机电一体化基于PLC控制变频调速恒压供水系统设计.docVIP

湖南生物机电职业技术学院 毕业设计（论文） 题 目： PLC恒压供水系统 专 业 机电一体化技术 班 级 姓 名 指导教师 2011 年 05月14日 摘 要 随着人们对生活水平要求的不断提高和经济社会发展的需求；再加上目前能源紧缺，严重制约着经济社会的发展。利用现有的成熟技术，设计高性能、高节能、能适应不同领域的恒压供水系统成为必然的趋势。 本文介绍了采用PLC控制的变频调速供水系统，由PLC进行逻辑控制，由变频器进行压力调节。在经过PID运算，通过PLC控制变频与工频切换，实现闭环自动调节恒压变量供水。运行结果表明，该系统具有压力稳定，结构简单，工作可靠等特点。而本设计是针对居民生活用水而设计的。电动机泵组成由三台水泵组成，由变频器或工频电网供电，根据供水系统出水口的压力和流量来控制变频器电动机泵的速度和切换，使系统运行在最合理状态，保证按需供水。 关键词： 变频器； 恒压供水；PLC 目 录 摘 要 2 第一章 绪论 4 1.1变频恒压供水系统的国内研究现状 4 1.2课题来源及本文的主要研究内容 5 1.3本论文中所做的工作 5 1.4恒压供水系统的基本构成 5 第二章 PLC功能选择及应用 7 2.1 PLC模拟量扩展单元的配置及应用 7 2.1.1 模拟量输入模块的功能及与PLC系统的连接 7 2.1.2 模拟量输入模块缓冲存储器（BFM）的分配 8 2.1.3 模拟量输出模块的功能及PLC系统连接 8 第三章 变频器和压力传感器 9 3.1变频器的分类及工作原理 9 3.2 变频器硬件选择 10 3.3 压力传感器 11 第四章 系统的设计 12 4.1 系统要求 12 4.2控制系统的I/O及地址分配 12 4.3 PLC系统选型 13 4.4 电气控制系统原理图 13 4.4.1主电路图 13 4.4.2 控制电路图 14 4.5.系统的运行分析 15 4.6 系统程序设计 16 4.6.1由“恒压”要求出发的工作泵组数量管理 17 4.6.2 多泵组泵站泵组管理规范 17 4.6.4程序的结构及程序功能的实现 17 4.6.5系统的运行分析 19 致 谢 21 参 考 文 献 22 第一章 绪 论 随着社会经济的迅速发展，水对人民生活与工业生产的影响日益加强，人民对供水的质量和供水系统可靠性的要求不断提高。把先进的自动化技术、控制技术、通讯及网络技术等应用到供水领域，成为对供水系统的新要求。 变频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，方便地实现供水系统的集中管理与监控;同时系统具有良好的节能性，这在能量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。 1.1变频恒压供水系统的国内研究现状 变频恒压供水是在变频调速技术的发展之后逐渐发展起来的。在早期，由于国外生产的变频器的功能主要限定在频率控制、升降速控制、正反转控制、起制动控制、压频比控制及各种保护功能。应用在变频恒压供水系统中，变频器仅作为执行机构，为了满足供水量大小需求不同时，保证管网压力恒定，需在变频器外部提供压力控制器和压力传感器，对压力进行闭环控制。 从查阅的资料的情况来看，国外的恒压供水工程在设计时都采用一台变频器只带一台水泵机组的方式，几乎没有用一台变频器拖动多台水泵机组运行的情况，因而投资成本高。随着变频技术的发展和变频恒压供水系统的稳定性、可靠性以及自动化程度高等方面的优点以及显著的节能效果被大家发现和认可后，国外许多生产变频器的厂家开始重视并推出具有恒压供水功能的变频器，像日本三菱公司，就推出了恒压供水基板，备有“变频泵固定方式”，“变频泵循环方式”两种模式。它将PID调节器和PLC可编程控制器等硬件集成在变频器控制基板上，通过设置指令代码实现PLC和PID等电控系统的功能，只要搭载配套的恒压供水单元，便可直接控制多个内置的电磁接触器工作，可构成最多7台电机(泵)的供水系统。这类设备虽微化了电路结构，降低了设备成本，但其输出接口的扩展功能缺乏灵活性，系统的动态性能和稳定性不高，与别的监控系统(如BA系统)和组态软件难以实现数据通信，并且限制了带负载的容量，因此在实际使用时其范围将会受到限制。 目前国内有不少公司在做变频恒压供水的工程，大多采用国外的变频器控制水泵的转速，水管管网压力的闭环调节及多台水泵的循环控制，有的采用可编程控制器(PLC)及相应的软件予以实现;有的采用单片机及相应的软件予以实现。但在系统的动态性能、稳定性能、抗扰性能以及开放性等多方面的综合技术指标来说，还远远没能达到所