【正文】 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 I 摘 要 隨著經濟與社會的高速發(fā)展，能源越來越緊缺，而人們對供水質量和供水系 統(tǒng)可靠性的要求也不斷提高，因此采用先進的自動化控制技術來設計高節(jié)能、高 可靠性的恒壓供水系統(tǒng)成為必然趨勢。 針對目前的小區(qū)供水系統(tǒng)中存在的電能、水資源浪費且供水質量差等問題 ,本文研究并設計了一種變頻調速恒壓供水控制器。該控制器是以三菱 FX2N PLC為核心，并與變頻器、壓力傳感器等器件結合起來，共同構成了變頻恒壓供水系 統(tǒng)。該系統(tǒng)是以管網(wǎng)水壓為設定參數(shù)，根據(jù)用水量的大小由 PLC控制投入運行的水泵的數(shù)量及電機的轉速， 實現(xiàn)管網(wǎng)水壓的閉環(huán)調節(jié)，即實現(xiàn)恒壓供水。 本文首先根據(jù)供水系統(tǒng)的管阻特性曲線和水泵揚程特性曲線，分析了恒壓供水的原理；然后根據(jù)管網(wǎng)和水泵的運行特性曲線，闡明了供水系統(tǒng)的變頻調速節(jié)能原理。接著分析了變頻調速恒壓供水系統(tǒng)的構成、工作原理和控制流程。在研究了 PID算法的基礎上，設計了應用于變頻恒壓供水系統(tǒng)的 PID控制器。最后對系統(tǒng)的軟硬件設計進行了詳細的介紹，并指出了系統(tǒng)所存在的問題，并給出了相關的抑制方法。 本系統(tǒng)是針對安陽市某住宅小區(qū)供水而設計的，經過現(xiàn)場調試和運行表明本 課題所設計的恒壓供水 系統(tǒng)對水壓的實時控制性能良好，硬件模塊工作穩(wěn)定、可 靠，所設計的 PID控制器正確有效，較好的保證了管網(wǎng)水壓的穩(wěn)定性。該系統(tǒng)是 一種較理想的控制系統(tǒng)。 關鍵詞 ： PLC； 變頻 ； 供水 ； 恒壓 ； PID 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 II ABSTRACT With the rapid development of economy and society,energy resources are seriously lacking． At the same time， the demands for quality and reliability of water supply system are increased continually． So it is inevitable tendency to design one kind of water supply system which is high reliable and saves on energy well， with the help of advanced technique of automation and contr01． Direct towards the problems of actual water supply system， such as electric power and water resource waste and low quality of water supply,this paper mainly studied and designed a controller of the VF speed regulating constant—pressure water supply system． With the core of Mitsubishi FX2NPLC， this controller bined transducer and pressure sensor． The pressure value of the watersupply pipeline was set， and the number of running pumps and the rotate speed of motor to implement the closed—loop control of water pressure was controlled in this system， namely constant—pressure water supply． This paper explained the principle of constant—pressure water supply on the basis of characteristic curve of pipeline resistance and water pump head． And water supply system’S energy—saving principle of water pump VF speed control Was clarified according to characteristic curve of running pipelines and water pump． Then the structure and work principle and control flow of VF speed regulating constant pressure water supply system Was analyzed in the paper． Based on the research of PID control theory,this paper has designed a PID controller． The design of the system’s hardware and software Was introduced thoroughly,and system’S EMI problems and relevant restraining methods were put forward in the end． The water supply system is designed for a residential area in An yang city． After on—site missioning and operation shows the real time control performance to the water pressure of water supply system designed in this paper Was proved to be allright according to the experimentation validated ． The hardware module is steady—going and reliable， and the PID controller is proper and valid and can guarantee the better stability of water pressure． And this control system is perfect． Key words： PLC； Variable frequency； Water supply； Constant pressure； PID 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 III 目 錄 第 1 章 緒論 ....................................................... 1 變頻恒壓供水產生的背景和意義 ................................. 1 變頻恒壓供水系統(tǒng)的國內研究現(xiàn)狀 ............................... 3 課題來源及本文的主要研究內容 ................................. 4 本論文中所做的工作 ........................................... 4 第 2 章 恒壓供水系統(tǒng)的基本構成 .................................. 5 系統(tǒng)各部分的功能 ............................................. 5 本章小結 ..................................................... 6 第 3 章 變頻器和壓力傳感器 ...................................... 7 變頻器的基本結構 ............................................ 7 變頻器的分類及工作原理 ...................................... 9 變頻器選擇的方法 ............................................ 9 變頻器硬件選擇 .............................................. 9 壓力傳感器的選型 ........................................... 10 本章小結 .................................................... 11 第 4 章 PLC 選型及應用 ........................................... 12 PLC 在恒壓供水泵站中的作用 .................................. 12 PLC 選型方法 ................................................ 12 PLC 模擬量擴展單元的配置及應用 .............................. 16 模擬量輸入模塊的功能及與 PLC 系統(tǒng)的連接 ................ 16 模擬量輸入模塊緩沖存儲器（ BFM）的分配 ................. 17 模擬量輸出模塊的功能及 PLC 系統(tǒng)連接 ................... 18 模擬量輸出模塊的偏置、增益及分配 ...................... 19 本章小結 .................................................... 19 第 5 章 PID 控制器的設計 ........................................ 20 PID 控制參數(shù)計算 ............................................ 20 PID 參數(shù)整定的原則 .......................................... 22 PID 指令的使用注意事項 ...................................... 22 PID 回路類型的選擇 .......................................... 23 正作用或反作用回路 ......................................... 23 本章小結 .................................................... 23 第 6 章 供水系統(tǒng)的設計 .......................................... 24 控制系統(tǒng)的 I/O 及地址分配 .................................... 24 系統(tǒng)基本要求 ................................................ 24 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 IV PLC 系統(tǒng)選型 ................................................ 25 電氣控制系統(tǒng)原理圖 ......................................... 25 主電路圖 .............................................. 25 工作泵組數(shù)量管理 ...................................... 29 多泵組泵站泵組管理規(guī)范 ................................ 29 程序的結構及程序功能的實現(xiàn) ............................ 29 系統(tǒng)的運行分析 ........................................ 32 本章小結 .................................................... 32 結論 .............................................................. 33 參考文獻 ......................................................... 34 致謝 .............................................................. 35 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 1 第 1章 緒 論 隨著社會經濟的迅速發(fā)展，水對人民生活與工業(yè)生產的影響日益加強，人民對供水的質量和供水系統(tǒng)可靠性的要求不斷提高。把先進的自動化技術、控 制技術、通訊及網(wǎng)絡技術等應用到供水領域，成為對供水系