【正文】 速系統(tǒng)實現(xiàn)水泵電機無級調(diào)速，依據(jù)用水量的變化自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行參數(shù)，在用水量的變化自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時保持水壓恒定以滿足用水要求，是當(dāng)今最先進、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。 自從通用變頻器問世以來，變頻調(diào)速技術(shù)在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。尤其當(dāng)它應(yīng)用于風(fēng)機、水泵等大容量負(fù)載時，可以獲得其它調(diào)速方式無法比擬的節(jié)能效果?，F(xiàn)代變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于電力水泵供水系統(tǒng)中，較為傳統(tǒng)的運行方式是可節(jié)電 40％～ 60％，節(jié)水 15％～ 30％ [2]。到80 年代末，交流電機的變頻調(diào)速技術(shù)迅速發(fā)展成為一項成熟的技術(shù)，它將供給交流電機的工頻交流電源經(jīng)過二極管整流變成直流，再由 IGBT 或 GTR 模塊等器件逆變成頻率可調(diào)的交流電源，以此電源拖動電機在變速狀態(tài)下運行，并自動適應(yīng)變負(fù)荷的條件。晶體管變頻器不但克服了以往交流調(diào)速的許多缺點，而且調(diào)速性能可以和直流電動機的調(diào)速性能相媲美。但是因為各種各樣的缺點沒有得到廣泛的應(yīng)用。使異步電機實現(xiàn)性能好的調(diào)速一直是人們的理想。 變頻調(diào)速及 PLC 在供水行業(yè)中的應(yīng)用 變頻調(diào)速技術(shù)的特點及應(yīng)用 作為高性能的調(diào)速傳動，直流發(fā)電機－電動機調(diào)速控制方法長期以來一直應(yīng)用廣泛。 ，供水系統(tǒng)的水流量受到水消耗量的控制，而水流 8 量又是通過供水水泵的輸出來提供的。 在相當(dāng)比較 大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)供水系統(tǒng)，變頻調(diào)速恒壓供水有它自身的特點： 量在短時間內(nèi)（一天時間內(nèi)）變化大，這種變化在幾個小時內(nèi)甚至是幾倍或上十倍。并在此基礎(chǔ)之上配備相應(yīng)的系統(tǒng)管理軟件，改變傳統(tǒng)的落后管理方式，使管理工作規(guī)范化，提高水廠的業(yè)務(wù)管理水平。這種情況造成用水高峰期時供水壓力不足，用水低峰期時供水壓力過高，不僅十分浪費能源而且存在事故隱患（例如壓力過高容易造成爆管事故）。在用水量高峰期時供水量普遍不足，造成城市公用管網(wǎng)水壓浮動較大。 關(guān)鍵詞 ： 供水系統(tǒng) 串行通信 信息管理 PLC 3 Abstract Centralizing scout of waterworks is started to apply in 70s in our country. In the 1980s, with the development of industry and puter technology, automation technology is progressed fast. With the widely applications of automation technology, the automatic degree of waterworks in city is much higher than the correspondence in town. Especially in some old waterworks, the equipment of automatic control system is dropped behind. On the basis of analyzing and paring the development and characteristic of domestic and overseas automatic system of water supply, bined with status in quo of the waterworks in our country, this paper designs a suit of puter controlling system based on variable frequency speedregulating technology. Through using puter technology, variable frequency speedregulating technology and automation technology, the system can make the water pressure of water supply system constantly by the way of parameters selftuning. It assuredly makes the water supply system work on all cylinders. Through analyzing and researching on the serial munication between host puter and PLC of puter control system, a serial munication control is developed base on control technology and multithreading technology. Serial munication program is developed base on the custom munication protocol, the function of real time munication and remote control between host puter and PLC is realized. On the basis of these programs, a information management and real time supervisory control software of water supply system is developed. At the same time, it analyzes the design of frame, database, data management and so on. The realization of these programs is also introduced. 4 The Operation and experiment demonstrates that the system make the work of water supply automated in some degree. It is good for energy saving and improving the management of waterworks. It’s also facility to mount and maintain, reliable to operating, and precise to supervise and control. The supervisory control software has abundant functions, kind interface and convenience to using. Key Word： Water supply system, PLC, Information Management Serial Communication 5 目 錄 第一章 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展 ?????????????? 1 變頻調(diào)速恒壓供水的目的和意義 ???????????????????? 1 變頻調(diào)速和編程軟件概述 ??????????????????????? 