【正文】 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 摘要 摘 要 本論文根據(jù)中國城市小區(qū)的供水要求，設(shè)計了一套基于 PLC 的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng) , 并利用組態(tài)軟件開發(fā)良好的運行管理界面。變頻恒壓供水系統(tǒng)由可編程控制器、變頻器、水泵機組、壓力傳感器、工控機等構(gòu)成。 本系統(tǒng)包含三臺水泵電機，它們組成變頻循環(huán)運行方式。采用變頻器實現(xiàn)對三相水泵電機的軟啟動和變頻調(diào)速，運行切換采用 “先啟先停 ”的原則。壓力傳感器檢測當(dāng)前水壓信號，送入 PLC 與設(shè)定值比較后進行 PID 運算，從而控制變頻器的輸出電壓和頻率，進而改變水泵電機的轉(zhuǎn)速來改變供水量，最終保持管網(wǎng)壓力穩(wěn)定在設(shè)定值附近。通過 工控機與 PLC 的連接，采用組態(tài)軟件完成系統(tǒng)監(jiān)控，實現(xiàn)了運行狀態(tài)動態(tài)顯示及數(shù)據(jù)、報警的查詢。 關(guān)鍵詞 ：變頻調(diào)速， 恒壓供水 ， PLC， 組態(tài)軟件長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 ABSTRACT According to the requirement of China39。s urban water supply, this paper designs a set of water supply system of frequecey control of constant voltage based on PLC, and have developed good operation management interface using Supervision Control and Data system is made up of PLC, transducer,units of pumps,pressure sensor and control machine and so on. This system is formed by three pump generators,and they form the circulating run mode of frequency conversion. With general frequency converter realize for three phase pump generator soft start with frequency control,operation switch adopts the principle of”start first stop first”. The detection signal of pressure sensor of hydraulic pressure,via PLC with set value by carry out PID parison operation,so,control frequency and the export voltage of frequency converter,and then the rotational speed that changes pump generator e to change water supply quantity,eventually,it is nearby to maintain pipe pressure to stabilize when set value. Through work control machine the connection with PLC,with group form software consummately systematic monitoring,have realized operation state development to show and data,report to the police inquiry. Keywords: variable frequency speedregulating, constantpressure water supply, PLC, supervision control and data acquisition.長春工業(yè)大學(xué) 人文信息學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 目 錄 1 緒論 ................................................................................................................ 1 課題的提出 ............................................................................................ 1 變頻恒壓供水系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ................................................ 3 PLC 概述 ................................................................................................. 5 本課題的主要研究內(nèi)容 ........................................................................ 7 2 系統(tǒng)的理論分析及控制方案確定 ........................................................ 8 變頻恒壓供水系統(tǒng)的理論分析 ............................................................ 8 變頻恒壓供水系統(tǒng)控制方案的確定 ...................................................11 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 ....................................................................................... 19 系統(tǒng)主要設(shè)備的選型 .......................................................................... 19 系統(tǒng) 主電路分析及其設(shè)計 .................................................................. 23 系統(tǒng)控制電路分析及其設(shè)計 .............................................................. 25 PLC 的 I/O 端口分配及外圍接線圖 ................................................... 27 4 系統(tǒng)的軟 件設(shè)計 ....................................................................................... 31 系統(tǒng)軟件設(shè)計分析 .............................................................................. 31 PLC 程序設(shè)計 ....................................................................................... 33 PID 控制器參數(shù)整定 ............................................................................ 40 5 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計 ....................................................................................... 46 組態(tài)軟件簡介 ...................................................................................... 46 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計 .................................................................................. 46 6 結(jié)束語 ......................................................................................................... 51 長春工業(yè)大學(xué) 人文信息學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 參考文獻 ......................................................................................................... 53 致謝 ................................................................................................................... 55 附錄 ................................................................................................................... 56 附錄 A 英文文獻 ....................................................................................... 56 附錄 B 中文翻譯 ....................................................................................... 65 附錄 C 主程序梯形圖 ............................................................................... 71 長春工業(yè)大學(xué)人文信息 學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 1 1 緒論 課題的提出 水和電是人類生活、生產(chǎn)中不可缺少的重要物質(zhì)，在節(jié)水節(jié)能已成為時代特征的現(xiàn)實條件下，我們這個水資源和電能源短缺的國家，長期以來在市政供水、高層建筑供水、工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)供水等方面技術(shù)一直比較落后，自動化程度 較 低，而隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，以及住房制度改革的不斷深入，城市中各類小區(qū)建設(shè)發(fā)展十分迅速，同時也對小區(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)是其中的一個重要方面，供水的可靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性直接影響到小區(qū)住戶的正常工作和生活，也直接 體現(xiàn)了小區(qū)物業(yè)管理水平的高低。 傳統(tǒng)的小區(qū)供水方式有 ： 恒速泵加壓供水、氣壓罐供水、水塔高位水箱供水、液力 耦 合器和電池滑差離合器調(diào)速的供水方式、單片機變頻調(diào)速供水系統(tǒng)等方式，其優(yōu)、缺點如下 [1]： (1) 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行手工操作，自動化程度低，而且為保證供水，機組常處于滿負(fù)荷運行，不但效率低、耗電量大，而且在用水量較少時，管網(wǎng)長期處于超壓運行狀態(tài)，爆損現(xiàn)象嚴(yán)重，電機硬起動易產(chǎn)生水錘效應(yīng)，破壞性大，目前較少采用。 (2) 氣壓罐供水具有體積小、技術(shù) 簡單、不受高度限制等特點，但此方式調(diào)節(jié)量小、水泵電機為硬起動且起動頻繁，對電器設(shè)備要求較高、系統(tǒng)維護工作量大，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，也使浪費加大，從而限制了其發(fā)展。 (3) 水塔高位水箱供水具有控制方式簡單、運行經(jīng)濟合理、短時間維修長春工業(yè)大學(xué)人文信息 學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 2 或停電可不停水等優(yōu)點，但存在基建投資大，占地面積大，維護不方便，水泵電機為硬起動，啟動電流大等缺點，頻繁起動易損壞聯(lián)軸器，目前主要應(yīng)用于高層建筑。 (4) 液力 耦 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)點是價格低廉，結(jié)構(gòu)簡單明了，維修方便。 (5) 單片機變頻調(diào)速供水系統(tǒng)也能做到變頻調(diào)速，自動化程度要優(yōu)于上面 4 種供水方式，但是系統(tǒng)開發(fā)周期比較長，對操作員的素質(zhì)要求比較高，可靠性比較低，維修不方便，且不適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境。 綜上所述，傳統(tǒng)的供水方式普遍不同程度的存在浪費水力、電力資源 ；效率低 ； 可靠性差 ； 自動化程度不高等缺點，嚴(yán)重影響了居民的用水和工業(yè)系統(tǒng)中的用水。目前的供水方式朝向高效節(jié)能、自動可靠的方向發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)以其顯著的節(jié)能效果和穩(wěn)定可靠的控 制方式，在風(fēng)機、水泵、空氣壓縮機、制冷壓縮機等高能耗設(shè)備上廣泛應(yīng)用，特別是在城鄉(xiāng)工業(yè)用水的各級加壓系統(tǒng)，居民生活用水的恒壓供水系統(tǒng)中，變頻調(diào)速水泵節(jié)能效果尤為突出，其優(yōu)越性表現(xiàn)在 ： 一