基于can總線的恒壓供水監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)(已修改)
2025-07-05 00:08 本頁面
【正文】 基于CAN總線的恒壓供水監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)關(guān)鍵詞：恒壓供水系統(tǒng)CAN總線 變頻器 PLC技術(shù) 自動(dòng)控制技術(shù)一、設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)現(xiàn)狀小區(qū)內(nèi)有一座水廠、4個(gè)水源井；水廠內(nèi)設(shè)有水池2個(gè)，4臺(tái)供水泵為居民供水，2條供水管路；每個(gè)水源井設(shè)置1臺(tái)深井泵。供水方式為深井泵將水源井的水抽至水倉內(nèi)，再由供水泵將水排至供水管道，再由供水管道供給各用戶生活的需要。系統(tǒng)組成要求水廠泵房實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，對(duì)4個(gè)水源井泵的遠(yuǎn)程啟動(dòng)，水井水位的監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)由PLC（可編程邏輯控制器）及其遠(yuǎn)程擴(kuò)展模塊、操作屏、檢測(cè)部分（模擬量和開關(guān)量）、執(zhí)行部分、上位機(jī)等組成。l PLC及其遠(yuǎn)程擴(kuò)展模塊系統(tǒng)的核心部分，完成對(duì)于監(jiān)測(cè)量的處理、運(yùn)算和存儲(chǔ)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果控制水泵啟停等。l 操作屏現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置一臺(tái)操作屏，實(shí)時(shí)生動(dòng)的顯示水泵當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)提供水泵自動(dòng)控制平臺(tái)。l 模擬量檢測(cè)部分主要完成對(duì)監(jiān)控需要的模擬量的采集和處理，并送入PLC。主要包括以下幾類傳感器：216。 水倉水位傳感變送器；216。 流量傳感器；216。 壓力傳感變送器；216。 溫度傳感器。l 開關(guān)量檢測(cè)部分將液壓閘閥、電動(dòng)球閥、高壓柜等的工作狀態(tài)與啟閉位置等開關(guān)量信號(hào)接入PLC，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。l 執(zhí)行部分由就地控制箱、PLC集控柜及電動(dòng)閘閥系統(tǒng)組成,可完成對(duì)水泵、閘閥、電動(dòng)球閥的控制。l 上位機(jī)上位機(jī)實(shí)現(xiàn)供水自動(dòng)控制系統(tǒng)和監(jiān)控中心自動(dòng)控制平臺(tái)之間通信；實(shí)現(xiàn)對(duì)供水系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操控。設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的詳細(xì)監(jiān)控方案，包括：216。 PLC各個(gè)模塊的型號(hào)216。 傳感器型號(hào)216。 計(jì)算機(jī)配置216。 采用的通信系統(tǒng)216。 擬采用的上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)思路。二、引言 恒壓供水系統(tǒng)介紹 供水系統(tǒng)是國民生產(chǎn)生活中不可缺少的重要一環(huán)。傳統(tǒng)供水方式占地面積大，水質(zhì)易污染，基建投資多，傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)大部分仍然采用人工手動(dòng)調(diào)整參數(shù)控制，生產(chǎn)過程中的重要參數(shù)仍然依靠人工定時(shí)記錄，用水量的需求具有時(shí)變性，在用水高峰期時(shí)，管網(wǎng)壓力達(dá)不到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力，造成高層建筑斷水。用水低峰期時(shí)，管網(wǎng)壓力經(jīng)常超過規(guī)定的壓力上限，極易造成爆管事故并且能源損耗嚴(yán)重。本文提出采用模糊PID算法加Smith預(yù)估補(bǔ)償方式變頻器恒壓控制供水系統(tǒng)具有運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、可靠性高、節(jié)能效果明顯等優(yōu)點(diǎn)，利用CAN現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)構(gòu)成的底層控制網(wǎng)絡(luò)，采用了分布式結(jié)構(gòu)和分散控制原理，具有使用方便、易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，能有效地滿足監(jiān)控系統(tǒng)在遠(yuǎn)程監(jiān)控的實(shí)時(shí)性和可靠性要求。變頻調(diào)速技術(shù)是一種新型成熟的交流電機(jī)無極調(diào)速技術(shù)，它以其獨(dú)特優(yōu)良的控制性能被廣泛應(yīng)用于速度控制領(lǐng)域，特別是供水行業(yè)中。由于安全生產(chǎn)和供水質(zhì)量的特殊需要，對(duì)恒壓供水壓力有著嚴(yán)格的要求，因而變頻調(diào)速技術(shù)得到了更加深入的應(yīng)用。供水系統(tǒng)采用“通用變頻器+單片機(jī)（包括PID調(diào)節(jié)器）+工頻/變頻切換”的控制方案?，F(xiàn)場(chǎng)控制器能夠完成現(xiàn)場(chǎng)管網(wǎng)壓力反饋值的數(shù)據(jù)采集、壓力給定值的輸入、模糊PID調(diào)節(jié)運(yùn)算，最后將控制量送入變頻器，控制水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到恒壓供水的目的。同時(shí)通過profibusfms現(xiàn)場(chǎng)總線接收來自其他節(jié)點(diǎn)（主要是上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)）的命令或者主動(dòng)將自身的數(shù)據(jù)發(fā)送到profibus總線上供上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)接收，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能。恒壓供水方式技術(shù)先進(jìn)、水壓恒定、操作方便、運(yùn)行可靠、節(jié)約電能、自動(dòng)化程度高，在泵站供水中可完成以下功能： ?。?）維持水壓恒定 ?。?）控制系統(tǒng)可手動(dòng)/自動(dòng)運(yùn)行 ?。?）多臺(tái)泵自動(dòng)切換運(yùn)行 （4）系統(tǒng)睡眠與喚醒，當(dāng)外界停止用水時(shí)，系統(tǒng)處于睡眠狀態(tài)，直至有用水需求時(shí)自動(dòng)喚醒 ?。?）在線調(diào)整PID參數(shù)； ?。?）泵組及線路保護(hù)檢測(cè)報(bào)警，信號(hào)顯示等 將管網(wǎng)的實(shí)際壓力經(jīng)反饋后與給定壓力進(jìn)行比較，當(dāng)管網(wǎng)壓力不足時(shí)，變頻器增大輸出頻率，水泵轉(zhuǎn)速加快，供水量增加，迫使管網(wǎng)壓力上升。反之水泵轉(zhuǎn)速減慢，供水量減小，管網(wǎng)壓力下降，保持恒壓供水。 系統(tǒng)硬件構(gòu)成 系統(tǒng)采用壓力傳感器、PLC和SAJ變頻器作為中心控制裝置，實(shí)現(xiàn)所需功能。 來源:輸配電設(shè)備網(wǎng)安裝在管網(wǎng)干線上的壓力傳感器，用于檢測(cè)管網(wǎng)的水壓，將壓力轉(zhuǎn)化為4～20 mA的電流或者是0~10V的電壓信號(hào)，提供給SAJ變頻器。 SAJ變頻器是水泵電機(jī)的控制設(shè)備，能按照水壓恒定需要將0～50 Hz的頻率信號(hào)供給水泵電機(jī)，調(diào)整其轉(zhuǎn)速，SAJ變頻器功能強(qiáng)大，即預(yù)先編置好的參數(shù)集，將使用過程中所需設(shè)定的參數(shù)數(shù)量減小到最小，參數(shù)的缺省值依應(yīng)用宏的選擇而不同。系統(tǒng)采用PID控制的應(yīng)用宏，進(jìn)行閉環(huán)控制。SAJ變頻器根據(jù)恒壓時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓設(shè)定值與
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