基于PLC恒压供水系统毕业设计.doc
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1、 基于PLC恒压供水系统 学 号:* 姓 名:* 专 业:自动化 指导教师:* 2012年 3月26日目 录第一章 前言 .1 1.1国内用水现状.11.2变频器恒压供水产生背景及意义.11.3 国内外研究概况3第二章 PLC 的恒压供水系统设计方案2.1 系统设计方案.42.1.1 系统控制要求.42.1.2 系统介绍 .52.2 变频构成恒压供水系统的及工作原理62.2.1 PID控制原理72.2.2运行方式 102.2.3故障报警 102.2.4水泵检修 10第三章 器件的选择及介绍123.1器件的选择及介绍123.1.1 PLC介绍与使用123.1.2变频器介绍与使用16第四章 控制系
2、统设计及编程184.1总设计电路图184.2程序设计模拟图204.3程序中使用的元器件及功能304.4结束语.31参考文献致谢附录摘 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;再加上目前能源紧缺,新技术和先进设备的应用 ,使给供水设计得到了发展的机遇 。 于是选择一种符合各方面规范 、 卫生安全而又经济合理的供水方式 , 对我们给供水设计带来了新的挑战 。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。本论文结合我国中小城市多层住宅小区的用水现状,设计了一套基于PLC的变频调速恒压自动控制供水系统。变频调速
3、恒压供水自动控制系统由可编程控制器、内置PID变频器、水泵电机组、压力传感器、及控制柜等构成。逻辑控制,采用带 PID 功能的变频器进行压力调节,系统存在工作可靠 , 使用方便,压力稳定,无冲击等优越性。通过 PLC 、 变频器 、 继电器 、 接触器控制水泵机组运行状态 , 实现 管网的恒压变流量供水要求。在变频调速恒压供水系统中,单台水泵工况的调节是通过变频器来改变电源的频率 来改变电机的转速 ,从而改变水泵性能曲线得以实现的。分析水泵工况的能耗比较图,可以看出利用变频调速实现恒压供水,当转速降低时,流量与转速成正比,功率以转速的三次方下降,与传统供水方式中用阀门节流方式相比,在一定程度上
4、可以减少能量损耗,能够明显节能。设备运行时 , 压 力传感器不断将管网水压信号变换成电信号送入 PLC , 经 PLC 运算处理后 , 获 得最佳控制参数 , 通过变频器和继电器控制元件自动调整水泵机组高效率地运行 。 供水系统的监控主要包括水泵的自动启停控制 、 供水压力的测量与调节 、 系统主管道水压的 ; 系统水处理设备运转的监视 、 控制 ; 故障异常状况的报警等 。 现场监控站内的控制器按预先编制的软件程序来满足自动控制的要求,即根据供水管的高 /低水压位信号来控制水泵的启 / 停及进水控制阀的开关,并且进行溢水和枯水的预警等。关键词:PLC;恒压供水;变频调速AbstractWit
5、h the rapid development of social economy, people on the quality of water supply and water supply system reliability requirements continue to increase; plus the current shortage of energy, new technology and advanced equipment application, make water supply design gets the opportunity of development
6、. Then choose a meet the various specifications, safety and economy of reasonable water supply mode, water supply of our design brings new challenges. The use of advanced automation technology, control technology and communication technology, the design of high performance, high energy saving, and c
7、an adapt to different areas of the constant pressure water supply system becomes an inevitable trend. In this paper, combined with our country medium and small city residential area water present situation, has designed a set of PLC based on variable frequency speed regulation constant pressure auto
8、matic water supply control system.Variable frequency speed regulation constant pressure water supply automatic control system by programmable controller, the built-in PID frequency converter, water pump, a pressure sensor, and a control cabinet. Logic control, by using the PID function of the invert
9、er for pressure regulation, system has reliable work, convenient use, stable pressure, no impact of superiority. Through the PLC, frequency converter, relay, contactor control pumping unit running status, realize the network of constant pressure variable flow water supply requirements. In the variab
10、le frequency speed regulation constant pressure water supply system, a single pump operation is adjusted by the frequency converter to change the power to change the motor speed, thereby changing the pump performance curve can be realized. Analysis of pump operation energy consumption comparison of
11、figure, can be seen using variable frequency speed regulation constant voltage water supply, when the rotational speed is reduced, the flow is proportional to the rotating speed, the power to speed to the power of three drops, and traditional method of water supply by the throttle valve means photog
12、raph is compared, to a certain extent, can reduce energy loss, can significantly energy saving. When the equipment is running, the pressure force sensor for continuous pipe network hydraulic pressure signal to electrical signal is transmitted to the PLC, the PLC arithmetic processing, obtains the be
