【正文】 ....... 36 第六章 PLC 程序設(shè)計 ........................................... 37 PLC 程序設(shè)計方法 ............................................. 37 供水系統(tǒng)控制程序 ............................................. 39 本章小結(jié) ..................................................... 42 第七章 水廠監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的 設(shè)計 ..................................... 43 引言 ......................................................... 43 泵站計算機(jī)監(jiān)測與管理系統(tǒng)的選擇 ............................... 43 系統(tǒng)監(jiān)控軟件的選擇 ........................................ 43 組態(tài)王的介紹 ............................................. 43 組態(tài)王軟件的使用方法和特點(diǎn) ................................ 44 組態(tài)王與 S7200PLC 通訊 .................................... 44 組態(tài)王系統(tǒng)的設(shè)計 ............................................. 45 組態(tài)王系統(tǒng)設(shè)計的步驟 ...................................... 45 組態(tài)王系統(tǒng)設(shè)計過程 ........................................ 45 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)用戶畫面 ................................. 48 恒壓供水系統(tǒng)登錄畫面 ...................................... 48 恒壓供水主窗口 ............................................ 49 泵房流程窗口 .............................................. 49 iii 報警窗口 .................................................. 50 歷史趨勢曲線窗口 .......................................... 50 恒壓供水報表窗口 ......................................... 51 本章小結(jié) ..................................................... 52 結(jié)束語 ...................................................... 53 參考文獻(xiàn) ..................................................... 54 致 謝 .........................................錯誤 !未定義書簽。 第一章 緒論 1 第一章 緒論 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)產(chǎn)生的背景及其意義 水是生命之源，是人類賴以生存和發(fā)展的不可替代的重要資源之一。 隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，水對人民生活與工業(yè)生產(chǎn)的影響日益加強(qiáng)，人民對供水的質(zhì)量和供水系統(tǒng)可靠性的要求不斷提高。把先進(jìn)的自動化技術(shù)、控制技術(shù)、通訊及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等應(yīng)用到供水領(lǐng)域，成為對供水系統(tǒng)的新 要求。 