【正文】 題；另外，由于氣壓罐體積大，一般數(shù)量多為2～3個，這樣需占地面積一般為幾十平米；而變頻調(diào)速中的調(diào)速裝置占地面積僅為零點幾平米，由此可見，變頻調(diào)速比氣壓罐式供水系統(tǒng)節(jié)省了占地面積，由此將帶來土建投資的節(jié)省。氣壓罐是用鋼材制造。而對于變頻調(diào)速式，當(dāng)系統(tǒng)用水量下降時，可無級調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，使供水壓力與系統(tǒng)所需水壓大致相等，這樣就節(jié)省了許多電能。當(dāng)系統(tǒng)所需水量下降時，供水壓力超出系統(tǒng)所需壓力而造成能量的浪費(fèi)。變頻調(diào)速式在節(jié)能效果上明顯優(yōu)于氣壓罐式。變頻調(diào)速供水方式的基建、設(shè)備投資和占地面積比水塔式和氣壓罐式供水系統(tǒng)都要少，輸出水壓設(shè)定值可任意調(diào)節(jié)，方便靈活，適應(yīng)力強(qiáng)，可以說是目前最理想的節(jié)能效果，最好的供水方式。⑶ 最不利點恒壓控制最不利點恒壓控制是將壓力傳感器設(shè)在系統(tǒng)最不利點處，使系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，最不利點的壓力恒定。它比水泵出口恒壓控制方式更能節(jié)能，但這取決于將全天24小時分成的時段數(shù)及所需水泵出口壓力計算的精確程度。是將每日24小時按用水曲線分成若干時段，計算出各時段所需的水泵出口壓力，進(jìn)行全日按時段變壓，各時段恒壓控制。這種方式適用于管路的阻力損失在水泵揚(yáng)程中所占比例較小，最不利點的流出水頭高于設(shè)計值，故水泵出口恒壓控制方式不能得到最佳的節(jié)能效果。變頻調(diào)速供水的水泵調(diào)速控制方式有三種即水泵出口恒壓控制、水泵出口變壓控制、給水系統(tǒng)最不利點的恒壓控制。這種系統(tǒng)的原理是通過設(shè)在系統(tǒng)中的壓力傳感器將系統(tǒng)壓力信號與設(shè)定值作比較，再通過控制器調(diào)節(jié)變頻器的輸出，無級調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速。因此很受歡迎，應(yīng)用十分廣泛。罐的占地面積與水塔水箱供水方式相比較小，而且可以放在地上，設(shè)備的成本比水塔要低得多。水箱的水位監(jiān)控裝置也容易損壞，這樣系統(tǒng)的開停將全靠人來操作，使系統(tǒng)的供水質(zhì)量下降和能耗急劇增加。對于高層建筑，還可分層設(shè)水箱。而且在使用過程中，如果該系統(tǒng)水塔的水位監(jiān)控裝置損壞，泵不能進(jìn)行自動地開、停，這樣泵的開、停將完全由人工操作，這樣將會出現(xiàn)能量的嚴(yán)重浪費(fèi)和供水質(zhì)量的嚴(yán)重下降。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。這種供水方式的水泵工作在額定流量、額定揚(yáng)程的條件下，水泵效率處于高效區(qū)。水塔注滿后水泵停止，水塔水位低于某一位置時再啟動水泵。這種方式是水泵先向水塔供水，再由水塔向用戶供水。這種供水方式，水泵整日不停運(yùn)轉(zhuǎn)，有的可能在夜間用水低谷時段停止運(yùn)行。在恒壓供水技術(shù)出現(xiàn)以前，出現(xiàn)過許多供水方式，以下將逐一分析[1]。 變頻恒壓供水產(chǎn)生的背景及研究意義眾所周知，水是生產(chǎn)生活中不可缺少的重要組成部分，在節(jié)水節(jié)能己成為時代特征的現(xiàn)實條件下，我們這個水資源和電能短缺的國家，長期以來在市政供水、高層建筑供水、工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)供水等方面的技術(shù)一直比較落后，自動化程度低。把先進(jìn)的自動化技術(shù)、控制技術(shù)、通訊及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等應(yīng)用到供水領(lǐng)域，成為對供水系統(tǒng)的新要求。 Automatic control。 frequency control。關(guān)鍵詞：恒壓供水；變頻調(diào)速；可編程控制器；自動控制；節(jié)能內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）Automatic control system of constant press water supply based on converter and PLCAbstractWith the developement of society,it demands higher and higher water supply quality,both in producing and living. However,one of the important guide lines of the water supply quality is offer the relatively steady water supply hydraulic , the paper closely bines actuality of water supply and designs a suit of constant pressure water supply automatic control system based on variable frequency speedregulating technology and PLC.The constant pressure water supply automatic control system is made up of PLC,transducer,pump assembling unit,pressure sensor,industrial control puter and system used a transducer to make four electromotors starting,running,and timing. The three highpower electromotors and one lowpower electromotors are circulated running.In the system, water pump’s start amp。