恒压供水毕业设计Word格式文档下载.docx

1、2. 3系统软件设计系统软件设计主要包括上位机监控软件设计和 下位机PI。C控制软件设计。上位机与下位机之间 通过以太网方式通信，共同完成整个控制系统的现 场流程控制和远程监测管理功能。上位机控制系统主要实现远程监测和管理功能，利用组态软件进行组态，通过具体运行工况动态 显示、实时数据获取及显示、历史数据存储与打印、 故障报警等功能，实现整个系统的集中监测和控制。由于供水系统是一个惯性较大的系统，不需要过高的响应速度，因而在 PI。C程序的设计思想上以 查询方式为主，中断方式为辅。其具体程序流程如 图3所示。篋行给舉埔岀卸* PLC输岀鮭电器，f押智水更运行或停机图3 PLC控制主程序流程国2

2、. 4核心技术该恒压系统采用PID控制，具体结构如图4所示。其流程如下所述：当系统开始工作时，首先接通 变频器，然后通过接触器把水泵电机接入变频输出 电路，实现电机软启动；同时，安装在供水管网出水1: 1的压力传感器将水压转换为 420 mA的电信号，PLC根据给定值与测量值的偏差大小，按照 PID控制器的控制策略选择原则，在压力允许范围内，由变频器调整电机转速达到调节压力的目的。在超出压力允许的范围内，通过结构调整，再结合变 频达到调节压力的目的。当用户用水量增加时，使得水管压力下降，此时PLC输出相应控制信号，使变频器带动水泵电机升 速，直至变频器输出至工频，把更多的水送往出水管网。电机由

3、变频到工频的转换时间应尽可能短。而 电机脱离变频后，在水压的作用下，电机转速下降很 快，转换时间过长，会导致电机启动电流增加。因 此，应在电路设计与软件设计中，考虑变频与工频接 触器的互锁。此外，根据日用水量变化情况，用水高峰集中在早、中、晚3个时段，而在深夜用水量处于低谷。因 此，如果改变不同时段的压力给定值，就能更进一步 地起到节能的作用。图4 PID控制结掏示虑圏变频调速恒压供水设备以其节能、安令、高晶质的供水质量等优点，使供水行业的技术装备水平从 90年代初开始经历r 一次乜跃。恒J采供水iI封速系统实现水泵电机无级调速，依据用水量 的变化自动调节系统的运行参数，在用水量的变化自动凋节

4、系统 的运行参数，在用水量发牛变化时保持水压恒定以满足用水要 求，是当今最先进合理的节能型供水系统。1恒压供水原理通过管网中压力传感器将信号送人变频控制装置中，恒压控 制器（由PLC和软件组成），恒压控制器将信号送入变频控制器， 当管网中压/ J增大时，恒压控制器输出的值增大，即变频器输入 端值增大，使得速度电压下降，同时控制电机速度下降，水泵轴功 率减小，水泵的流最减少，当到达所需恒定压力值时，此时系统处 于动态平衡。当管网中压力减小时，这时恒压控制器中的输出值 减小，即变频器输入端值减小，从 ffli使得变频器速度电压下降，直到动态平衡。当夜晚不用水时，由于管嘲压力已达恒定，此时电 机不转

5、，水泵停止 T作。冈为N=KHQ , Q=0时，N=0。系统处于 等待状态。当白天用水量增大，或 13、夜有用水量变化时，Q跟随变化，N也跟随变化，因而造成压力也跟随变化，从而达到恒压动 态调节水的流鼍。2变频、软启设备的选型采用变频设备的日的不外乎两个，其一是为了节能降耗，其 二足为了 T艺的需要或优化。经过各种性能指标的综合比较以 及方便今后的维护、保养，水厂采用了 ABB公司的ACS800变频器、PSTB470/570软肩动器及主要无器件（断路器、接触器等）。 PSTB470/ 570软启动器性能稳定可靠，操作直观，能自行实现对水 泵的软启软停。既能实现水泵的无机械应力肩动及有效防止停泵

