝的问题，降低能源消耗和资源浪费，提高设备的可维护性和运行的可靠性，以达到降低自来水的生产成本和提高生产管理水平的目的。在变频恒压供水技术出现以前出现过其他供水方式，一下逐一进行分析：

(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。