【正文】 泵始終工作在高效區(qū)，降低水泵能耗，這對(duì)節(jié)約能源和提高供水企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益均具有極其重要的意義。恒速調(diào)控方式雖然簡(jiǎn)單，但從節(jié)約能耗的角度來看，卻相當(dāng)不經(jīng)濟(jì)。對(duì)于大多數(shù)供水企業(yè)來說，傳統(tǒng)供水機(jī)泵存在運(yùn)行費(fèi)用高，供水成本居高不下，單位供水能耗偏大的問題，尋求供水與能耗之間的最優(yōu)性價(jià)比，是一個(gè)長(zhǎng)期困擾企業(yè)的問題。而變頻調(diào)速式運(yùn)行十分穩(wěn)定可靠，沒有頻繁的啟動(dòng)現(xiàn)象，設(shè)備運(yùn)行十分平穩(wěn)，避免了電氣、機(jī)械沖擊，也沒有水塔供水所帶來的二次污染的危險(xiǎn)。保持管網(wǎng)水壓的恒定，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，也確保了供水電機(jī)泵運(yùn)行的安全可靠性。另外，衡量供水質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)之一是供水壓力的恒定，因?yàn)樗畨汉愣▽?duì)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(shí)，若供水壓力不足或無水供應(yīng)，不能迅速滅火，會(huì)造成更大的經(jīng)濟(jì)損失或人員傷亡。但供水機(jī)泵供水的同時(shí)，也消耗大量的能量。由于供水不足，城市工業(yè)每年的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)2300億元，同時(shí)也給城市居民生活造成許多困難和不便，成為城市化過程中的一大隱患。與供水需求量不斷上升相矛盾的是在全國666個(gè)城市中有330個(gè)城市存在著不同程度的缺水，其中嚴(yán)重缺水的城市達(dá)108個(gè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從1990年到1998年，我國人均日生活用水量(包括城市公共設(shè)施等非生產(chǎn)用水)，%。變頻供水系統(tǒng)應(yīng)用研究畢業(yè)論文目 錄摘 要 I摘 要（英文） II第1章 緒論 1 1 1 2 2 2 4 4 4 5第2章 供水系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì) 6 6 6 8 8 10 13 15 16 18 18 20第3章 供水系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 21 21 21 22 PLC及其擴(kuò)展模塊選型 23 PLC選型 23 24 24 PLC的I/O端子分配及變頻器接線 24 PLC I/O端子分配 24 26 26 控制電路中間繼電器選型 27 PLC用隔離變壓器選型 27 28“倒泵功能”在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用 28 29 29 30第4章 供水系統(tǒng)PLC軟件設(shè)計(jì) 32 32 33 33 35 38 38 PLC通信程序設(shè)計(jì) 39 40 41結(jié) 論 42致 謝 43參考文獻(xiàn) 44附 錄 45CONTENTSAbstract（Chinese） IAbstract IIChapter1 Introduction 1 Topic source and research significance 1 Topic source 1 Research significance 2 Domestic water system frequency research situation and development trend 2 Domestic water system frequency 2 Frequency conversion water supply system development trend 4 Research objects and research content 4 Research object 4 The main research contents 5Chapter2 The main circuit design water system 6 The choice of the ways of water 6 System scheme selection 6 The main circuit design water system 8 Main circuit design 8 Pump motor 10 Inverter 13 Ac contactor 15 Overload protection 16 Stepdown start and selection of the transformer 18 The water saving speedregulating operation 18 Summary 20Chapter3 Water supply system control circuit design 21 Water supply system control diagram design 21 Water supply system control diagram design 21 Water supply system operation indicator diagram design 22 PLC and its extension module selection 23 PLC selection 23 Analog input and output module selection 24 Data munication module 24 PLC distribution of I/O terminals and Inverter wiring 24 PLC distribution of I/O terminals 24 Inverter wiring 26 Pressure transmitter selection 26 Intermediate relay type of Control