【正文】 統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ......................................................................................... 30 恒壓供水系統(tǒng)軟件部分總體分析設(shè)計(jì) ............................................................... 30 系統(tǒng)軟件部分分析 .................................................................................... 30 系統(tǒng)軟件部分總體設(shè)計(jì) ............................................................................ 30 恒壓供水系統(tǒng)程序流程圖 ........................................................................ 32 子程序和中斷程序 ............................................................................................... 34 子程序的調(diào)用指令和返回指令 ................................................................ 34 子程序調(diào)用過(guò)程的特點(diǎn) ............................................................................ 34 中斷程序的調(diào)用原則 ................................................................................ 35 中斷調(diào)用指令 ............................................................................................ 35 供水壓力采集程序 ............................................................................................ 36 壓力采集的平移式平均值濾波法 ............................................................ 36 壓力采集程序的編制 ................................................................................ 38 控制系統(tǒng) PID 整定部分程序設(shè)計(jì) ...................................................................... 40 PID 回路指令及使用 ............................................................................... 40 PID 指令在系統(tǒng)中的使用 ....................................................................... 40 第六章 PLC 程序仿真及調(diào)試 ............................................................................ 42 仿真軟件調(diào)試 ...................................................................................................... 42 實(shí)驗(yàn)室調(diào)試 .......................................................................................................... 46 第七章 結(jié)論 ................................................................................................................... 49 論文總結(jié) .............................................................................................................. 49 主要工作及結(jié)論 ......................................................................................... 49 存在的問(wèn)題 ................................................................................................ 49 個(gè)人收獲 .............................................................................................................. 50 致謝 ................................................................................................................................... 