6、 时水锤对水泵的危害，并具有各种保护过载、短路等功能。ACS800变频器不但节能效果好，而 FL具有调速甲滑、运行平稳等 优点。它能准确地判断电机负载的变化，使输出频率、电流与电 压关系达到优化；同时，在控制电路中运， H微处理器的高度智能 性，结合软件设计使变频控制更加灵活方便；具有丰富的信号采 集处理与输m能力，全面的保护功能与故障处理能力。 ACS800交流变频器不仅只是一台变频设备，还相当一台高性能且使用方 便的智能控制设备。根据水厂操作及维护人员的意见。反映电动 阀f】在手动控制其开启或笑闭的过程 Ifl，由于机械或电气原因， 常会出现打开过度或炎闭过度的情形，称阀门过力矩。一旦阀门

7、 过力矩，要求变频器能提供报警。应用户要求，变频器配置了该 功能。电机温度自动控制变频器对电机温度进行检测， Jf在变频殳定电器主界面上提供电机温度值显示。在变频器的模拟输入通道参数设定巾，用户可以 机超温报警、过热跳闸保护、电机冷风 机启动、电机冷风机火闭四个温度值，实现变频器对电机的温度 监测和自动保护功能。3配置工频旁路三：恒压供水的实现方式3. 1压力控制点的选择恒压供水系统按住力控制点位置不同，如图所示口 r分两类：一是将控制点设在最不利处，直接按最不 利点水压进行工况i|司节；-.是将控制点设于泵站出 u,按该点的 水压进行工况凋节，间接的保证最小利点的水压稳定。压力控制 点设在水

8、泵出u，按此雎力设定值变频调节水泵 T况是常用方式。这种设置管理方便，但其技术、经济性能不十分理想.对用户 而言水压波动范围大，并在一定程度上导致了静扬程的浪费，影 响了变频系统先进性能的充分发挥。将雎力控制点设存最不利 处，町以保证用户水握的稳定，无论供水管路等因素发生什么变 化。最不利点的水压是恒定的，但这种控压方式又由于存在电缆 过长、信号易十扰等问题而受到限制。根据多年的使用经验，将 压力控制点没在r出厂t-I管嘲上，尽町能将正力控制点靠近最不 利点。这种方案埘给水设备本身无显著的影响与改变，又口 T尽可能的发挥出变频调速供水的先进性和经济性。3. 2控制过程水厂在正常供水情况下只运行

9、串联加住泵组， 以充分利用进水管脚中的水头，只有在供水蛩不能满足使用要求 时才f耳开启另一清水池加雎泵组。变频泵拥有优先使用权，在开 机时，首先启动串联加压泵组 1号变频泵，如不能满足供水要求，冉由软启动器启动2号T频泵或四、变频器廊用效果从变频器投 入运行4个多月的运行效果看，完全达到了用户进行水泵变频改 造的H的，较改造胁其优越性体现千。操作简便，易于观察。 变频器运行时的所有数据及运行状态在值班审内上位机的显示 屏都可直观的了解：如运行频率，泵口及管网水压，变频器输入、 输出侧的电压、电流，开环或闭环运行状态等；只需掌握了计算机 的最基木的操作即可完成水压或频率的给定，加减速，启泵与停

10、泵的操作等。即使操作失误，相应的保护功能也很完善。比如正 常操作中不慎点击了停机键，在运行频率缓慢下降过程中，仍可 通过点击启动键重新恢复IF常状态。启泵与停泵完拿实现了 自动控制。根据经验，用户在参数设定页设定厂允许开阀的最小 水压（0. 48MP），在肩动水泵升速过程中，水泵出口水压逐渐增 高，当犬十设定的“允许开阀最小水压”时阀门开始打开直至开 全。在停泵时，阀门同步关闭，阀门关严后自动开始减速停机。 变频器故障停机时，会自动发出关闭阀门指令。如果开泵时，阀 门因各种原因未能开全，将提示“阀门没有开全”，停泵时，如阀门 未关严，将提示“阀门没有天严”。在对阀门进行检修时，可通过设定将阀门