circuit 27 The isolated transformer selection of PLC 27 Phase/frequency discriminator selection 28 Pour pump function in the constant pressure water supply system application 28 Manual control in the constant pressure water supply system application 29 Control algorithm in the constant pressure water supply system application 29 Summary 30Chapter4 Water supply system of PLC software design 32 Pump system and conversion process analysis 32 Water supply system programming 33 Water supply system program flowchart design 33 Water system design of the program 35 Water remote monitoring system design 38 Monitoring system hardware 38 PLC munication program design 39 Computer munication program design 40 Summary 41Conclusions 42Acknowledgements 43References 44Appendix 45 51第1章 緒論水是生命之源，人類生存和發(fā)展都離不開水。隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市人口和城鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，人們的生活水平也越來越高，對(duì)城市集中供水的規(guī)模、質(zhì)量、安全性及穩(wěn)定性等提出了越來越高的要求。與此同時(shí)，我國城市家庭日均生活用水量也在逐年快速提高。在32個(gè)百萬人口以上的特大城市中，有30個(gè)長(zhǎng)期受到缺水的困擾，特別是位于水資源短缺地區(qū)的城市，其水的供需矛盾尤為突出。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(dòng)機(jī)帶動(dòng)離心水泵，產(chǎn)生壓力使管網(wǎng)中的自來水流動(dòng)，把供水管網(wǎng)中的自來水送給用戶。有資料顯示，水泵電機(jī)作為一種高耗能通用機(jī)械，其耗電量占全國總耗電量的21%以上，具有很大的節(jié)能潛力，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(shí)，降低能耗，將具有重要經(jīng)濟(jì)意義。但是用戶用水量是經(jīng)常變動(dòng)的，因此用水和供水之間的不平衡現(xiàn)象時(shí)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。（全套資料請(qǐng)聯(lián)系397679637）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)生大量的能耗，而且對(duì)電網(wǎng)中其他負(fù)荷造成影響，設(shè)備不斷啟停會(huì)影響設(shè)備壽命；后者則需要大量的占地與投資，且由于是二次供水，不能保證供水質(zhì)的安全與可靠性。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(shì)，具有廣闊的應(yīng)用前景和明顯的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益?，F(xiàn)有的供水系統(tǒng)主要是恒速控制系統(tǒng)并且用常規(guī)的閥門來控制供水量。研究結(jié)果表明，水泵的軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比，因而當(dāng)電機(jī)采用恒速控制時(shí)，將有很大一部分電能消耗在閥門和以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行的電機(jī)上。因此，為適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)的快速發(fā)展，市政供水一方面要求避免因壓力的波動(dòng)而造成的供水障礙，另一方面要求保障供水的可靠性和安全性，甚至于在火災(zāi)發(fā)生時(shí)也能可靠供水。該系統(tǒng)集自動(dòng)化技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、電氣傳動(dòng)技術(shù)、變頻技術(shù)于一體，可以顯著提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，也有利于實(shí)現(xiàn)供水系統(tǒng)的集中管理與監(jiān)控。本論文將圍繞變頻恒壓控制技術(shù)開展研究工作，以期為城市供水行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和科技應(yīng)用做出貢獻(xiàn)。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(shí)不僅會(huì)造成能量的浪費(fèi)、供水電機(jī)的不必要損耗，而且還有可能造成水管因受壓過大而爆裂以及用水設(shè)備的損壞等等不良情況的發(fā)生。在初期階段，變頻器主要用來進(jìn)行頻率控制、變速控制、正反轉(zhuǎn)控制、啟制動(dòng)控制、壓頻比控制等。為了在供水量需求不同時(shí)，保證管網(wǎng)壓力恒定，還需要在變頻器外部增加壓力傳感器和壓力控制器，以對(duì)壓力進(jìn)行閉環(huán)控制。