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基于PLC和变频器的恒压供水自动控制系统设计毕业论文 目 录 摘 要 I Abstract II 第一章 引 言 4 1.1 变频恒压供水产生的背景及研究意义 4 1.2 变频恒压供水系统的国内外研究现状 8 1.3 变频恒压供水系统的发展前景 9 1.4 课题来源及本文的主要研究内容 10 1.4.1 课题来源 10 1.4.2 主要研究内容 10 第二章 变频恒压供水自动控制系统简介 12 2.1 供水系统的基本特性 12 2.2 恒压供水系统的基本构成与原理简介 13 2.3 变频调速的节能原理 14 2.3.1 变频节能 14 2.3.2 功率因素补偿节能 19 2.3.3 软启动节能 19 2.3.4 多泵并联恒压供水节能 19 2.4 水泵运行方式的选择 21 2.4.1 变频循环方式切换 21 2.4.2 变频固定方式切换 22 2.5 多泵并联变频恒压供水系统相关问题研究 23 2.5.1 变频泵与固定泵容量配比问题 23 2.5.2 多泵并联供水系统中电机的供电源切换问题研究 24 2.6 变频恒压供水系统的特点 26 2.7 本章小结 27 第三章 变频恒压供水自动控制系统的总体方案设计 28 3.1 变频恒压供水自动控制系统工作原理简述 28 3.2 变频恒压供水常用实现方法介绍 29 3.2.1 PID控制法 29 3.2.2 模糊控制法 29 3.2.3 自适应控制法 29 3.3 变频恒压供水系统控制方式简介 30 3.3.1 全自动变频恒压控制方式 30 3.3.2 全自动工频运行方式 31 3.4 恒压供水系统总体概况介绍 32 3.5 本章小结 34 第四章 变频调速恒压供水系统硬件设计 35 4.1 功能设定 35 4.2 总体结构关系和工作流程的简单介绍 36 4.2.1 总体结构关系介绍 36 4.2.2 工作流程简介 37 4.3 系统硬件设计 38 4.3.1 主电路设计 38 4.3.2 控制电路设计 39 4.3.3 信号检测 40 4.3.4 系统工作过程详细分析 41 4.4 主要设备选取 42 4.4.1 PLC的选取 42 4.4.2 变频器的选取 43 4.4.3 变送器的选取 43 4.5 本章小节 44 第五章 变频调速恒压供水系统软件设计 45 5.1 变频恒压供水系统中的PID调节 45 5.1.1 PID控制算法及特点 46 5.1.2 PID参数整定的相关原则 49 5.1.3 变频器参数设置及原理分析 50 5.2 PLC配置 58 5.2.1 S7-200型PLC的特点 58 5.2.2 PLC的开关量输入输出点 58 5.2.3 PLC在该系统中的功用 59 5.2.4 PLC程序设计 60 5.3 本章小节 61 总结 62 参考文献 65 附录 67 致谢 72 引 言1.单台泵的直接供水系统 在这种供水方式中，水泵从蓄水池中抽水加压后直接送往用户，有的甚至连蓄水池也没有，直接从城市公用水网中抽水，严重影响城市公用水网压力的稳定。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。 2.恒速泵加水塔的供水方式 这种方式是水泵先向水塔供水，再由水塔向用户供水。水塔的合理高度是使水塔最低水位略高于系统所需压力。水塔注满后水泵停止，水塔水位低于某一位置时再启动水泵。水泵处于断续工作状态中。这种供水方式的水泵工作在额定流量、额定扬程的条件下，水泵效率处于高效区。这种方式显然比前一种节电，其节电率与水塔容量、水泵额定流量、用水不均匀系数、水泵的开停时间比、开停频率等有关，供水压力比较稳定。但这种供水方式基建设备投资最大，占地面积也最大，水压不可调，不能兼顾近期与远期的需要。而且系统水压不能随系统所需流量和系统所需要压力下降而下降，故还存在一些能量损失和二次污染问题。而且在使用过程中，如果该系统水塔的水位监控装置损坏，泵不能进行自动地开、停，这样泵的开、停将完全由人工操作，这样将会出现能量的严重浪费和供水质量的严重下降。 3.恒速泵加高水位箱的供水方式 这种供水方式的原理与恒速泵加水塔的供水方式原理是相同的，差别只是水箱设在建筑物的顶层，占地面积与设备投资都有所减少。对于高层建筑，还可分层设水箱。但这种供水方式对建筑物的造价与设计都有影响，同时水箱受建筑物的限制，容积不能过大，所以供水范围较小。水箱的水位监控装置也容易损坏，这样系统的开停将全靠人来操作，使系统的供水质量下降和能耗急剧增加。 4.恒速泵加气压罐的供水方式 这种方式是利用封闭的气压罐代替高位水箱蓄水，通过监测罐内压力来控制泵的开停。罐的占地面积与水塔水箱供水方式相比较小，而且可以放在地上，设备的成本比水塔要低