高楼变频恒压供水系统.docx

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高楼变频恒压供水系统

高楼变频恒压供水系统

某小区高楼变频恒压

供水控制系统设计

摘要

随着我国社会经济的发展，城市建设发展十分迅速，同时也对基础设施建设提出了更高的要求。

城市供水系统的建设是其中的一个重要方面，供水的可靠性、稳定性、经济性直接影响到用户的正常工作和生活。

随着人们对供水质量和供水系统可靠性要求的不断提高，利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术，设计出高性能、高节能、能适应供水厂复杂环境的恒压供水系统成为必然趋势。

本文首先根据管网和水泵的运行特性曲线，阐明了供水系统的变频调速节能原理；具体分析了变频恒水压供水的原理及系统的组成结构，通过研究和比较，得出结论:

变频调速是当今国际上一项效益最高、性能最好、应用最广、最有发展前途的电机调速技术。

因此本文以采用变频器和PLC组合构成系统的方式，以某居民小区水泵电动机控制系统为对象，逐步阐明如何实现水压恒定供水。

进行了控制系统的主电路设计，控制电路设计。

对输入输出点进行了统计，共有13个输入输出点，根据PLC的选型原则，设备选用了在生产中应用最为广泛的西门子公司生产的S7-200系列（CPU222）的PLC和MM430泵类专用的变频器，利用变频器的本身自有的软启动功能实现水泵电机的启动。

在控制过程中，电控系统由S7-200完成，PID控制由变频器的内置PID控制方式完成，根据控制系统软硬件设计和控制要求，结合变频器的功能参数表预置了相关的参数。

在介绍了PLC的编程方法的基础上，选用了适合初学者的逻辑代数编程，写出了恒压变频供水的逻辑代数，并设计了梯形图，利用PLCSIM仿真软件进行了仿真，仿真的结果表明了设计程序的正确性。

利用了WinCC组态软件设计了高楼变频恒压供水控制系统的界面，界面可动态反映水泵变频供水的工作状态。

最后对恒压供水进行了经济效益分析，分析的结果表明具有明显的节能效益。

关键词：

恒压供水，变频调速，PLC，设计，仿真

ABSTRACT

AsChina'ssocialandeconomicdevelopment,urbanconstructionanddevelopmentveryquickly,butalsotheconstructionofinfrastructurefacilitieshasputforwardhigherrequirements.Citywatersupplysystemconstructionisoneoftheimportantaspectsofthewatersupplyreliabilityandstability,theeconomyofadirectimpactontheuser'snormalworkandlife.Aspeopleonthewaterqualityandwatersupplysystemsinthecontinuousimprovementofreliabilityrequirements,theuseofadvancedautomationtechnology,controltechnologyandcommunicationtechnology,designahigh-performance,high-energy,watersupplyplantstoadapttothecomplexenvironmentofconstantpressurewatersupplySystemsbecomeaninevitabletrend

Inthispaper,pipenetworkandpumpsundertheoperationofthecurve,clarifythewatersupplysystemforenergy-savingFrequencyControlPrinciple;specificanalysisofthefrequencyoftheprincipleofconstantpressurewatersupplysystemandthecompositionofthestructure,throughresearchandcomparison,concluded:

FrequencyControlisthehighestinternationalone-effectiveness,performance,thebestandmostwidely,themostThefuturedevelopmentoftheMotortechnology.ThereforethispapertoadoptthePLCandinvertercombinationofasystematicapproachtoasmallresidentialareapumpmotorcontrolsystemforthetarget,andgraduallyclarifiedhowtoachieveaconstantsupplypressure.

