基于PLC的变频恒压供水系统的设计毕业设计.doc
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毕业设计（论文）
题目
基于PLC的变频恒压供水
系统的设计
系（院）
电气工程系
专业
电气工程与自动化
班级
2011级2班
学生姓名
赵佳男
学号
1114090231
指导教师
孔德平
职称
助教
二〇一五年六月十四日
独创声明
本人郑重声明：
所呈交的毕业设计（论文），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。
据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。
本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
年月日
毕业设计（论文）使用授权声明
本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。
本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。
（保密论文在解密后遵守此规定）
作者签名:
年月日
滨州学院本科毕业设计（论文）
基于PLC的变频恒压供水系统的设计
摘要
本毕业设计是由PLC、变频器、水泵机组及相关设备等组成的一套变频恒压供水系统。
本系统有效的将PLC与变频器、传感器等设备结合起来，一同运作并发挥各各设备的优势，已达到最大程度的满足用户的用水需求，系统具有运行平稳、可靠性高、操作便捷以及能耗低节能等多方面特点。
系统首先提前设置变频器内置PID模块参数，然后压力传感器根据用户用水量的变化造成的水压变化反馈构成闭环控制系统；PID模块调节水泵的工作状态以及输出流量，从而达到恒压供水的设计理念。
本文首先简介采取变频调速方式达到恒压供水的原理；其次，对水压变化时水泵机组的各种工作状态、水泵在变频和工频两种运行方式间的转换条件和过程进行研究与分析，设计研究并提出了基于PLC的变频恒压供水系统的具体方案，并对器件的选型和程序编程部分进行研究设计。
关键词：
PLC，变频调速，恒压供水
FrequencyConversionConstantPressureWater-supplySystemBasedonPLC
Abstract
ThisgraduationdesigniscomposedofPLC,frequencyconverter,waterpumpunitandrelatedequipmentsuchasasetofvariablefrequencyconstantpressurewatersupplysystem.ThissystemeffectivelycombinePLCandfrequencyconverter,sensorsandotherequipment,worktogetherandplaytotheadvantagesofmineequipment,hasreachedthemaximummeettheuser'sdemand,thisgraduationdesignarecharacterizedbytheirsmoothoperation,highreliability,convenientoperationandlowenergyconsumptionandenergysavingcharacteristicsinmanyaspects.Thissystemfirstlysetupinadvanceinverterbuilt-inPIDmoduleparameters,thenthroughthechangeofpressuresensoraccordingtouser'swaterconsumptioncausedbythehydraulicpressurechangefeedbackconstituteaclosed-loopcontrolsystem;PIDmoduletoadjusttheworkingstateofthepumpandoutputflow,soastoachievethedesignconceptofconstantpressurewatersupply.Thisgraduationdesignisthefirstintroductiontoadoptthemodeoffrequencycontrolofmotorspeedtoachievetheprincipleofconstantpressurewatersupply;TheTimes,thewaterpressurechangeofwaterpumpsetworkingstate,waterpumpsinvariablefrequencyandpowerfrequencyconversionconditionsbetweenthetwokindsofoperationmodeandprocessofresearchandanalysis,designandresearchbasedonprogrammablelogiccontroller（PLC）andputforwardtheconcreteschemeofvariablefrequencyconstantpressurewatersupplysystem,andtostudythepartselectionandapplicationofthedevicedesign.
