【正文】 恒 壓 供 水 中 的 應(yīng) 用第 2 頁 蓄水池電機(jī)水泵閥門供水主管網(wǎng)蓄水池電機(jī)水泵閥門供水主管網(wǎng)變頻器P L C 傳統(tǒng)供水機(jī)示意圖 變頻供水機(jī)示意圖 本課題產(chǎn)生的背景和意義我國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，工業(yè)自動化程度低。同時可達(dá)到良好的節(jié)能性，提高供水效率。利用變頻技術(shù)與自動控制技術(shù)相結(jié)合，在中小型供水企業(yè)實現(xiàn)恒壓供水，不僅能達(dá)到比較明顯的節(jié)能效果，提高供水企業(yè)的效率， 恒 水 壓供水系統(tǒng)集變頻技術(shù)、電氣傳動技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)于一體。保持管網(wǎng)的水壓恒定供水，可使供水和用水之間保持平衡，不但提高了供水的產(chǎn)量和質(zhì)量，也確保了供水生產(chǎn)以及電機(jī)運(yùn)行的安全可靠性。隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們對供水質(zhì)量和供水系統(tǒng)的可靠性要求不斷提高。但供水機(jī)泵供水的同時，也消耗大量的能量，如果能在提高供水機(jī)泵的效率、確保供水機(jī)泵的可靠穩(wěn)定運(yùn)行的同時，降低能耗，將具有重要經(jīng)濟(jì)意義。PLC 在 恒 壓 供 水 中 的 應(yīng) 用第 I 頁 PLC 變頻恒壓供水系統(tǒng)畢業(yè)論文目 錄第一章 緒論 ..............................................................1 引言 ................................................................1 本課題產(chǎn)生的背景和意義 ..............................................2 變頻恒壓供水的現(xiàn)況 ..................................................2 本人的主要工作 ......................................................3第二章 變頻恒壓供水的理論分析 ............................................5 水泵的工作原理 ......................................................5 供水電機(jī)的搭配 ......................................................5 水泵的調(diào)節(jié)方式 ......................................................6 恒壓供水系統(tǒng)的能耗分析 ..............................................7 供水系統(tǒng)的安全性問題 ................................................9第三章 變頻恒壓供水控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計 ...................................12 變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的構(gòu)成方案 .....................................12 變頻恒壓供水系統(tǒng)的控制方案 .........................................13 供水設(shè)備的選擇原則 .................................................14 參數(shù)的計算與供水設(shè)備選型 ...........................................16 PLC 的選型 ..........................................................20 系統(tǒng)硬件線路設(shè)計 ...................................................21 PID 參數(shù)的預(yù)置 ......................................................22第四章 變頻恒壓供水控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計 ...................................24 常用編程方法 .......................................................24 編程軟件的簡單介紹 .................................................27 恒壓供水系統(tǒng)梯形圖的設(shè)計 ...........................................28 程序的仿真與調(diào)試 ...................................................32PLC 在 恒 壓 供 水 中 的 應(yīng) 用第 II 頁 恒壓變頻供水系統(tǒng)的 WINCC 界面設(shè)計 ....................................35 經(jīng)濟(jì)效益分析 .......................................................41第五章 總結(jié)與期望 .......................................................42 總結(jié) ...............................................................42 展望 ...............................................................42致 謝 ...................................................................44參考文獻(xiàn) .................................................................45PLC 在 恒 壓 供 水 中 的 應(yīng) 用第 1 頁 第一章 緒論 引言水是生命之源，人類生存和發(fā)展都離不開水。