毕业论文---基于PLC的变频恒压供水系统的设计

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1、 基于 PLC 的变频恒压供水系统的设计 一、 课题简介 随着变频技术的发展和人们对生活饮用水品质要求的不断提高，变频恒压 供水系统以其环保、节能和高品质的供水质量等特点，广泛应用于多层住宅小区 及高层建筑的生活、消防供水中。变频恒压供水的调速系统可以实现水泵电机无 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 中如何充分利用专用变频器内置的各种功能，对合理设计变频恒压供水设备、降 低成本、保证产品质量等有着重要意义。变频恒压供水方式与过去的水塔或高位 水箱以及气压供水方式相比，不论是设备的投资，

2、运行的经济性，还是系统的稳 定性、可靠性、自动化程度等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着高可靠性、全数字化微机控制、多品种系列 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必然趋势。 变频恒压供水系统能适用生活水、 工业用水以及消防用水等多种场合的供水 要求，该系统具有以下特点: (1)供水系统的控制对象是用户管网的水压，它是一个过程控制量，同其他 一些过程控制量(如:温度、流量、浓度等)一样，对控制作用的响应具有滞后性。 同时用于水泵转速控制的变频器也存在一定的滞后效应

3、。 (2)用户管网中因为有管阻、水锤等因素的影响，同时又由于水泵自身的一 些固有特性，使水泵转速的变化与管网压力的变化成正比，因此变频调速恒压供 水系统是一个线性系统。 (3)变频调速恒压供水系统要具有广泛的通用性，面向各种各样的供水系统， 而不同的供水系统管网结构、用水量和扬程等方面存在着较大的差异，因此其控 制对象的模型具有很强的多变性。 (4)在变频调速恒压供水系统中，由于有定量泵的加入控制，而定量泵的控 制(包括定量泉的停止和运行)是时时发生的， 同时定量泵的运行状态直接影响供 水系统的模型参数，使其不确定性地发生变化，因此可以认为，变频调速恒压供 水系统的控制对象是时时变化的。 (5

4、)当出现意外的情况(如突然停水、断电、泵、变频器或软启动器故障等) 时，系统能根据泵及变频器或软启动器的状态，电网状况及水源水位，管网压力 基于 PLC 的变频恒压供水系统的设计 等工况点自动进行切换，保证管网内压力恒定。在故障发生时，执行专门的故障 程序，保证在紧急情况下的仍能进行供水。 (6)水泵的电气控制柜，其有远程和就地控制的功能和数据通讯接口，能与 控制信号或控制软件相连，能对供水的相关数据进行实时传送，以便显示和监控 以及报表打印等功能。 (7)用变频器进行调速，用调节泵和固定泵的组合进行恒压供水，节能效果 显著，对每台水泵进行软启动，启动电流可从零到电机额定电流，减少了启动电 流对电网的冲击同时减少了启动惯性对设备的大惯量的转速冲击， 延长了设备的 使用寿命。 二、方案拟定 图 2.1 供水流程简图 此次设计研究的对象是一栋楼房的供水系统。这栋楼有 10 层，由于高层楼 对水压的要求高，在水压低时，高层用户将无法正常用水甚至出现无水的情况， 水压高时将造成能源的浪费。如图 2.1 所示，是这栋小楼的供水流程。自来水厂 送来的水先储存的水池中再通过水泵加压送给用户。通过水