13、st control parameters through the frequency converter, and a relay control element is automatically adjusted pump high efficiency operation. Monitoring of water supply systems include automatic start and stop control pumps, water pressure measurement and regulation, system main pipe pressure; system
14、 water treatment equipment operation monitoring, control; fault abnormal conditions of the alarm. Field monitoring station controller according to the programmed software to meet the requirement of automatic control, according to the water supply pipe of high / low pressure position signal to contro
15、l the pump start / stop and a water inlet control valve switch, and a water overflow and low water alarm. 翻译结果重试抱歉,系统响应超时,请稍后再试 支持中英、中日在线互译 支持网页翻译,在输入框输入网页地址即可 提供一键清空、复制功能、支持双语对照查看,使您体验更加流畅Keywords: PLC; constant pressure water supply; Frequency Control第一章 前言1.1国内用水现状 众所周知,水是生产生活中不可缺少的重要组成部分,在节水节能己成
16、为时代特征的现实条件下,我们这个水资源和电能短缺的国家,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,自动化程度低。一般规定城市管网的水压只保证 6 层以下楼房的用水 , 其余上部各层均须 “ 提升 ” 水压才能满足用水要求 。 以前大多采用传统的水塔 、 高位水箱 , 或气压罐式增压设备 , 但它们都必须由水泵以高出实际用水高度的压力来 “ 提升 ” 水量,其结果增大了水泵的轴功率和能量损耗。主要表现在用水高峰期,水的供给量常常低于需求量,出现水压降低供不应求的现象,而在用水低峰期,水的供给量常常高于需求量,出现水压升高供过于求的情况,此时将会造成能量的浪费,同时
17、有可能导致水管爆破和用水设备的损坏。1.2变频器恒压供水产生背景及意义 在我国,节电节水的潜力非常大。据有关国际组织发表的资料显示:中国的单位国民经济总产值所消耗的电是美国、德国等的4倍左右,消耗的水是他们的2倍左右。我国的大量用电设备中,风机和泵类电机的耗电量占全国发电量的50%左右,若推广新型电机调速技术,可节电40%左右,即可以节约全国发电量的 1/5.由于我国人均占有水、电资源相对于别国又少很多,因此,在我国一方面水电供给紧张,而另一方面,水电的浪费又十分惊人。节电节水,不仅潜力巨大, 而且意义深远 . 近十年来,变频技术的应用在我国有很大的发展,并取得了良好的效果。可以说,变频技术已
18、为大多数用户所接受。但是,不能不指出,我国在变频技术的应用方面,与发达国家的水平尚有很大差距。目前,我国在用的交流电动机使用变频调速运行的仅6%左右,而工业发达国家已达60% 70%;日本在风机、水泵上变频调速的采用率已达10%,而我国还不足0.01%;在日本,空调器的70%采用了变频调速,而我国才刚刚起步。从这个现实出发,变频技术尚有很大的发展空间。 变频恒压供水系统已逐渐取代原有的水塔供水系统,广泛应用于多层住宅小区生活消防供水系统。然而,由于新系统多会继续使用原有系统的部分旧设备(如水泵),在对原有供水系统进行变频改造的实践中,往往会出现一些在理论上意想不到的问题。本文介绍的变频控制恒压
19、供水系统,是在对一个典型的水塔供水系统的技术改造实践中,根据尽量保留原有设备的原则设计的,该系统很好的解决了旧设备需要频繁检修的问题,既体现了变频控制恒压供水的技术优势,同时有效的节省了资金。人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高,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。变频控制技术的进步不仅仅是异步电动机结构简单、坚固、易于维护等优点,更主要的是采用变频调速技术的异步电动机的机械特性达到了直流电动机调压调速的特性。由于计算机技术的介入,使得变频器具有丰富的功能和方便好用的特点,因此人们才有可能按照实际
20、要求,自行构成一个适用和可靠的调速系统。 变频调速恒压供水设备以其节能、安全、高品质的供水质量等优点,使我国供水技术装备水平从90年代初开始经历了一次飞跃。恒压供水调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,在用水量发生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。在实际应用中得到了很大的发展。随着电力电子技术的飞速发展,变频器的功能也越来越强。充分利用变频器内置的各种功能,对合理设计变频调速恒压供水设备,降低成本,保证产品质量等方面有着非常重要的意义。变频调速恒压供水技术其节能、安全、供水高品质等优点,在供水行业得到了广泛应用。恒压供水调速系
21、统实现水泵电动机无级调速,依据用水量的变化(实际上为供水管网的压力变化)自动调节系统的运行参数,在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求是当今先进、合理的节能型供水系统。在实际应用中如何充分利用变频器内置的各种功能,对合理设计变频器调速恒压供水设备,降低成本、保证产品质量等有着重要意义。 建设节约型社会,合理开发、节约利用和有效保护水资源是一项艰巨任务。根据高校用水时间集中,用水量变化较大的特点,分析了校园原供水系统存在成本高,可靠性低,水资源浪费,管网系统待完善的问题。提出以利用自来水水压供水与水泵提水相结合的方式,并配以变频器、软启动器、PLC、微泄露补偿器、压力传感器、液位传感器等不
22、同功能等传感器,根据管网的压力,通过变频器控制水泵的转速,使水管中的压力始终保持在合适的范围。从而可以解决因楼层太高导致压力不足及小流量时能耗大的问题。 另外水泵耗电功率与电机转速的三次方成正比关系,所以水泵调速运行的节能效果非常明显,平均耗电量较通常供水方式节省近四成。结合使用可编程控制器,可实现主泵变频,副泵软启动,具有短路保护、过流保护功能,工作稳定可靠,大大延长了电机的使用寿命.用户用水的多少是经常变动的,因此供水不足或供水过剩的情况时有发生。而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上,即用水多而供水少,则压力低;用 水少而供水多,则压力大。保持供水压力的恒定,可使供水和用水之间保
23、持平衡,即用水多时供水也多,用水少时供水也少,从而提高了供水的质量。恒压供水系统对于某些工业或特殊用户是非常重要的。例如在某些生产过程中,若自来水供水因故压力不足或短时断水,可能影响产品质量,严重时使产品报废和设备损坏。又如发生火灾时,若供水压力不足或或无水供应,不能迅速灭火,可能引起重大经济损失和人员伤亡。所以,某些用水区采用恒压供水系统,具有较大的经济和社会意义。变频调速技术的日臻完善,以变频调速为核心的智能供水控制系统取代了以往高位水箱和压力罐等供水设备,起动平稳,起动电流可限制在额定电流以内,从而避免了起动时对电网的冲击;由于泵的平均转速降低了,从而可延长泵和阀门等东西的使用寿命;可以
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