毕业设计（论文）-智能楼宇基于PLC和力控的变频恒压供水系统的设计.docx
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安徽工业大学工商学院
毕业设计（论文）说明书
毕业设计（论文）任务书
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❖ 课题名称 智能楼宇变频恒压供水控制系统设计
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❖ 学 院 工商学院
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❖ 专业班级 2008届自动化
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❖ 姓 名
装
❖ 学 号
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❖毕业设计（论文）的工作内容:
❖1、专业调查及查阅有关设计的资料；
订 2、学习运用计算机组态软件设计方法；
❖3、熟悉变频器的工作原理；
❖4、设计恒压供水的变频器调速系统；
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❖5、拟写论文准备毕业答辩。
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线 起止时间：
❖2012年2 月13 日至 2012年6月15日共18 周
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共 4 页
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❖指导教师
❖签 字
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系主任 院 长
签 字 签 字
摘 要
❖随着社会经济的迅速发展，人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高，
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❖再加上目前能源紧缺，利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术，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趋势。
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❖本设计是针对居民生活用水/消防用水而设计的。
由变频器、PLC及PID调节器
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❖组成控制系统，调节水泵的输出流量。
电动机泵组由三台水泵并联而成，由变频器或
❖工频电网供电，根据供水系统出口水压和流量来控制变频器电动机泵组之间的切换及
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❖速度，使系统运行在最合理的状态，保证按需供水。
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❖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
装
❖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
❖调节恒压供水。
运用力控组态软件进行仿真模拟，运行结果表明，该系统具有压力
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❖稳定，结构简单，工作可靠等优点。
┊订
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❖关键词：
恒压供水；PLC；变频调速；监控组态
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┊线
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Abstract
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❖Withtherapiddevelopmentofsocialeconomy,peopleonthequalityofwatersupply
❖andwatersupplysystemreliabilityrequirementscontinuetoincrease,coupledwiththe
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❖currentshortageofenergy,theuseofadvancedautomationtechnology,controltechnology
❖andcommunicationtechnology,thedesignofhighperformance,highenergy-saving,can
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❖adapttodifferentareasoftheconstantpressurewatersupplysystembecomesaninevitable
❖trend.
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❖Thisdesignisfortheresidentslivingwater/firefightingdesign.Fromthefrequency
❖converter,PLCandPIDregulatorcontrolsystem,forregulatingthepumpoutputflow.
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装 Motorpumpgroupiscomposedofthreepumpsinparallelconnectiontoform,orthe
❖frequencyconverterfromthepowersupply,watersupplysystemsbasedonexportpressure
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❖andflowratetocontrolinvertermotorpumpsbetweenswitchingandspeed,sothatthe
❖systemisrunninginthemostreasonablestate,ensuringon-demandwatersupply.
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订 ThispaperintroducesthePLCcontroloffrequencycontrolwatersupplysystem,
❖carriedoutbyPLClogiccontrol,bythefrequencyconvertertoregulatepressure.Afterthe
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❖PIDoperation,throughthePLCcontroloffrequencyconversionandpowerswitch,to
❖achieveclosed-loopautomaticcontrolconstantpressurewatersupply.Applicationofforce
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线 controlconfigurationsoftwaresimulation,operationresultsshowthatthesystemhasstable
❖pressure,simplestructure,reliablework,etc.