分析水泵的能耗比較圖，可以看出，在利用變頻器實現(xiàn)調(diào)速恒壓供水時，當(dāng)轉(zhuǎn)速降低，流量與轉(zhuǎn)速成正比，功率以轉(zhuǎn)速的三次方下降，這與傳統(tǒng)供水方式—閥門節(jié)流控制相比，在一定程度上可以減少能量損耗，節(jié)能效果明顯。在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中，水泵的啟停和工作方式的切換是由PLC來控制的。系統(tǒng)采用一臺變頻器拖動四臺電機(jī)的運(yùn)行、啟動、調(diào)速。為此，本論文緊密結(jié)合當(dāng)前供水現(xiàn)狀，設(shè)計了一套基于PLC和變頻器的恒壓供水系統(tǒng)。內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）題 目：基于PLC和變頻器的恒壓供水自動控制系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名：楊蓉學(xué) 號：200440503237專 業(yè)：測控技術(shù)與儀器班 級：測控20042班指導(dǎo)教師：李忠虎 副教授74內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）基于PLC和變頻器的恒壓供水自動控制系統(tǒng)設(shè)計摘 要隨著社會的發(fā)展，對生產(chǎn)和生活供水的質(zhì)量要求也越來越高。而供水質(zhì)量的重要指標(biāo)之一就是供水壓力的相對穩(wěn)定。變頻調(diào)速恒壓自動控制供水系統(tǒng)由可編程控制器、變頻器、水泵機(jī)組、壓力傳感器、工控機(jī)、及控制柜等組成。其中，三臺大電機(jī)和一臺小電機(jī)采用循環(huán)使用的方式運(yùn)行。單臺水泵工況的調(diào)節(jié)是通過變頻器實現(xiàn)的。該系統(tǒng)能夠?qū)┧到y(tǒng)進(jìn)行自動控制，并有效的降低能耗，可使系統(tǒng)維持在最佳運(yùn)行狀態(tài)，并提高生產(chǎn)管理水平。 stop and workings switch are controled by water pum’s working condition is adjusted by analyzing the figure of energy wasting of pump ,we know when using transducer timing constant water supply, rotate speed lower,flux and rotate speed is direct proportion,the power of electromotor drop three cube of rotate speed. So the energy wasting of constant pressure water supply based on variable frequency speed regulation technology is evident less than the traditional mode is used throttle to supply water.This water supply system can control automationally,reduce the energy consumption effectively,keep the system in optimum state and improve the standards of production management.Key words: constant presssure water supply。PLC。 energy saving內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）目 錄摘 要 IAbstract II第一章 引 言 4 變頻恒壓供水產(chǎn)生的背景及研究意義 4 變頻恒壓供水系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 8 變頻恒壓供水系統(tǒng)的發(fā)展前景 9 課題來源及本文的主要研究內(nèi)容 10 課題來源 10 主要研究內(nèi)容 10第二章 變頻恒壓供水自動控制系統(tǒng)簡介 12 供水系統(tǒng)的基本特性 12 恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成與原理簡介 13 變頻調(diào)速的節(jié)能原理 14 變頻節(jié)能 14 功率因素補(bǔ)償節(jié)能 19 軟啟動節(jié)能 19 多泵并聯(lián)恒壓供水節(jié)能 19 水泵運(yùn)行方式的選擇 21 變頻循環(huán)方式切換 21 變頻固定方式切換 22 多泵并聯(lián)變頻恒壓供水系統(tǒng)相關(guān)問題研究 23 變頻泵與固定泵容量配比問題 23 多泵并聯(lián)供水系統(tǒng)中電機(jī)的供電源切換問題研究 24 變頻恒壓供水系統(tǒng)的特點 26 本章小結(jié) 27第三章 變頻恒壓供水自動控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計 28 變頻恒壓供水自動控制系統(tǒng)工作原理簡述 28 變頻恒壓供水常用實現(xiàn)方法介紹 