6 變頻調(diào)速技術(shù)的特點及應(yīng)用 ???????????????????? 6 可編程序控制器的特點及應(yīng)用 ??????????????????? 9 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)及要求 ????????????????????????? 11 第二章 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)工作原理 ????????????????? 13 系統(tǒng)的工作過程 ??????????????????????????? 14 變頻調(diào)速的節(jié)能調(diào)速原理 ??????????????????????? 16 變頻調(diào)速恒壓供水工況分析與能耗機理分析 ??????????????? 19 管路水力損失與性能曲線 ??? ?????????????????? 19 水泵工作點的確定和調(diào)節(jié) ????????????????????? 20 水泵變頻調(diào)速節(jié)能分析 ?????????????????????? 21 調(diào)速范圍的確定 ????????????????????????? 24 本章小結(jié) ?????????????????????????????? 24 第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計與實現(xiàn) ?????????????????????? 26 系統(tǒng)監(jiān)控軟件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 ????????????????? ????? 27 數(shù)據(jù)采集與通信 ????????????????????????? 29 設(shè)備狀態(tài)控制 ?????????????????????????? 30 數(shù)據(jù)管理 ???????????????????????????? 31 6 數(shù)據(jù)庫設(shè)計 ????????????????????????????? 32 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的原則 ???????????????????????? 32 數(shù)據(jù)庫的建立 ?????????????????????????? 33 監(jiān)控軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計 ?????????????????????????? 36 本章小結(jié) ?????????????????????????????? 37第四章 上位機與 PLC 與的串行通信 ??????????????????? 38 上位機與 PLC 與的串行通信 ?????????????????????? 38 串行通信 ???????????????????????????? 39 串行通信接口標(biāo)準(zhǔn) ???????????????????????? 41 通訊參數(shù)設(shè)置和通訊測試 界面 ????????????????????? 44 通訊參數(shù)設(shè)置 ?????????????????????????? 45 通訊測試界面 ?????????????????????????? 46 PLC 通信程序設(shè)計 ?????????????????????????? 46 PLC 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議 ???????????????????????? 46 PLC 通信程序設(shè)計 ???????????????????????? 49 上位機通信模塊設(shè)計 ????????? ???????????????? 56 ?????????????????????????????? 56 全文總結(jié) ???????????????????????????????? 57 參考文獻 ???????????????????????????????? 59 致 謝 ???????????????????????????????? 60 7 第一章 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展 變頻調(diào)速恒壓供水的目的和意義 近年來我國中小城市發(fā)展迅速，集中用水量急劇增加。 現(xiàn)場調(diào)試和運行表明， 該系統(tǒng) 能夠?qū)┧^程進行自動控制 ， 能夠有效地降低能耗，提高生產(chǎn)管理水平 。 論文對計算機控制系統(tǒng)中的上下位機之間的串行通信進行了分析和研究，運用組件技術(shù)和多線程技術(shù)開發(fā)了串行通信控件，在自定義通信協(xié)議的基礎(chǔ)上設(shè)計了相應(yīng)的串口通信程序，實現(xiàn)了 上位機 和 可編程序控制器之間 的 實時通訊及遠 程 控制功能 。 本論文在分析和比較了 國內(nèi)外供水 自動控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和特點的基礎(chǔ)上， 結(jié)合我國中小城市供水廠的現(xiàn)狀，設(shè)計了一套以變頻調(diào)速技術(shù)為基礎(chǔ)的恒壓供水計算機監(jiān)控系統(tǒng)。摘 要 我國水廠從七十年代開始應(yīng)用集中巡檢，到八十年代隨著工業(yè)水平的提高和計算機技術(shù)的發(fā)展，自動控制技術(shù)發(fā)展得很快。隨著自動控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用，大城市的水廠自動化生產(chǎn)程度較高，但中小城市水廠尤其是老水廠自動控制系統(tǒng)配置相對落后。該系統(tǒng) 綜合運用計算機技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)以及自動控制技術(shù)，實現(xiàn)了恒壓供水的參數(shù)整定自動控制，保證了隨時 供水系統(tǒng) 維持在 最 佳運行 狀況。并在此基礎(chǔ)上研制開發(fā)了一套用于供水系統(tǒng)的信息管理及監(jiān)控系統(tǒng)軟件，分析了軟件設(shè)計中的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、數(shù)據(jù)處理軟件設(shè)計等的實現(xiàn)。 監(jiān)控系統(tǒng)安裝維護方便，運行穩(wěn)定、可靠；監(jiān)控軟件功能齊全 ，人機界面友好，使用方便。據(jù)統(tǒng)計，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）有 升增加到 升，增長了 %，與此同時我國城市家庭人均日生活用水量也在逐年提高 [1]。由于每天不同時段用水對供水壓力的要求變化較大，僅僅靠供水廠值班人員依據(jù)經(jīng)驗進行人工手動調(diào)節(jié)很難及時有效的達到目的。 供水廠希望通過對原有系統(tǒng)的技 術(shù)改造，提高生產(chǎn)過程的自動化水平。由于水廠原有的供水控制系統(tǒng)是一個完全依靠值班人員手動控制的系統(tǒng)，所以對該系統(tǒng)技術(shù)改造的要求是在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)進行，設(shè)計一套取水和供水的自動控制系統(tǒng)，克服由于采用單純手動控制系統(tǒng)進行控制帶來的控制不方便、控制系統(tǒng)對供水管網(wǎng)中壓力和水位變化反應(yīng)遲鈍的問題，降低能源消耗和資源浪費，提高設(shè)備的可維護性和運行的可靠性，以達到降低自來水的生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)管理水平的目的。 2.對供水壓力的要求比較嚴(yán)格，供水的壓力隨供水的流量的變化而變化，甚至少量的水消耗都需要一定的管道壓力。 從上即可結(jié)論：以變頻器為主體構(gòu)成的恒壓供水系統(tǒng)不僅能