Acontrolsystemforthemaincircuitdesign,controlcircuitdesign.Theinputandoutputpointstothestatistics,atotalof13inputandoutput,thePLCinaccordancewiththeprincipleofselection,equipmentselectionintheproductionofthemostwidelyproducedbySiemensS7-200series（CPU222）ofthePLCandpumpsforMM430Theconverter,usingitsownfrequencyconverteritselftoachievethesoft-startthepumpmotorlaunch.Inthecontrolprocess,theelectroniccontrolsystemcompletedbytheS7-200,PIDcontrolbytheconverterbuilt-inPIDcontrolmanner,inaccordancewithcontrolsystemsoftwareandhardwaredesignandcontrolrequirements,combiningthefunctionsofconvertertablepresetparametersoftherelevantparameters.AftertheintroductionofthePLCprogrammingmethods,basedonthechoiceofthelogicofalgebraforbeginnersprogramming,theconstantpressuretowritethelogicofalgebrafrequencyofwatersupplyanddesignoftheladder,useofsimulationsoftwarePLCSIMthesimulation,simulationTheresultsshowthatthecorrectnessofthedesignprocess.WinCCuseoftheconfigurationsoftwaredesignedhighfrequencyconstantpressurewatersupplycontrolsysteminterface,dynamicinterfacemayreflecttheworkofpumpingfrequencyofwatersupplystatus.Finally,theconstantpressureofwatersupplyfortheeconomicbenefitanalysis,analysisoftheresultsshowedthatasignificantenergyefficiency.

Keywords：

ConstantpressureWaterSupply，VariablevelocityVariablefrequency，PLC，Design，Simulation

第一章绪论

1.1引言

水是生命之源，人类生存和发展都离不开水。

在通常的城市及乡镇供水中，基本上都是靠供水站的电动机带动离心水泵，产生压力使管网中的自来水流动，把供水管网中的自来水送给用户。

但供水机泵供水的同时，也消耗大量的能量，如果能在提高供水机泵的效率、确保供水机泵的可靠稳定运行的同时，降低能耗，将具有重要经济意义。

我国供水机泵的特点是数量大、范围广、类型多，在工程规模上也有一定水平，但在技术水平、工程标准以及经济效益指标等方面与国外先进水平相比，还有一定的差距。

随着社会经济的迅速发展，人们对供水质量和供水系统的可靠性要求不断提高。

衡量供水质量的重要标准之一是供水压力是否恒定，因为水压恒定于某些工业或特殊用户是非常重要的，如当发生火警时，若供水压力不足或无水供应，不能迅速灭火，会造成更大的经济损失或人员伤亡.但是用户用水量是经常变动的，因此用水和供水之间的不平衡的现象时有发生，并且集中反映在供水的压力上：

用水多而供水少，则供水压力低；用水少而供水多，则供水压力大。

保持管网的水压恒定供水，可使供水和用水之间保持平衡，不但提高了供水的产量和质量，也确保了供水生产以及电机运行的安全可靠性。

变频调速技术以其显著的节能效果和稳定可靠的控制方式，在风机、水泵、空气压缩机、制冷压缩机等高能耗设备上广泛应用。

利用变频技术与自动控制技术相结合，在中小型供水企业实现恒压供水，不仅能达到比较明显的节能效果，提高供水企业的效率，更能有效保证从水系统的安全可靠运行.变频恒水压供水系统集变频技术、电气传动技术、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;同时可达到良好的节能性，提高供水效率。

所以设计基于变频调速的恒定水压供水系统（简称变频恒压供水，如图1.2），对于提高企业效率以及人民的生活水平，同时降低能耗等方面具有重要的现实意义。

图1.1传统供水机示意图图1.2变频供水机示意图

1.2本课题产生的背景和意义

我国长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，工业自动化程度低。

传统调节供水压力的方式，多采用频繁启/停电机控制和水塔二次供水调节的方式，前者产生大量能耗的，而且对电网中其他负荷造成影响，设备不断启停会影响设备寿命；后者则需要大量的占地与投资。

而变频调速式的运行十分稳定可靠，没有频繁的启动现象，启动方式为软启动，设备运行十分平稳，避免了电气、机械冲击，也没有水塔供水所带来的二次污染的危险。

由此可见，变频调速恒压供水系统具有供水安全、节约能源、节省钢材、节省占地、节省投资、调节能力大、运行稳定可靠的优