在通常的城市及鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水中，基本上都是靠供水站的電動機(jī)帶動離心水泵，產(chǎn)生壓力使管網(wǎng)中的自來水流動，把供水管網(wǎng)中的自來水送給用戶。我國供水機(jī)泵的特點是數(shù)量大、范圍廣、類型多，在工程規(guī)模上也有一定水平，但在技術(shù)水平、工程標(biāo)準(zhǔn)以及經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)等方面與國外先進(jìn)水平相比，還有一定的差距。衡量供水質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)之一是供水壓力是否恒定，因為水壓恒定于某些工業(yè)或特殊用戶是非常重要的，如當(dāng)發(fā)生火警時，若供水壓力不足或無水供應(yīng)，不能迅速滅火，變動的，因此用水和供水之間的不平衡的現(xiàn)象時有發(fā)生，并且集中反映在供水的壓力上：用水多而供水少，則供水壓力低；用水少而供水多，則供水壓力大。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(jī)、水泵、空氣壓縮機(jī)、制冷壓縮機(jī)等高能耗設(shè)備上廣泛應(yīng)用。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，方便地實現(xiàn)供水系統(tǒng)的集中管理與監(jiān)控。所以設(shè)計基于變頻調(diào)速的恒定水壓供水系統(tǒng)( 簡稱變頻恒壓供水，如圖 )，對于提高企業(yè)效率以及人民的生活水平，同時降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實意義。傳統(tǒng)調(diào)節(jié)供水壓力的方式，多采用頻繁啟/停電機(jī)控制和水塔二次供水調(diào)節(jié)的方式，前者產(chǎn)生大量能耗的，而且對電網(wǎng)中其他負(fù)荷造成影響，設(shè)備不斷啟停會影響設(shè)備壽命；后者則需要大量的占地與投資。由此可見，變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)具有供水安全、節(jié)約能源、節(jié)省鋼材、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，具有廣闊的應(yīng)用前景和明顯的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。目前國外的恒壓供水系統(tǒng)變頻器成熟可靠，恒壓控制技術(shù)先進(jìn)。這種方式運(yùn)行安全可靠，變壓方式更靈活。目前國內(nèi)有不少公司在從事進(jìn)行變頻恒壓供水的研制推廣，國產(chǎn)變頻器主PLC 在 恒 壓 供 水 中 的 應(yīng) 用第 3 頁 要采用進(jìn)口元件組裝或直接進(jìn)口國外變頻器，結(jié)合 PLC 或 PID 調(diào)節(jié)器實現(xiàn)恒壓供水，在小容量、控制要求低的變頻供水領(lǐng)域，國產(chǎn)變頻器發(fā)展較快，并以其成本低廉的優(yōu)勢占領(lǐng)了相當(dāng)部分小容量變頻恒壓供水市場。 變頻供水系統(tǒng)應(yīng)用范圍變頻恒壓供水系統(tǒng)在供水行業(yè)中的應(yīng)用，按所使用的范圍大致分為三類:(1) 小區(qū)供水 (加壓泵站)變頻恒壓供水系統(tǒng)這類變頻供水系統(tǒng)主要用于包括工廠、小區(qū)供水、高層建筑供水、鄉(xiāng)村加壓站，特點是變頻控制的電機(jī)功率小，一般在 135kW 以下，控制系統(tǒng)簡單。(2) 國內(nèi)中小型供水廠變頻恒壓供水系統(tǒng)這類變頻供水系統(tǒng)主要用于中小供水廠或大中城市的輔助供水廠。受中小水廠規(guī)模和經(jīng)濟(jì)條件限制，目前主要采用國產(chǎn)通用的變頻恒壓供水變頻器。這類系統(tǒng)一般變頻器和控制器要求較高，多數(shù)采用了國外進(jìn)口變頻器和控制系統(tǒng)。所以在部分條件復(fù)雜的中小水廠，采用通用的恒壓供水變頻系統(tǒng)并不能完全滿足實踐要求，現(xiàn)部分中小水廠已認(rèn)識到這一情況，并針對實際情況對變頻恒壓供水系統(tǒng)加以改進(jìn)和完善[1][2][3][4]。進(jìn)行了控制系統(tǒng)的主電路設(shè)計、PLC 在 恒 壓 供 水 中 的 應(yīng) 用第 4 頁 控制電路設(shè)計，系統(tǒng)的控制設(shè)備選用 S7200 系列的 PLC（CPU222），變頻器選用西門子泵類專用的變頻器 MM430。在控制過程中，電控系統(tǒng)由 S7200 完成，PID 控制由變頻器完成。PLC 在 恒 壓 供 水 中 的 應(yīng) 用第 5 頁 第二章 變頻恒壓供水的理論分析 水泵的工作原理供水所用水泵主要是離心泵，普通離心泵如圖 所示，葉輪安裝在泵 2內(nèi)，并緊固在泵軸 3 上，泵軸由電機(jī)直接帶動，泵殼中央有一液體吸入口 4 與吸入管 5 連接，液體經(jīng)底閥 6 和吸入管進(jìn)入泵內(nèi)，泵殼上的液體排出口 8 與排出管 9 連接。在離心力的作用下，液體從葉輪中心被拋向外緣并獲得能量，以高速離開葉輪外緣進(jìn)入泵殼。液體由葉輪中心流向外緣時，在葉輪中心形成了一定的真空，由于貯槽液面上方的壓力大于泵入口處的壓力，液體便被連續(xù)壓入葉輪中。123468791 051 葉輪 2 泵殼 3 泵軸4 吸入口 5 吸入管6 單頂?shù)组y 7 濾網(wǎng)8 排出口 9 輸出管1 0 調(diào)節(jié)閥 離心泵結(jié)構(gòu)示意圖 供水電機(jī)的搭配供水電機(jī)驅(qū)動離心泵運(yùn)行，和離心泵共同組成了供水系統(tǒng)的整體，電機(jī)的PLC 在 恒 壓 供 水 中 的 應(yīng) 用第 6 頁 配置主要以水泵供水負(fù)載來決定。選擇時應(yīng)注意以下兩點:(1) 如果電動機(jī)功率選得過小，就會出現(xiàn)“小馬拉大車” 現(xiàn)象，造成電動機(jī)長期過載，使其絕緣因發(fā)熱而損壞，甚至電動機(jī)被燒毀。因此，要正確選擇電動機(jī)的功率， 對恒定負(fù)載連續(xù)工作方式，如果知道負(fù)載的功率( 生產(chǎn)機(jī)械軸上的功率) （kW），可按式()計算所需電動機(jī)的功率1p[6] (kW)：