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❖Keywords:
constantpressurewatersupply;PLC;inverter;controlconfiguration
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目 录
1 绪论 1
❖2 变频恒压供水系统的特点 2
❖2.1 变频恒压供水系统特点 2
❖3 系统的理论分析及方案的确定 3
❖3.1 变频恒压供水系统理论分析 3
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❖3.1.1 变频恒压控制的理论模型 3
❖3.2 变频恒压供水系统控制方案的确定 3
❖3.2.1 供水系统的控制流程 3
❖3.2.2 供水系统中水泵切换条件分析 5
❖4 变频恒压供水系统的硬件设计 7
❖4.1 系统主要配置的选型 7
❖4.1.1 水泵机组的选型 7
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装 4.1.2 PLC及其扩展模块的选型 7
❖4.1.3 PLC的选择 9
❖4.1.4 CPU的选择 10
❖4.1.5 压力变送器及数显仪的选型 11
❖4.2 系统主电路分析及设计 11
❖5 变频恒压供水系统的软件设计 17
订
5.1系统水泵运行状态及转换过程分析 17
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❖5.2 PLC程序设计方法的分析 18
❖5.3 PID调节器 20
❖5.4 PLC的控制程序 23
❖6 力控监控组态软件 31
线 6.1 力控组态软件简介 31
❖6.1.1 力控组态软件的组成 31
❖6.2 创建工程图画面 32
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❖6.2.1 建立界面 32
❖6.2.2 定义I/O设备 37
❖6.2.3 创建实时数据库 38
❖6.3 制作动画连接 40
❖6.4 运行 42
❖致 谢 43
❖参考文献 44
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1 绪论
❖本设计是以智能楼宇供水系统为控制对象，采用PLC和变频技术相结合技术，
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❖设计一套城市小区智能楼宇恒压供水系统，并引用计算机对供水系统进行远程监控
❖和管理保证整个系统运行可靠，安全节能，获得最佳的运行工况。
具体内容如下：
❖1）在对课题进行分析和研究的基础上，提出了系统的设计方案和思路，熟悉变
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❖频器的电路原理及应用。
❖2）能对水泵的机械特性设计变频调速，给出了恒压供水的理论模型及近似的数
❖学模型；确定水泵的变频恒压供水系统的控制方案，给出了变频恒压供水的控制流
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❖程及工作原理；最后分析了在变频恒压供水中，水泵切换的条件。
❖3）论文就变频调速恒压供水控制系统的设计做了详细的分析和研究。
从用户的
❖需求入手确定合适的设备选型；详细分析全自动变频恒压运行方式水泵运行的各种
装
❖工况及其转换过程，讨PLC的程序设计方法及程序执行特点，并在此基础上提出供
❖水系统控制程序的功能模块和设计方案；在介绍PID调节原理的基础上，分析利用
❖PID调节原理实现恒压供水的调节过程，给出PID参数设置方法；最后还提出了保
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❖障系统可靠性的一些措施。
订 4）能对恒压供水的变频调速系统进行设计监控系统。
❖设计（论文）的主要技术指标：
a
❖．变频器的的各种电路原理及应用。
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❖b．能对水泵的机械特性设计变频调速。
❖c．能对水泵的恒压供水变频调速系统进行设计。
线
❖d．能对恒压供水的变频调速系统进行监控组态设计。
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2 变频恒压供水系统的特点
❖2.1 变频恒压供水系统特点
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❖变频恒压供水系统能适用于生活用水、工业用水以及消防用水等多种场合，在
❖本文中主要应用于生活小区生活用水，该系统具有以下特点：
❖1）滞后性：
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
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❖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。
❖2）非线形：
用户管网中因为有管阻、水锤等因素的影响，同时又由于水泵的一
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❖些固有特性，使水泵转速的变化与管网压力的变化不成正比，因此变频调速恒压供
❖水系统是一个非线性系统。
❖3）多变性：
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
装
❖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）时变性：
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
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❖的控制（包括定量泵的停止和运行）是时时发生的，同时定量泵的运行状态直接影响
订 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变的。
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❖5）容错性：
当出现意外的情况（如突然断电、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，管网压力等工况
❖自动进行投切，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
线
❖在紧急情况下的仍能进行供水。
❖6）可扩充性：
水泵的电气控制柜，具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
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❖控以及报表打印等。
❖7）节能性：
系统用变频器进行调速，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0到电机额定电流，减少了
❖启动电流对电网的冲击的同时减少了启动惯性对设备的大惯量的转速冲击，延长了
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❖设备的使用
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