我 國家 是一個 在水資源和電能方面都很短缺 的國家 ，在大力提倡節(jié)約能源的今天，人們也更加重視有關(guān)降低供水系統(tǒng)能耗的問題。據(jù)統(tǒng)計，風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載約占我國總耗電量的 80%，這主要是由于我國供水設(shè)備工作效率低，控制方式不合理，據(jù)統(tǒng)計，水泵的效率大多不足 60%，存在著很大的能源浪費(fèi) [1]，因此運(yùn)用水泵供水節(jié)能技術(shù)，設(shè)計可靠性高，運(yùn)行效率高的供水系統(tǒng)具有重大的經(jīng)濟(jì)意義。 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)是集變頻技術(shù)，電氣傳動技術(shù)，現(xiàn)代控制技術(shù)于一體先進(jìn)的供水控制系統(tǒng)。它可以根據(jù)用水管網(wǎng)瞬間用水量的不同所引起的壓力變化，自動地改變 水泵的轉(zhuǎn)速，自動調(diào)節(jié)峰谷供水量，保證管網(wǎng)供水壓力恒定，以滿足用水的要求。變頻恒壓供水系統(tǒng)自 80 年代世界各國將其投入工業(yè)應(yīng)用以來，它顯示出了強(qiáng)勁的競爭力，采用該系統(tǒng)供水可以取得非常顯著的節(jié)能效果，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。這在能量日益緊缺的今天尤為重要，所以研究設(shè)計該系統(tǒng)，對于提高企業(yè)效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實意義。 在恒壓供水技術(shù)之前出現(xiàn) 了很多種供水方式，經(jīng)過調(diào)研，發(fā)現(xiàn)各種傳統(tǒng)的供水方式的優(yōu)缺點(diǎn)如下 [2]: (l)重力供水 水塔高位水箱供水方式屬于重力供水方式，缺點(diǎn)是基建投 資大，占地面積廣，維修清洗不方便，需要定期清理，消毒，容易造成水源的二次污染，水泵電機(jī)為硬啟動，啟動電流大，控制柜內(nèi)觸點(diǎn)多，易燒壞，優(yōu)點(diǎn)是控制方式簡單，短時維修或斷電可不停水。當(dāng)用水量很小時，可以長時間不再開泵。 (2)壓力供水 氣壓罐供水方式屬于壓力供水，具有體積小、技術(shù)簡單、不受高度限制等特點(diǎn)，但此方式調(diào)節(jié)量小、水泵電機(jī)為硬起動且起動頻繁，聯(lián)軸器沖擊大，起動電流大，觸點(diǎn)易燒，系統(tǒng)維護(hù)工作量大，而且為減少水泵起動次數(shù)，停泵壓力往往比較高，致使水泵在低效段工作，而出水壓力無謂的增高，也使浪費(fèi)加大，從而限制了 其發(fā)展。 （ 3） 恒速泵加壓供水 廣東石油化工 學(xué)院本科畢業(yè) (設(shè)計 )論文： 基于 PLC 的 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng) 的設(shè)計 2 恒速泵加壓供水方式無法對供水管網(wǎng)的壓力做出及時的反應(yīng)，水泵的增減都依賴人工進(jìn)行手工操作，自動化程度低，而且為保證供水，機(jī)組常處于滿負(fù)荷運(yùn)行，不但效率低、耗電量大，而且在用水量較少時，管網(wǎng)長期處于超壓運(yùn)行狀態(tài)，爆損現(xiàn)象嚴(yán)重，電機(jī)硬起動易產(chǎn)生水錘效應(yīng)，破壞性大，目前較少采用。 (4)調(diào)速供水 液力禍合器和電池滑差離合器調(diào)速的供水方式易漏油，發(fā)熱需冷卻，效率低，改造 麻煩，只能是一對一 驅(qū)動，需經(jīng)常檢修 。優(yōu)點(diǎn)是價格低廉，結(jié)構(gòu)簡單明了，維修方便。單片機(jī)變頻調(diào)速供水方式優(yōu)點(diǎn)是能做到變頻調(diào)速 、自動化程度優(yōu)于以上幾種供水方式，可以定時供水等，缺點(diǎn)是系統(tǒng)開發(fā)周期較長、參數(shù)設(shè)置煩瑣、可靠性比較低、維修不方便，不適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境。 綜上所述，傳統(tǒng)的供水方式普遍存在不同程度的浪費(fèi)水力，電力資源，效率低，可靠性差，自動化程度不高等缺點(diǎn)，已經(jīng)不能滿足當(dāng) 前社會的發(fā)展和需求，嚴(yán)重影響了居民的生活用水和工業(yè)生產(chǎn)用水質(zhì)量。 