隨著變頻恒壓供水系統(tǒng)在穩(wěn)定性、可靠性以及自動(dòng)化程度高等方面的優(yōu)點(diǎn)逐漸顯現(xiàn)出來，再加上其顯著的節(jié)能效果，許多變頻器生產(chǎn)廠家開始推出具有恒壓供水功能的變頻器，例如：日本Samco公司就推出了恒壓供水基板，具有“變頻泵固定方式”和“變頻泵循環(huán)方式”兩種工作模式，它將PID調(diào)節(jié)器和PLC可編程控制器等硬件集成在變頻器控制基板上，通過設(shè)置指令代碼實(shí)現(xiàn)PLC和PID等電控系統(tǒng)的功能，在應(yīng)用時(shí)只需搭載配套的恒壓供水單元，便可以直接控制多個(gè)內(nèi)置的電磁接觸器工作，最多可構(gòu)成7臺(tái)電機(jī)(泵)的供水系統(tǒng)。后來日本富士電機(jī)公司推出了新一代風(fēng)機(jī)、水泵專用型變頻器FRENICVP系列，VP系列變頻器具備適合HVAC（Heat Ventilation Air Conditioner）行業(yè)所需的最佳功能，節(jié)省空間，操作簡(jiǎn)便，機(jī)型豐富，全球通用。國內(nèi)不少公司在做變頻恒壓供水工程時(shí)，大多采用國外的變頻器來控制水泵的轉(zhuǎn)速并實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)壓力的閉環(huán)調(diào)節(jié)及多臺(tái)水泵的循環(huán)控制，有的還需要采用可編程控制器輔以相應(yīng)的軟件予以實(shí)現(xiàn)，有的則采用單片機(jī)及相應(yīng)的軟件予以實(shí)現(xiàn)。原深圳華為(現(xiàn)己更名為艾默生)電氣公司和成都希望集團(tuán)(森蘭變頻器)也推出了恒壓供水專用變頻器(～22kw)，無需外接PLC和PID調(diào)節(jié)器，可完成多達(dá)4臺(tái)水泵的循環(huán)切換、定時(shí)啟停及定時(shí)循環(huán)控制工作。、維護(hù)操作簡(jiǎn)單化方向發(fā)展在國內(nèi)外，專門針對(duì)供水的變頻器集成化越來越高。同時(shí)維護(hù)操作也越來越簡(jiǎn)單，部分新品的變頻供水只需簡(jiǎn)單設(shè)定壓力值就可以正常運(yùn)行，控制軟件和其它參數(shù)在出廠時(shí)就已設(shè)定或利用傳感器自動(dòng)獲取完畢。面對(duì)日益復(fù)雜的供水系統(tǒng)，如何在滿足供水需求的前提下，最大限度地提高供水系統(tǒng)的效益，是所有供水部門共同面臨的重要課題。本課題來源于供水生產(chǎn)的實(shí)際應(yīng)用，并以貴州省六盤水市水城縣供水公司的供水系統(tǒng)進(jìn)行PLC恒壓無塔供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并對(duì)變頻電機(jī)在供水中的設(shè)計(jì)應(yīng)用、效能進(jìn)行分析與研究。由于是水城縣的重要供水廠，因此，其供水量主要用于縣城區(qū)生活、消防用水，供水量的時(shí)變化系統(tǒng)較大。出于市政供水的復(fù)雜性和現(xiàn)實(shí)性，采用PLC恒壓無塔供水技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)供水電機(jī)的變頻運(yùn)行、減少工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度和節(jié)能降耗具有很深的現(xiàn)實(shí)意義。分析變頻恒壓供水系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)，探討變頻恒壓供水系統(tǒng)的控制策略，并歸納實(shí)用性的控制方案。此外，本設(shè)計(jì)要求以PLC為核心設(shè)計(jì)一個(gè)變頻恒壓無塔供水系統(tǒng)，包括生活用水的恒壓控制和消防用水的恒壓控制——即雙恒壓系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)：（1）生活供水時(shí)系統(tǒng)應(yīng)低恒壓值運(yùn)行，消防供水時(shí)系統(tǒng)應(yīng)高恒壓值運(yùn)行；（2）可編程控制器PLC需根據(jù)恒壓供水的需要，通過反饋信息控制啟動(dòng)電機(jī)泵的數(shù)量；（3）正常生活供水時(shí)，一臺(tái)電機(jī)泵連續(xù)運(yùn)行的時(shí)間不得超過40個(gè)小時(shí)，并輪流切換，即系統(tǒng)具有“倒泵功能”，以避免某一臺(tái)電機(jī)泵持續(xù)工作時(shí)間過長(zhǎng)；（4）在用水高峰期時(shí)，系統(tǒng)能夠根據(jù)用水需求量控制1～2臺(tái)電機(jī)泵同時(shí)協(xié)調(diào)工作，保證用水需求的正常供給；（5）控制系統(tǒng)具有故障指示功能，并且在故障發(fā)生時(shí)可進(jìn)行簡(jiǎn)單的故障處理（6）三臺(tái)電機(jī)泵在啟動(dòng)時(shí)具有變頻軟啟動(dòng)功能，且采用分組方式運(yùn)行；（7）控制系統(tǒng)可以與上位機(jī)進(jìn)行通信，并可通過上位機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和報(bào)警。氣壓罐供水方式依靠壓力罐中的壓縮空氣送水。當(dāng)系統(tǒng)所需水量下降時(shí)，供水壓力將超出系統(tǒng)所需要的壓力從而造成能量的浪費(fèi)。相比之下，變頻恒壓供水能在系統(tǒng)用水量下降時(shí)無級(jí)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，同時(shí)變頻器對(duì)水泵采用軟啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)沖擊電流小，啟動(dòng)能耗也比較小。在變頻調(diào)速方式中，調(diào)速裝置占地面積僅有幾平方米，相比氣壓罐供水方式將節(jié)省大量占地面積。氣壓罐方式運(yùn)行不太穩(wěn)定，突出表現(xiàn)在頻繁啟動(dòng)時(shí)。由于是硬啟動(dòng)，電氣和機(jī)械沖擊也較大，設(shè)備損壞很快。在小區(qū)供水中，由于是經(jīng)水泵加壓后直接送往用戶的，防止了水質(zhì)的二次污染，保