1、 摘 要 本论文根据中国城市小区的供水要求，设计了一套基于 PLC 的变频调速恒压供水系统, 并利用组态软件开发良好的运行管 理界面。 变频恒压供水系统由可编程控制器、 变频器、 水泵机组、 压力传感器、工控机等构成。 本系统包含三台水泵电机，它们组成变频循环运行方式。采 用变频器实现对三相水泵电机的软启动和变频调速， 运行切换采 用“先启先停”的原则。压力传感器检测当前水压信号，送入 PLC 与设定值比较后进行 PID 运算，从而控制变频器的输出电压 和频率，进而改变水泵电机的转速来改变供水量，最终保持管网 压力稳定在设定值附近。通过工控机与 PLC 的连接，采用组态软 件完成系统监控， 实
2、现了运行状态动态显示及数据、 报警的查询。 关键词：变频调速,恒压供水，PLC，组态软件 目 录 1 绪论 .1 1.1 课题的提出 .1 1.2 变频恒压供水系统的国内外研究现状 .2 1.3 本课题的主要研究内容 .4 2 系统的理论分析及控制方案确定 .5 2.1 变频恒压供水系统的理论分析 .5 2.2 变频恒压供水系统控制方案的确定 .8 3 系统的硬件设计16 3.1 系统主要设备的选型 .16 3.2 系统主电路分析及其设计 .20 3.3 系统控制电路分析及其设计 .22 4 系统的软件设计25 4.1 系统软件设计分析 .25 4.2 PLC 程序设计27 5 结束语 33
3、参考文献 48 致 谢 .49 符号说明 输出功率 P 出水流量 Q 水压 H 水泵的转速 n f 表示电源频率 p 表示电动机极对数 s 表示转差率 UP f上限频率 LOW f下限频率 s P设定压力 f P反馈压力 1 绪 论 1.1 课题的提出 水和电是人类生活、生产中不可缺少的重要物质，在节水节能已成为 时代特征的现实条件下，我们这个水资源和电能源短缺的国家，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， 自动化程度较低，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，城市中各类小区建设发展十分迅速，同时 也对小区的基础设
4、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，也直接体现了小区物业管理水平的高低。 传统的小区供水方式有：恒速泵加压供水、气压罐供水、水塔高位水 箱供水、液力耦合器和电池滑差离合器调速的供水方式、单片机变频调速 供水系统等方式。 供水系统是国民生产生活中不可缺少的重要一环。传统供水方式占地 面积大，水质易污染，传统的供水方式普遍不同程度的存在浪费水力、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基建投资多，而最主要的缺点是水压不能保持恒 定，导致部分设备不能正常
5、工作。变频调速技术是一种新型成熟的交流电 机无极调速技术，它以其独特优良的控制性能被广泛应用于速度控制领域， 特别是供水行业中。由于安全生产和供水质量的特殊需要，对恒压供水压 力有着严格的要求，因而变频调速技术得到了更加深入的应用。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。 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尤为突出， 其优越性表现在：一是节
6、能显著；二是在开、停机时能减小电流对电网的 冲击以及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 2。 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提高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 具有重要的现实意义。 1.2 变频恒压供水系统的国内外研究现状 1.2.1 变频调速技术的国内外发展与现状 变频器的快速发展得益于电力电子技术、计算机技术和自动控制技术 及电机控制理论的发展。从 20 世纪 80 年代后半期开始，美、日、德、英 等发达国家的基于 VVVF 技术的通用变频器已商品化并广泛应用。在我国， 60%的发电量是通过电动机消耗掉的，因此如何利用电机调速技术进行电机 运行方式的改造以节约电能，一直受到国家和业界人士的重视。现在，我 国约有 200 家左右的公司、工厂和研究所从事变频调速技术的工作，但自 行开发生产的变频调速产品和国际市场上的同类产品
