毕业论文：学生宿舍楼恒压供水电气控制系统设计.doc

南通航运职业技术学院 毕业设计（论文） 班级 机电3082 专业 机电一体化专业 题目学生宿舍楼恒压供水 电气控制系统设计 学生姓名 张井堂 指导教师 夏长凤 2010年12月02日 摘 要 变频器恒压供水系统是现代建筑中普遍采用的一种水处理系统。恒压供水的基本原理以及系统构成的基础，说明了可编程控制器（PLC）在恒压供水系统中所担任的角色。从系统的整体设计方案和实际需求分析开始，紧密的联系实际生活的需要。恒压供水保证了供水质量，以PLC为主机的控制系统丰富了系统的控制功能，提高了系统的可靠性。根据高校用水时间集中，用水量变化较大的特点，分析了校园原供水系统存在成本高，可靠性低，水资源浪费，管网系统待完善的问题。提出以利用自来水水压供水与水泵提水相结合的方式，并配以变频器、软启动器、PLC、压力传感器、液位传感器等不同功能等传感器，根据管网的压力，通过变频器控制水泵的转速，使水管中的压力始终保持在合适的范围。从而可以解决因楼层太高导致压力不足及小流量时能耗大的问题。另外水泵耗电功率与电机转速的三次方成正比关系，所以水泵调速运行的节能效果非常明显，平均耗电量较通常供水方式节省近四成。结合使用可编程控制器，可实现主泵变频，副泵软启动，具有短路保护、过流保护功能，工作稳定可靠，大大延长了电机的使用寿命。 关键词：PLC；变频器；传感器；恒压 目 录 摘 要 2 第一章 绪 论 7 1.1 恒压供水问题的提出 7 1.2 本课题设计的内容 8 1.2.1 恒压供水系统的选型 8 1.2.2 硬件系统的设计 8 1.2.3 软件系统的设计 8 1.3 设计要求 8 1.4 本课题设计的目的和意义 8 第二章 恒压供水系统的原理 10 2.1 变频器调速 10 2.1.1 变频器的工作原理 10 2.1.2 变频器的功能设置 11 2.2 系统控制方案 12 第三章 硬件系统的设计 14 3.1 可编程控制器（PLC）的选型 14 3.1.1 PLC的概述 14 3.1.2 PLC的选型 15 3.2 变频器的选型 15 3.3 水泵的选型 16 3.4 传感器的选型 16 3.5模数与数模转换 17 3.5 I/O分配表 17 3.6 外部接线图 17 3.7 PLC外部接线图 17 3.8 元器件明细表 18 第四章 软件系统的设计 19 4.1流程图 19 4.2 PLC梯形图 21 4.3 系统工作过程分析 35 4.4 故障处理 36 第五章 结论 37 参考文献 38 第一章 绪 论 1.1 恒压供水问题的提出 随着人们生活水平的提高与变频器技术的日益成熟和完善, 城市和城乡也有过去的水塔供水朝着恒压供水(无塔供水)的方向发展, 恒压供水的实现就是变频器技术和功能的应用。目前除了通用变频器外, 还有针对不同行业、不同领域生产的专用变频器, 因此变频器在工业和不同生产领域中应用越来越广泛。 变频调速恒压供水技术其节能、安全、供水高品质等优点，在供水行业得到了广泛应用。恒压供水调速系统实现水泵电动机无级调速，依据用水量的变化（实际上为供水管网的压力变化）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先进、合理的节能型供水系统。在实际应用中如何充分利用变频器内置的各种功能，对合理设计变频器调速恒压供水设备，降低成本、保证产品质量等有着重要意义。 而高校校园的供水和一般城市供水相比较则有些特殊。主要是由于校园内学生住宿区一般都较为集中，造成了学生宿舍、食堂的用水十分集中，且用水量较大。而其它建筑物如教室、实验室、教师住宿区等的用水量则相对较少。同时，用水的时间性强，一般在早上六点到八点，中午十一点到下午两点，下午五点到七点，晚上九点到十点四个时间段用水量最大，而其它时间则用水量一般。某高校的某区供水方式为：把城市自来水管网的水源取到蓄水池后，用水泵抽到校园内高位水池，再由高位水池向校园管网供水。这种方法的缺点是随着高校的扩招，学生人数显著增多，造成了经常性的供水不足，特别是学生宿舍和食堂最为明显，影响了学生和教师的正常生活秩序。同时该供水方式还存在如下问题： 供水成本高。由于校园内的用水全部单纯采用水泵供水，造成电能的极大浪费和机电设备的大量损耗。 供水可靠性低。由于水泵采用人工操作方式，高位水池的水位只能靠人为估计，而且高位水池离水泵房较远，无法做到准时开机和停机。会造成供水中断或出现高位水池水位过高而溢流，电能和水资源造成浪费。另外，如果蓄水池水位过低，还会造成水泵空转，导致电能浪费和机电设备的加速损耗。 水资源浪费。