11、联锁功能取消。 这样在开泵和停泵过程巾，值班人员 无需再对阀门执行任何操作，不仅减少了操作的失误，由于变频 器平稳的启动与停机过程，也不会造成对管网的冲击。水厂恒压供水系统凭借自身技术力量和实践经验成功开发 的，它不但为企业带来了高效益、高自动化，也为交流变频设备在 供水行业中的应用方式做 r有益的探索。新型供水方式与过去 的水塔或高位水箱以及气压供水方式相比，不论是设备的投资， 运行的经济性，还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都 具有无法比拟的优势，而凡具自显著的节能效果。随着供水行业 应用者水平的不断提高，供水下艺的不断革新，必将自.越来越多 的新技术、新方案得到开发、使用。3自动

12、加减泵程序设计圆图图4为3泵可自动进入睡眠状态的自动加减泵供水系统的最佳程序圆图。 在进行恒压变量供水装置的程序控制软件设计时，一般都要求各泵尽量均衡工作，以保证各泵 工作相对一致，同时也达到延长泵寿命的目的。这就要求各泵“先起先停”、“先停先起”。从图 4 所示来说明其工作进程：当起动主令发出后，首先 使A泵投入变频供水，系统在该工作状态下有两 种变化趋势：用水量减小，回到睡眠状态，此后 如再需供水，则自行起动 B泵投入变频供水。若 B泵也回到睡眠状态，再起动的则是 c泵；用水量加大，则自行加入 B泵投入变频供水，投入之 前，A泵已先行转为工频运行。若系统自A。状态（A泵单独工作状态）直接

13、返回睡眠状态，如果再次供水，则白行起动 B泵。这时也有两种变化趋势：用水量减小，又返回睡 眠状态，一旦需要供水，则自行起动 c泵；量加大，即自动将 B泵转至工频后加入 c泵，成 为B。，C。状态： 当A泵单独工作并进入 A。，B。状态时，仍有 两种程序选择：用水量加大，自行进入 AcB。c。三泵同时工作状态，此时供水量可以达到设计供 水量的最大值（当c泵也达额定转速时）。用 水量减小，即把先行工作的 A泵切除，回到B。状 态。以此类推，形成封闭的程序圆图。图5为3泵带辅泵自动加减泵供水系统最佳 程序圆图。图5与图4的区别仅在于睡眠状态被辅助图，各泵带辅的自动加诚泵程序圆屋 几一辅臬1-Cr 时

14、起动仏 2%几时起剔G3 An Dr时起动R*水泵所取代。当供水系统的泄漏水量大到不可忽 视或用水量很小时，为保汪供水压力可进入辅泵 丁作状态。一般辅泵的功率仅为主泵的儿分之一 甚至几十分之一，这也体现了个节能的问题。 既然主泵已有变频调速功能，系统可不没辅 泵以减少设备投资。但当主泵功率过大 （45 kw）时，考虑电机长时、低速运转的发热问题，设 辅泵还是有必要的。3控制方案及工作原理3. 1控制方案给水泵站控制系统根据现场需要，需要配备 1套S7300 PLC, 3台EC01 132阴变频器，3台ECOI 5500/ 3。其中变频器用于给水泵的控制，PLC用于控制各给水泵之间的切换顺序与启

15、/停操 作。给水泵既可以通过现场控制柜的操作按钮进行 手动控制，也可以由 PLC进行自动控制。手动控制 时可以控制任一台给水泵的启/停。自动控制时给 水泵的启动顺序为先启动功率大的给水泵，再启动 功率小的给水泵；停止顺序为，先停功率小的给水 泵，再停功率大的给水泵血 J。3.2控制系统工作原理3. 2 . 1自动闭环控制过程当系统处于自动调节状态时，自动控制指示灯 亮，系统进入自动控制状态。系统以给水连接管上 的压力变送器的输出作为反馈信号。反馈信号采取 16rnA电流信号，给水连接管压力值可在 PLC中人为设定，通过其内部的 PID控制功能，调节变频器的输出额率。系统控制廉理见图3。N&f炉助匸| *泉 匸斗 中 Ff匡2 I 反;| azjKga |-_*R13系统担制原耳方枢PB控制系统给水泵电机的运行切换是根据设定的 压力三给水连接管压力变送器测定的现场压力的茎 值3来控制的