变频恒压供水系统毕业设计.doc

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毕

业

设

计

摘要

随着中国经济的快速发展，城市化步伐加快。

现在很多人已经住进小区，所以小区必须提供给人们很好的供水质量，但也不能浪费有限的水资源。

每个小区都建有自己的供水系统。

小区供水系统的稳定性，可靠性，经济性直接影响到供水质量，传统的供水方式普遍存在占地面积大、可靠性差、难以维护等缺点，所以现在基本已经被淘汰了。

本文主要设计一套小区变频恒压供水系统，该系统由PLC，变频器，水泵机组，压力传感器，液位传感器，上位机，通信模块等设备组成。

该系统具有生活管网和消防管网。

该系统可以手动运行，也可以自动运行，同时还设计了人机界面，通过远程通信可以远程控制系统的运行。

系统针对传统供水方式的缺点有了大大的改善，不仅提高了供水质量，同时也节约了水资源，投入资金较少，维护方便。

变频恒压供水系统与传统供水系统相比，节能效果非常显著。

为了实现系统的恒压，本设计通过压力传感器检测压力，然后反馈给变频器的PID模块，这样就构成一个闭环控制系统。

再通过变频器控制电机的转速，这就是变频调速。

论文同时也讨论了消防供水的问题，在消防管网中配备了两台高功率的电机。

最后，还通过组态软件编译了人机界面，使系统更加完善。

同时通过通信模块与上位机相连接，构成一个远程监控系统，通过上位机就可以实现远程监控系统的运行情况，还可以改变系统的运行参数。

对于保护环节，系统设计了水位报警，变频器故障报警，软启动器保护等。

关键词：

变频器；PLC；恒压供水；变频调速；监控系统

ABSTRACT

AlongwiththerapiddevelopmentofChineseeconomy,theurbanizationstepisquickly.Nowmanypeoplehavemovedtocommunities,sotheCommunityhastoprovidegoodwatersupplyqualitytopeople,butcannotwastewaterresources.Communitybuilttheirownwatersystems.Communitywatersupplysystemmustsupplieswaterthestability,credibilityofsystem,theeconomydirectlyinfluencestosupplywaterquality.Thetraditionalmeansofwatersupplycoverbigarea,andlowefficiency，hardmaintenanceetc.Soit’salreadybeeneliminatednow.

Thistextmainlydesignsacellconstantpressurewatersupplysystem,whichbythePLC,transducer,waterpump,pressuresensors,liquidlevelsensors,hostcomputer,communicationmodulesandotherequipmentcomposition.Thesystemhastolivetubenetandfirenet.Thesystemcancontrolbyhand,italsocancontrolautomatically.Itstilldesignedaman-machineinterfaceatthesametime．Passingthelongrangecorrespondencecanwiththemovementthatthelongrangecontrolthesystem.Thesystemhassolvedtheproblemexistinginthetraditionalwayofwatersupply,suchaseconomizewaterresources,itarelittletothrowinfunds,maintenanceconvenience.

Thesystemcomparewiththetraditionalwayofwatersupply,ithasenergyconservationeffectextraordinaryprominence.Forcarryingoutsystemofconstantpressure,thisdesignspreadsthefeelingmachineexaminationpressurethroughapressure,ThenthefeedbackgivethePIDmoldpieceofinverter.Thereforethismadeonecycliccontrolsystem.Andthenvariable-frequencycontrolstheelectricmachine,sothisisavariablevelocityvariablefrequency.Theproblemthatthethesisalsodiscussedthatthefirefightsupplieswateratthesametimetookcareoftoprovidewiththeelectricalengineeringoftwosethighpowersinthenetinthefirefight.

Finally,italsoeditedandtranslatedaman-machineinterfacethroughasetofsoftware.Thesystemismoreperfect.AtthesametimeweBuildupaconjunctionbetweenthePLCandthecomputer.Fortheprotectionlink,thesystemdesignedwaterleveltoreporttothepolice,theinverterbreakdownreportstothepolice,thesoftstarterprotectsetc.