51 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................... 52 附錄 A：電氣接線圖 .................................................................................................. 53 附錄 B： PLC 外圍接線圖 ........................................................................................ 54 附錄 C PLC 梯形圖 ................................................................................................. 55 1 第一章 緒論 引言 水是人類最寶貴的資源，是人類賴以生存的基本條件，也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的生命線。在節(jié)水節(jié)能己成為時(shí)代特征的現(xiàn)實(shí)條件下，我們這個(gè)水 資源和電能短缺的國(guó)家，較長(zhǎng)階段以來(lái)在市政供水、高層建筑供水、工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)供水等方面技術(shù)一直較為落后，自動(dòng)化程度不高， 水資源浪費(fèi)現(xiàn)象十分嚴(yán)重，不能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的需 求。 伴隨著住房政策改革的不斷深入，城市中各種類型小區(qū)建設(shè)發(fā)展非常迅速，同時(shí)也對(duì)小區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了更高的要求。小區(qū)供水系統(tǒng)的建設(shè)作為其中的一個(gè)重要方面，供水的可靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性將直接影響到小區(qū)住戶的正常工作和生活，也直接體現(xiàn)了小區(qū)物業(yè)管理水平。日常的生產(chǎn)生活用水需求通常是隨時(shí)間變化的，因季節(jié)、晝夜相差很大，因此用水和供水的不平衡主要 表現(xiàn)為在用水高峰期，水的供應(yīng)量往往低于需求量，出現(xiàn)水壓降低供不應(yīng)求的現(xiàn)象，而在用水低谷期，水的供給量往往高于需求量，出現(xiàn)水壓升高供過(guò)于求的情況，這將會(huì)造成能量的浪費(fèi)，同時(shí)有可能導(dǎo)致水管爆破和用水設(shè)備的損壞。所以 保持供水壓力恒定可以實(shí)現(xiàn)供、用水的平衡 [1]。而變頻恒壓供水系統(tǒng)的出現(xiàn)使這些問(wèn)題迎刃而解。 供水系統(tǒng)發(fā)展歷程 恒壓供水技術(shù)出現(xiàn)以前，出現(xiàn)了水箱和水塔或氣罐式增壓設(shè)備等供水方式時(shí)，在造成水的二次污染、造成水質(zhì)變差的同時(shí)，由于它們必須由水泵以高出實(shí)際用水高度的壓力來(lái)提升水量，結(jié)果造成了水泵電機(jī)的 軸功率和能量損耗。下面對(duì)幾種供水方式進(jìn)行介紹 (1) 一臺(tái)恒速泵直接供水系統(tǒng)：這種供水方式下，水泵從蓄水池中抽水加壓直接送往用戶。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉，但耗電、耗水嚴(yán)重、水壓不穩(wěn)、供水質(zhì)量不佳，電機(jī)硬起動(dòng)易產(chǎn)生水錘效應(yīng)，破壞性大，目前較少采用。 (2) 恒速泵 +水塔的供水方式：這種方式是水泵首先向水塔供水，然后由水塔向用戶供水。這種供水方式 ，供水壓力相對(duì)穩(wěn)定。但這種供水方式基建設(shè)備投資最大，占地面積也最大，水壓不可調(diào)，不能兼顧近期與遠(yuǎn)期的需要，而且系統(tǒng)水壓不能隨系統(tǒng)所需流量和系統(tǒng)所需要壓力下降而 下降，同時(shí)還存在一些能量損失和二次污染問(wèn)題。 (3) 射流泵十水箱的供水方式：這種方式是根據(jù)射流泵本身的特有結(jié)構(gòu)進(jìn)行工 2 作。是利用壓差和來(lái)水管粗，出水管細(xì)的變徑工藝實(shí)現(xiàn)供水，但是由于其技術(shù)和工藝的不健全，再加上該供水方式會(huì)出現(xiàn)有壓無(wú)量 (流量 )的現(xiàn)象，無(wú)法滿足高層供水的需要。 (4) 恒速泵十高位水箱的供水方式 ：這種供水方式原理與水塔供水方式是相同的，區(qū)別僅在于水箱設(shè)在建筑物的頂層。 相對(duì)于水塔供水方式，高位水箱供水方式占地面積與設(shè)備投資都有所減少，但其必然提高建筑物的總體造價(jià)，且影響設(shè)計(jì)風(fēng)格對(duì)，同時(shí)水箱受到建 筑物的限制，容積不能太大，所以供水的范圍必然較小。同時(shí)一些污染源有可能進(jìn)入水箱帶來(lái)水質(zhì)的污染。 (5) 恒速泵十氣壓罐供水方式 ：這種方式是利用封閉的氣壓罐替代高位水箱蓄水，通過(guò)監(jiān)測(cè)罐內(nèi)壓力以控制泵的開、停。氣壓罐供水的方式也存在著許多缺點(diǎn)，聲，同時(shí)由于啟動(dòng)過(guò)于頻繁，壓力不穩(wěn)，加之硬啟動(dòng)，電氣和機(jī)械沖擊較大，設(shè)備損壞很快。 