《基于plc控制的变频恒压供水系统设计论文》.docVIP

PAGE 82 PAGE 83 0 引言 常规水泵大部分时间均在额定负荷下运行，特别是自来水厂和居民区生活供水，其设计均按最大用水负荷选择水泵，而每天24h用水负荷变化很大，在夜间用水量更少，采用变频恒压供水设备，可根据用水量的大小变化，自动调节水泵转速，同时确保供水压力恒定，可节约大量能源，延长设备使用寿命。 在PLC问世之前，工业控制领域中是继电器控制占主导地位。继电器控制系统有着十分明显的缺点：体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度慢、适应性差、尤其当生产工艺发生变化时，就必须重新设计、重新安装，造成时间和资金的严重浪费。为了改变这一现状，1968年美国最大的汽车制造商企业通用汽车公司(GM)，为了适应汽车型号不断更新的需求，一再激烈竞争的汽车工业中占据优势，提出要研制一种新型的工业控制装置来取代继电器控制装置，为此，特拟定了十项公开招标的技术要求。根据招标要求，1969年美国数字设备公司(DEC)研制出世界上第一台PLC(PDP-14型)，并在通用汽车公司自动装配线上试用，获得了成功，从而开创了工业控制新时代。 PLC的发展与计算机技术、半导体技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展息息相关，这些高新技术的发展推动了PLC的发展，而PLC的发展又对这些高新技术提出了更高、更新的要求，促进了它们的发展。 随着工业自动化水平的迅速提高，计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越高，种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得传统的工业控制软件已无法满足用户的各种需求。在开发传统的工业控制软件时，当工业被控对象一旦有变动，就必须修改其控制系统的源程序，导致其开发周期长；已开发成功的工控软件又由于每个控制项目的不同而使其重复使用率很低，导致它的价格非常昂贵；在修改工控软件的源程序时，倘若原来的编程人员因工作变动而离去时，则必须同其他人员或新手进行源程序的修改，因而更是相当困难。通用工业自动化组态软件的出现为解决上还实际工程问题提供了一种崭新的方法，因为它能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题，使用户能根据自己的控制对象和控制目的的任意组态，完成最终的自动化控制工程。 虽然PLC只有30多年的历史，但其发展势头迅猛，增长速度最快的工业控制器。PLC将向两个方向发展，一方面向着大型化的方向发展，另一方面向着小型化的方向发展。其中，大型化向着大存储容量、高速度、高性能、增加I/O点数方向发展。主要表现在： 1) 增强网络通信功能。 2) 发展智能模块。 3) 外部故障诊断功能。 4) 编程语言、编程工具标准化、高级化。 PID控制是最早发展起来的控制策略之一，由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于工业过程控制，尤其适时用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。而实际工业生产过程往往具有非线性、时变不确定性、难以建立精确的数学模型，应用常规PID控制其不能达到理想的控制效果；在实际生产现场中，由于受到参数整定方法繁杂的困扰，常规PID控制器参数往往整定不良，性能欠佳，对运行工况的适应性差。 针对这些问题，长期以来，人们一直在寻找PID控制器参数的自整定技术，以适应复杂的工况和高指标的控制要求。随着微处理器的发展和数字智能式控制器的实际应用，这种设想已变成了现实。同时，随着现代控制理论(诸如智能控制、自适应模糊控制和神经网络技术等)研究和应用的发展与深入，为控制复杂无规则系统开辟了了新途径。近年来，出现了许多新型PID控制器，对于复杂对象，其控制效果远远超过常规PID控制。 利用PLC、变频器以及PID控制的变频恒压供水能够节省占地面积，有益于环境保护，而且操作简单、维护方便、同时在最大程度上降低了电能的损耗和电机启停时对电网的影响，系统的建立是时间短抗干扰能力强，因此，PLC控制的变频恒压供水系统是现在化城市和生活小区供水较为理想的控制系统。 1 概述 1. 1　课题的背景和研究的意义 随着社会的飞速发展，人口的不断增长，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)有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( 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