Keywords：

Variable-frequency;PLC;Constantpressurewater-supply;VariableVelocityvariablefrequency;monitorandcontrol-system

目录

摘要 2

第一章绪论 7

1.1变频恒压供水产生的背景和意义 7

1.2变频恒压供水系统的国内研究现状 8

1.2.1各类供水系统的比较 8

1.2.2国内恒压供水系统研究状况 8

1.3几种供水系统的比较 8

1.4本课题的主要研究内容 10

第二章变频恒压供水系统的理论以及方案确定 11

2．1供水系统的基本模型和主要参数 12

2．2供水系统的特性曲线和工作点 13

2．3供水系统中恒压实现方式 14

2．4异步电动机调速方法 15

2．5变频调速恒压供水系统能耗分析 16

2．6供水系统安全性讨论 18

2．7变频恒压控制的理论模型 19

2．8变频恒压供水系统的近似数学模型 20

2.9变频恒压供水系统中加减水泵的条件分析 21

第三章变频恒压供水系统的硬件设计 22

3．1变频恒压供水系统总体控制方案的确定 22

3．2变频恒压供水系统总体结构图 24

3．3变频恒压供水系统主要器件的选型以及参数整定 26

3．3．1系统配置设备的参数计算 26

3．3．2变频器的选型 26

3．3．3PLC及其扩展模块的选型 31

3．3．4水泵机组的选型 33

3．3．４压力传感器的选型 34

3．3．5软启动器或自耦变压器 34

3．4系统电路设计 34

3．4．1系统管网设计 34

3．4．2压力传感器的接线图 35

3．4．3变频器和ＰＬＣ控制电路设计 35

3．4．4系统控制电路的设计 39

3．5系统的I/O地址分配 39

第四章变频恒压供水系统的软件设计 41

4．1变频恒压供水系统的工作原理 41

4．2系统的主程序流程图 42

4．3PID调节器控制以及参数整定 44

4．3．1PID调节器控制 44

4．3．2变频器PID参数调整流程图 46

4．3．3变频器PID参数设置及参数调整 47

第五章系统远程监控系统的设计 49

5．1监控系统硬件构成 49

5.2三菱FX系列PLC通信协议 51

5.3PLC通信程序设计 52

5.4计算机通信程序设计 53

5.5上位机监控软件设计 54

第六章总结 56

参考文献 57

附录1：

梯形图 57

第一章绪论

1.1变频恒压供水产生的背景和意义

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效果，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

在变频恒压供水系统中利用变频器改变电动机的电源频率，从而达到调节水泵转速，改变水泵的出口的压力的目的，这种方法比靠调节阀门控制水泵出口压力的方法，具有更高的效率和优越性。

由于水泵工作在变频工况下，在其出口流量小于额定流量时，泵的转速降低，减少了轴承的磨损和发热，延长了泵和电动机的机械使用寿命。

实现恒压供水的自动控制，不需要操作人员频繁的操作，大大降低了人员的劳动强度，节省了人力和能源的消耗。

1.2变频恒压供水系统的国内研究现状

1.2.1各类供水系统的比较

水池－水泵（恒压变频或气压罐）－管网系统－用水点是目前国内外普遍采用的方法。

该系统供水采用变频泵循环方式，以“先开先关”的顺序关泵，工作泵与备用泵不固定死。

这样，既保证供水系统有备用泵，又保证系统泵有相同的运行时间，有效地防止因为备用泵长期不用发生锈死现象，提高了设备的综合利用率，降低了维护费用。

水池－水泵－高位水箱－用水点这种供水方式通过水泵抽水送至高位水箱，再由高位水箱向下供水至各用户。

但是这第种二次供水方式不可避免造成二次污染，影响居民的身体健康。

所以这种方案并不可取，终将淘汰。

单元水箱－单元增压泵－单元高位水箱－各单位用水点的确也达到了楼房高层的用户不因城市供水管网水压减小而用不到水的目标，但是它的投资较大，总费用比上两种方式增加一、二十万元。

这些费用要在用户的水电费上来扣除，这对于居民和学校来说是巨