PLC變頻恒壓供水系統(tǒng)集變頻技術(shù)、電氣技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)于一體。采用該系統(tǒng)進(jìn)行供水可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，同時系統(tǒng)具有良好的節(jié)能性，這在能源日益緊缺的今天尤為重要，所以研究設(shè)計該系統(tǒng) ，對于提高企業(yè)效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實意義。 變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)簡介 國內(nèi)外變頻恒壓供水的現(xiàn)狀 目前，國內(nèi)大中城市的水廠基本上都采用變頻恒壓供水方式，生產(chǎn)過程的重要參數(shù)可以實行自動監(jiān)測 。加氯加礬、沉淀池、濾池及泵房、變電所也同樣實現(xiàn)自動控制及計算機(jī)管理，構(gòu)成完整的 DCS 系統(tǒng)?，F(xiàn)代化水廠除了中心調(diào)度室和化驗室以外都可以做到無人值班。國內(nèi)的小城鎮(zhèn)的供水狀況比較落后，基本上還停留在氣壓罐、水塔供水方式。這些供水方式都需要將水提升到一個滿足最高層用戶用水的固定高度上 ，這樣，就有相當(dāng)一部分電能被浪費(fèi)。同時，管網(wǎng)壓力的不穩(wěn)定，很容易造成管路曝?fù)p，管路和水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。而在西方發(fā)達(dá)國家，以PLC為基礎(chǔ)的集散型控制系統(tǒng)已成為當(dāng)今水工業(yè)自動化系統(tǒng)的主流，其控制系統(tǒng)正向著智能化、分散化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。企業(yè)內(nèi)部之間以及與外部交換信息的需求不斷擴(kuò)大，現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)對生產(chǎn)的管理要求不斷提高，這種要求已不局限于通常意義上的對生產(chǎn)現(xiàn)場狀態(tài)的監(jiān)視和控制，同時還要求把現(xiàn)場信息和管理信息結(jié)合起來，通過對經(jīng)營決策、管理、計劃、調(diào)度、過程優(yōu)化、故障診斷、現(xiàn)場控制等信息的綜合處理，形成一個意義更廣泛的綜合 管理系統(tǒng)，亦稱為“管控一體化”。 第一章 緒論 3 在 國外 ,一個 10x10， m3/d 的水廠只需 3~5 人管理。在運(yùn)行當(dāng)中，還采用了自動化智能措施，運(yùn)用實時指示器不斷評定每一階段程序處理效果和作出微小糾正[3]，并融合了以太網(wǎng)技術(shù)，提高了水廠的信息化程度。 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)集合了變頻技術(shù)、 PLC 應(yīng)用、工控機(jī)應(yīng)用技術(shù)等多方面的現(xiàn)代化技術(shù)，所以有較好的性能特點(diǎn)： （ 1） 節(jié) 能性 恒壓供水技術(shù)通過變頻調(diào)速閉環(huán)控制方式調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速改變水泵出口壓力，相對于閥門調(diào)節(jié)控制水泵出口壓力的方式來說， 具有降低管道阻力、大大減少截流損失的效應(yīng)，系統(tǒng)在運(yùn)行過程中可節(jié)約一定的電能，并能長期受益，并且由于電動機(jī)故障率的減少，設(shè)備壽命的延長，產(chǎn)品質(zhì)量的提高等等，都必將產(chǎn)生難以估計的經(jīng)濟(jì)效益。 （ 2） 可延長電機(jī)和水泵壽命 由于水泵在變頻下工作，其出口流量小于額定流量時，泵轉(zhuǎn)速降低，減少了軸承的磨損和發(fā)熱，延長了泵和電動機(jī)的機(jī)械使用壽命。 （ 3） 運(yùn)行 安全 可靠 水泵電機(jī)采用軟啟動方式，可以避免電動機(jī)啟動時的電流沖擊，減少對電網(wǎng)電 ， 避免管網(wǎng)壓力超限，管道破裂 而 造成波動的影響，同時也避免了電動機(jī)突然加速造成水泵系 統(tǒng)的喘振。 （ 4） 聯(lián)網(wǎng)功能 采用全中文工控組態(tài)軟件，實時監(jiān)控各個站點(diǎn)，如電機(jī)的電壓、電流、工作頻率、管網(wǎng)壓力及流量等。并且能夠累積每個站點(diǎn)的用電量，累積每臺泵的出水量，同時提供各種形式的打印報表，以便分析統(tǒng)計。 （ 5） 控制靈活 分段供水，定時供水，手動選擇工作方式。 （ 6） 容錯性 當(dāng)出現(xiàn)意外情況時，系統(tǒng)能根據(jù)水泵及變頻器的狀態(tài)，電網(wǎng)狀況及水源水位，管網(wǎng)壓力等工況自動切換，保證管網(wǎng)內(nèi)壓力恒定。在故障發(fā)生時，系統(tǒng)會轉(zhuǎn)而執(zhí)行專門的故障子程序，保證在緊急情況下仍能進(jìn)行供水。 變頻恒壓供水 系統(tǒng)的應(yīng)用范圍 非常的廣泛，其廣泛的 應(yīng)用如下 [4]: (1) 高層建筑、城鄉(xiāng)供水小區(qū)、企事業(yè)生活用水 。 (2) 特殊種類工業(yè)需要恒壓控制的用水如冷卻水循環(huán)、熱力網(wǎng)水循環(huán)、鍋爐補(bǔ)水等 。 (3) 自來水廠增壓系統(tǒng) 。 廣東石油化工 學(xué)院本科畢業(yè) (設(shè)計 )論文： 基于 PLC 的 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng) 的設(shè)計 4 (4) 農(nóng)田灌溉，污水處理，人造噴泉 。 (5) 各種液體恒壓控制系統(tǒng)。 變頻恒壓供水的發(fā)展趨勢 (1)變頻恒壓供水目前正向集成化，維護(hù)操作簡單化方向發(fā)展在國外專門針對供水的變頻器集成化越來越高，很多專用變頻器集成了 PLC和 PID，甚至將壓力變送器也融入變頻組件，同時維護(hù)操作也越來越簡單，部分 新品的變頻供水只需簡單設(shè)定壓力值就可正常運(yùn)行，控制軟件和其他參數(shù)在出廠時就已設(shè)定，或利用傳感器自動獲取完畢。 (2)高壓變頻系統(tǒng)在供水行業(yè)中的應(yīng)用 在過去變頻供水較少涉及高壓變頻系統(tǒng)，這也是系統(tǒng)發(fā)展的重要方向，高一低一高型的高壓變頻系統(tǒng)，串聯(lián)多電平高壓變頻系統(tǒng)目前已在實際應(yīng)用中不斷完善，高壓變頻中的諧波問題己逐步得到解決。 (3)變頻供水系統(tǒng)正在融入更全面的供水管理系統(tǒng) 面對日益復(fù)雜的供水系統(tǒng)，如何在滿足供水需求的前提下，最大限度的提高供水系統(tǒng)的效益，是所有供水部門共同面臨的重要課題，目前，在美國，日本，法 國等地的有些城市己基本上實現(xiàn)了供水系統(tǒng)的計算機(jī)優(yōu)化。 基于 PLC 的變頻調(diào)速恒壓控制是現(xiàn)代供水控制系統(tǒng)的主要方式 ， 它利用 ＰＬＣ 、傳感器、電氣控制設(shè)備、變頻器及水泵機(jī)組組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，使供水管網(wǎng)壓力保持恒定 。 由于具有自動化程度高、高效節(jié)能、安全衛(wèi)生、維護(hù)方便等特點(diǎn)，在小區(qū)供水和 工廠供液供水控制中得到廣泛應(yīng)用，并取得了良好的控制效果和社會效 [5]。 課題來源及本設(shè)計 的主要內(nèi)容 本課題來源于茂名市河?xùn)|水廠的實習(xí)。 通過前面對傳統(tǒng)供水現(xiàn)狀和變頻恒壓供水系統(tǒng)的應(yīng)用前景分析可知，變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)在我國已成 為供水行業(yè)發(fā)展的主流趨勢。變頻恒壓供水系統(tǒng)主要由變頻器、可編程控制器、人機(jī)界面、各種傳感器等組成。本文研究的目標(biāo)是對恒壓控制技術(shù)給予提升，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和節(jié)能效果進(jìn)一步提高，操作更加簡捷，故障報警及時迅速，同時具有開放的數(shù)據(jù)傳輸。 本設(shè)計 的主要內(nèi)容如下 : 1） 通過揚(yáng)程特性曲線和管阻特性曲線分析供水系統(tǒng)的工作點(diǎn)，根據(jù)管網(wǎng)和水泵的運(yùn)行曲線，說明供水系統(tǒng)的節(jié)能原理。 2） 分析變頻恒壓供水系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)，探討變頻恒壓供水系統(tǒng)的控制策 第一章 緒論