以上幾種供水方式都曾經(jīng)在一定歷史階段和某些生產(chǎn)生活領(lǐng)域發(fā)揮了舉足輕重的作用，但是，隨著人們對(duì)供水質(zhì)量和供水系 統(tǒng)可靠性的要求不斷提高，以上供水方式顯示出越來(lái)越多的弊病，再加上目前能源緊缺，供水方式必將朝著高效節(jié)能、自動(dòng)可靠的方向發(fā)展 。 變頻調(diào)速式供水系統(tǒng)具有節(jié)約能源、安全性高、節(jié)省占地、節(jié)省投資、調(diào)節(jié)能力大、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的優(yōu)勢(shì)，具有廣闊的應(yīng)用前景和明顯的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。變頻恒壓供水系統(tǒng)必將在將來(lái)的生產(chǎn)生活中成為新興主流供水方式 [2]。 恒壓供水系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 變頻恒壓供水方式是在變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展以后逐漸發(fā)展起來(lái)的。在早期，國(guó)外的恒壓供水工程在設(shè)計(jì)時(shí)均采用一臺(tái)變頻器帶動(dòng)一臺(tái)水泵機(jī)組的方式，幾乎 沒(méi)有一臺(tái)變頻器拖動(dòng)多臺(tái)水泵機(jī)組工作的情況，因而投資成本很高。 1968年，丹麥的丹佛斯公司發(fā)明并首家生產(chǎn)變頻器。隨著變頻技術(shù)的不斷發(fā)展和變頻恒壓供水系統(tǒng)在穩(wěn)定性、可靠性以及自動(dòng)化程度等方面的提高以及其顯著的節(jié)能效果被發(fā)現(xiàn)和認(rèn)可后，國(guó)外眾多生產(chǎn)變頻器的廠家開始重視并生產(chǎn)出一系列具有恒壓供水功能的變頻器，像 日本 Samco 公司， 其 推出 的 恒壓供水基板， 具 有 “變頻泵固定方式 ”、 “變頻泵循環(huán)方式 ”兩種模式 ， 它將 PID 調(diào)節(jié)器和 PLC 可編程控制器 等 相關(guān) 硬件集成 到 變頻器控制基板上，通過(guò)設(shè)置指令代碼 就可以 實(shí)現(xiàn) PLC 和 PID 等電 控 系統(tǒng)的功能，只要搭載配套的恒壓供水單元，就可以直接控制各個(gè)內(nèi)置的 電磁接觸器工作 ， 可構(gòu)成多 達(dá) 7臺(tái)電機(jī) (水泵 )的供水系統(tǒng)。 這類設(shè)備雖說(shuō)微化了電路結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)備成本，但是其輸出接口 3 的擴(kuò)展功能缺少靈活性，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)定性不高，與別的監(jiān)控系統(tǒng) (如 BA 系統(tǒng) )和組態(tài)軟件很難實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，且限制了帶負(fù)載的容量所以在實(shí)際使用時(shí)其范圍將會(huì)受到局限 [3]。 目前國(guó)內(nèi)很多公司在做變頻恒壓供水工程，大多數(shù)采用國(guó)外品牌的變頻器控制基于 PLC 的變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，水泵的轉(zhuǎn)速，供水管的管網(wǎng)壓力的閉環(huán)調(diào)節(jié)以及多臺(tái)水泵的 循環(huán)控制，有的采用 PLC（可編程控制器）及相應(yīng)的軟件予以實(shí)現(xiàn)，有的采用單片機(jī)及相關(guān)軟件予以實(shí)現(xiàn)。但在系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、穩(wěn)定性能、抗干擾性能以及開放性等諸多方面的綜合技術(shù)指標(biāo)來(lái)說(shuō)，還遠(yuǎn)未達(dá)到所有用戶的要求，只適用于小容量，控制要求不高的供水場(chǎng)所 [4]。雖然國(guó)內(nèi)變頻調(diào)速技術(shù)取得了較好的成績(jī)，但是總體上來(lái)說(shuō)國(guó)內(nèi)自行開發(fā)、生產(chǎn)相關(guān)設(shè)備的能力還比較弱。 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)正在經(jīng)歷一個(gè)逐步完善的發(fā)展過(guò)程，早期的單泵恒壓系統(tǒng)正在被多泵恒壓系統(tǒng)取代。雖 然 說(shuō) 單泵產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn) 單 可靠，但由于單泵電機(jī)深度調(diào)速造成水泵、 電機(jī)運(yùn)行效率 偏 低，而多泵型產(chǎn)品 因 投資更為節(jié)省，運(yùn)行效率更 高， 經(jīng) 實(shí)際證明是最優(yōu)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)， 必將快速 發(fā)展成為 供水的 主導(dǎo)產(chǎn)品。 該產(chǎn)品正在向著高可靠性、全數(shù)字化微機(jī)控制、多品種系列化等方向發(fā)展。追求高度的智能化、系列的標(biāo)準(zhǔn)化將是未來(lái)供水設(shè)備滿足城鎮(zhèn)建設(shè)成片開發(fā)、智能樓宇、網(wǎng)絡(luò)供水調(diào)度和整體規(guī)劃要求的必然趨勢(shì)。 本文的結(jié)構(gòu) 本文以普通城市小區(qū)恒壓供水作為應(yīng)用背景，對(duì)基于 PLC 的變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行研究。全文共分為