29 PID控制法 29 模糊控制法 29 自適應(yīng)控制法 29 變頻恒壓供水系統(tǒng)控制方式簡介 30 全自動變頻恒壓控制方式 30 全自動工頻運(yùn)行方式 31 恒壓供水系統(tǒng)總體概況介紹 32 本章小結(jié) 34第四章 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)硬件設(shè)計 35 功能設(shè)定 35 總體結(jié)構(gòu)關(guān)系和工作流程的簡單介紹 36 總體結(jié)構(gòu)關(guān)系介紹 36 工作流程簡介 37 系統(tǒng)硬件設(shè)計 38 主電路設(shè)計 38 控制電路設(shè)計 39 信號檢測 40 系統(tǒng)工作過程詳細(xì)分析 41 主要設(shè)備選取 42 PLC的選取 42 變頻器的選取 43 變送器的選取 43 本章小節(jié) 44第五章 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)軟件設(shè)計 45 變頻恒壓供水系統(tǒng)中的PID調(diào)節(jié) 45 PID控制算法及特點 46 PID參數(shù)整定的相關(guān)原則 49 變頻器參數(shù)設(shè)置及原理分析 50 PLC配置 58 S7200型PLC的特點 58 PLC的開關(guān)量輸入輸出點 58 PLC在該系統(tǒng)中的功用 59 PLC程序設(shè)計 60 本章小節(jié) 61總結(jié) 62參考文獻(xiàn) 65附錄 67致謝 72第一章 引 言隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，水對人民生活與工業(yè)生產(chǎn)的影響日益加強(qiáng)，人民對供水的質(zhì)量和供水系統(tǒng)可靠性的要求不斷提高。變頻恒壓供水系統(tǒng)集變頻技術(shù)、電氣技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)于一體，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，同時系統(tǒng)具有良好的節(jié)能性，這在能量日益緊缺的今天尤為重要，所以研究設(shè)計該系統(tǒng)，對于提高企業(yè)效益以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實意義。主要表現(xiàn)在用水高峰期，水的供給量常常低于需求量，出現(xiàn)水壓降低、供不應(yīng)求的現(xiàn)象，而在用水低峰期，水的供給量常常高于需求量，出現(xiàn)水壓升高、供過于求的情況，此時將會造成能量的浪費(fèi)，同時有可能使水管爆破和用水設(shè)備損壞。在這種供水方式中，水泵從蓄水池中抽水加壓后直接送往用戶，有的甚至連蓄水池也沒有，直接從城市公用水網(wǎng)中抽水，嚴(yán)重影響城市公用水網(wǎng)壓力的穩(wěn)定。這種系統(tǒng)形式簡單、造價最低，但耗電、耗水嚴(yán)重，水壓不穩(wěn)，供水質(zhì)量極差。水塔的合理高度是使水塔最低水位略高于系統(tǒng)所需壓力。水泵處于斷續(xù)工作狀態(tài)中。這種方式顯然比前一種節(jié)電，其節(jié)電率與水塔容量、水泵額定流量、用水不均勻系數(shù)、水泵的開停時間比、開停頻率等有關(guān)，供水壓力比較穩(wěn)定。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，故還存在一些能量損失和二次污染問題。這種供水方式的原理與恒速泵加水塔的供水方式原理是相同的，差別只是水箱設(shè)在建筑物的頂層，占地面積與設(shè)備投資都有所減少。但這種供水方式對建筑物的造價與設(shè)計都有影響，同時水箱受建筑物的限制，容積不能過大，所以供水范圍較小。這種方式是利用封閉的氣壓罐代替高位水箱蓄水，通過監(jiān)測罐內(nèi)壓力來控制泵的開停。由于氣壓罐是密封的，所以大大減少了水質(zhì)因異物進(jìn)入而被污染的可能性。但氣壓罐供水方式也存在著許多缺點，這在介紹完變頻調(diào)速供水方式后，再將二者作一比較。使系統(tǒng)水壓無論流量如何變化始終穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)。⑴ 水泵出口恒壓控制水泵出口恒壓控制是將壓力傳感器設(shè)在水泵出口處，使系統(tǒng)在運(yùn)行過程中水泵出口水壓恒定。⑵ 水泵出口變壓控制水泵出口變壓控制也是將壓力傳感器設(shè)在水泵出口處，但其壓力設(shè)定值不只是一個。這種控制方式其實是水泵出口恒壓控制的特殊形式。所需水泵出口壓力計算得越符合實際情況越節(jié)能，將全天分得越細(xì)越節(jié)能，當(dāng)然控制的實現(xiàn)也越復(fù)雜。這種方式的節(jié)能效果是最佳的，但是由于最不利點一般距離泵房較遠(yuǎn)，信號傳遞過程在實際應(yīng)用中受到諸多限制，因此工程中很少采用?，F(xiàn)將變頻調(diào)速供水方式和氣壓罐供水方式作一比較。氣壓罐式依靠壓力罐中的壓縮空氣送水，氣壓罐配套水泵在運(yùn)行時，是在額定轉(zhuǎn)速、額定流量的條件下。同時水泵是滿頻率啟動，且啟動頻繁，又會造成一定的能耗。而且其變頻調(diào)速式水泵采用軟啟動，啟動時沖擊電流很小，又降低了啟動能耗，進(jìn)一步節(jié)能。氣壓罐式的供水方式耗鋼量較大，因而，如果在全國推廣氣壓罐式供水系統(tǒng)，這對我國來說將是一項較大的投入。在運(yùn)行效果上，氣壓罐式與調(diào)速式相比也存在著一定差距。此外，由于氣壓罐式的壓力不穩(wěn)，啟動過于頻繁，加之又是硬啟動，所以電氣和機(jī)械沖擊較大，設(shè)備損壞很快，管網(wǎng)和衛(wèi)生設(shè)備也因水壓沖擊有加大泄漏的可能。更主要的是由于調(diào)速式是經(jīng)水泵加壓后直接送往用戶的，防止了氣壓