Keywords:
PLC,frequencycontrol,constantpressurewatersupply
ii
滨州学院本科毕业设计（论文）
目录
第一章绪论 1
1.1变频恒压供水系统的概念 1
1.2系统简介 1
1.2.1系统的总体方案 2
1.2.2系统的特点 2
1.3现状及发展 3
第二章器件的选型及硬件设计 4
2.1可编程控制器（PLC） 4
2.1.1简介PLC 4
2.1.2PLC的特点 4
2.1.3PLC的选型接线及I/O分配 5
2.2简介变频器 7
2.2.1变频器组成部分 8
2.2.2变频器型号 8
2.2.3变频器线路连接 10
2.3电气控制原理及接线图 10
2.4PID调节器 11
2.5压力传感器接线图 12
2.6原件表 12
第三章PLC控制及编程 15
3.1PLC控制 15
3.1.1手动运行部分 16
3.1.2自动运行部分 16
3.2编程及其介绍 17
3.2.1总程序的顺序功能图 17
I
3.2.2自动运行模式的顺序功能图 17
3.2.3手动运行模式的顺序功能图 18
第四章结论 20
参考文献 22
谢辞 23
附录 24
I
第一章绪论
1.1变频恒压供水系统的概念
在供水方面，大多数传统供水泵存在运行费用太高，供水成本相对较高，用水量功耗相对过大等问题。
在供水和能耗间寻求最高性价比，这是一项长期挑战。
现如今，大多数供水厂供的水设计均按照最大扬程和流量这一标准，这使得水泵长期时间处在设计的效率以内运行。
电动机的功率存在浪费损耗等问题。
因此，如何使功耗和供水之间保持平衡，提高供水系统的效率,是供水厂家关注的中心。
供水质量能否满足供水需求的关键标准之一就是供水压力能否保持恒定，因为供水压力是否能保持恒定对于部分工业或特殊的用户是尤为重要的，例如，当火灾时的供水压力不足，灭火就会显得尤为困难，导致造成财产和安全上的损失。
由于用户在不同时间、不同地点用水量也是在不断变化的，导致供水和用水之间的不平衡问题无时无刻不存在。
其根本原因可归结于供水压力上：
用户的用水量过多的时候，供水压力就相对较低，导致供水量的不足，无法满足用户的需求；而用水量较少的夜晚，供水压力相对过大，导致供水过多。
为了提升供水系统的可靠性和供水质量，使供水与用水之间和谐相处，保证用户的用水需求，就必须保证水压的恒定。
1.2系统简介
本系统使用了3台水泵并联运行的方式。
将1#水泵与变频器相连接，可以实现系统的变频运行。
为了保护电机正常运行，需将2#水泵和3#水泵用软起动器来启动，起动参数可以自行设定，而且采用软起动可以使系统具有软停车功能，即逐渐关闭水泵机组处于运行状态的水泵，它可以有效的克服突然断电等情况发生时泵机停止造成的冲击电流过大的现象，减少对管道造成的冲击，杜绝“水锤效应”的等现象发生，保护设备的安全运行。
水位传感器
自来水公司
取水电动阀
水池
阀闸
阀闸
阀闸
1#泵
2#泵
#3泵
止回阀
止回阀
止回阀
1#泵电动阀
2#泵电动阀
3#泵电动阀
压力传感器
微泄露补偿器
真空泵
真空电动阀
接触器组软启动器组
手动控制箱，电源
PLC
变
频
器
用户
图1-1系统总体布局图
1.2.1系统的总体方案
系统在工作的过程中，管网的水压变化经压力传感器转换为电流信号，然后经模拟量输入模块，再输入到PLC当中，PLC会根据接受的电流信号和压力的初始设定值进行PID运算操作，再将输出信号传送至变频器，从而完成调节水泵电机的频率。
当水较少时,电脑会控制变频器让水泵处于恒压运行状态,当水增加至水泵全速运行也不能保证管网压力至规定值时,压力传感器信号传送至PLC，PLC接收信号，变频泵检测频率随频率降低到和第二泵启动前的频率或在工频运行时,实现管网压力的保持稳定状态,若两台水泵同时运行仍满足不了供水需求,则依次将压力或电脑启动下一台水泵。
同理，当水减少时,水泵也是依次减少停止的。
运用变频泵的控制和PLC的控制完成网管水压的恒定，实现变频恒压供水的设计理念。
1.2.2系统的特点
1.充分利用每一个水泵的价值，根据用水量的变化调节每一个水泵的工作状态循环使用每个水泵，杜绝出现浪费和过度使用的现象。
2.以提高系统稳定性和安全可靠性为目的。
3.系统拥有两种工作方式：
执行日常供水操作时使用自动模式运行，对系统设备检修维护是使用手动运行模式。
1.3现状及发展
国内的传统供水工程等公司，基本上采用的都是国外的变频器控制水泵转速，管网压力的闭环调节，水泵机组的循环变化控制，然后用PLC、单片机等设备来实现的供水系统的稳定运行。
但从系统的综合性能上来说还远远没能满足所有用户的需求。
某公司曾推出恒压供水专用的变频器，不需要PLC等设备，可达到最多3台水泵间的相互转换、定时等操作。
但也有其的局限性该系统的输出接口无法用于大容量的负载，且操作繁琐，不支持数据通信等功能，只能适用于容量较小，对供水系统要求不高的，无法完成集中的推广使用。
由此看出，国内外对变频恒压供水系统的研究和发展是不完美的，为能研发出能适应各各场所，结合现代科技，网络和通讯等技术的供水系统仍需努力
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