基于PLC的城市小區(qū)供水綜合節(jié)能系統(tǒng)的研制設(shè)計.doc

基于PLC的城市小區(qū)節(jié)能供水系統(tǒng)所在院系：所學(xué)專業(yè)：導(dǎo)師姓名：完成時間：摘要本文介紹了小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理,恒壓供水的控制策略，分析了典型的恒壓供水系統(tǒng)控制方案,闡述了應(yīng)用該恒壓供水系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。系統(tǒng)采用變頻調(diào)速的方式，自動調(diào)節(jié)水泵電機轉(zhuǎn)速，保持供水壓力的恒定，在用水低谷時投入小流量、降低電耗。系統(tǒng)具有節(jié)能、工作可靠、自動化程度高等優(yōu)點，提高了供水質(zhì)量。系統(tǒng)中運用了PLC，它是一種固態(tài)電子裝置，利用已存入的程序來控制機器的運行或工藝的工序。PLC通過輸入/輸出裝置發(fā)出控制信號和接受輸入信號。由于PLC綜合了計算機和自動化技術(shù)，所以它發(fā)展異常迅猛，大大超過其出現(xiàn)時的技術(shù)水平。它不但可以很容易地完成邏輯、順序、定時、計數(shù)、數(shù)字運算、數(shù)據(jù)處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產(chǎn)機械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系，從而實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動控制。關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速，恒壓供水，PLC可編程序控制器DESIGNOFCONSTANTPRESSUREWATERSUPPLYCONTROLSYSTEMBASEDPLCAbstract:ThecompositionandoperationalprincipleofthedistrictconstantPressurewatersupplysystembasedoninverterinthedistrictareintroduced.Thispaperintroduceswatersupplywithconstantpressurecontrolpolicy，cross-sectionanalysiswatersupplywithconstantpressuresystemcontrolschematic,expoundeconomicbenefitinapplicationwatersupplywithconstantpressuresystem.Thesystemadoptsmotorsofwaterpumpsandtokeepthepressconstant.Thissystemcanincreaseswatersupplyquantity.PLCisasolidstatedeviceusedtocontrolmachinemotionorprocessoperationbymeansofastaredprogram.ThePLCsendsoutputcontrolsignalsandreceivesinputsignalsthroughinput/out(I/O)devices.PLCdesignisforbadindustrialenvironmentaluse.Becauseofthecomprehensivecomputerandautomatictechnology，makeitsdevelopmentchangewitheachpassingday，exceedtheengineeringlevelwhileitappearsgreatly.Itcanfinishlogic，order，timing，count，digitaloperation，dataprocessing,etc.functionveryeasily，andcanestablishwithallkindsofconnectionwithanalogquantityofamountofmechanicalfigureproducedthroughtheinput-outputinterface，thusrealizetheautomaticcontroloftheproductionprocess.Keywords:variablefrequencyandspeedregulation，Constantpressurewaterfeeding，PLCProgrammableLogicC啟動1#電機變頻運行延時8S延時1S2#電機變頻運行延時8S延時1S3#電機變頻運行啟動結(jié)束轉(zhuǎn)換模擬調(diào)節(jié)模擬調(diào)節(jié)正常運行下1#電機是否到50Hz模擬調(diào)節(jié)正常運行下2#電機是否到50Hz1#電機工頻運行2#電機工頻運行圖7啟動流程圖1緒論1.1變頻調(diào)速恒水位供水的目的和研究意義隨著人們生活質(zhì)量的提高，在生活用水方面的質(zhì)量要求也越來越高。同時，城市小區(qū)供水是給水排水工程的重要組成部分，與人民生活、生產(chǎn)活動、消防安全保障密切相關(guān)。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175.7升增加到241.1升，增長了37.2%1.與此同時我國城市家庭人均日生活用水量也在逐年提高。當(dāng)水源離用水場所較遠(yuǎn)，而將水送到較遠(yuǎn)或較高的地方，管路中是需要有一定水壓的，水壓高才能將水輸送到遠(yuǎn)處或較高的樓層。生產(chǎn)水壓的設(shè)備是水泵，水泵轉(zhuǎn)動的越快，產(chǎn)生的水壓越高。傳統(tǒng)的維持水壓的方法是建造水塔，但是，建造水塔需要花費財力，水塔還會造成水的二次污染。因此研制一套基于PLC技術(shù)與變頻調(diào)速控制技術(shù)的城市小區(qū)供水綜合節(jié)能系統(tǒng)，解決供水系統(tǒng)負(fù)荷壓力不穩(wěn)定和供水拖動電機一直高速運行而造成的浪費電能等問題，且具有手動自動轉(zhuǎn)換、在線監(jiān)控及在現(xiàn)場調(diào)試等功能，具有很高的實用價值。在城市小區(qū)化的發(fā)展中，采用以小區(qū)或社區(qū)為統(tǒng)一整體的供水方案，會使設(shè)備的利用率及節(jié)能比例大大提高，并減少初始投資和占地面積。在此，來設(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(jìn)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(hù)性和運行的可靠性，以達(dá)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。1.2變頻調(diào)速技術(shù)的特點及應(yīng)用交流電機的變頻調(diào)速技術(shù)，主要是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。它改變了傳統(tǒng)工業(yè)中電機啟動后只能以額定功率的單一運行方式，從而達(dá)到節(jié)能目的?，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，較傳統(tǒng)的運行方式是可節(jié)電4060，節(jié)水15302。對于一定型號的水泵機組，供水量與揚程呈現(xiàn)反比關(guān)系。水泵機組工作效率只有在一定范圍內(nèi)才處于高效運行狀態(tài)。機組軸功率P、揚程H、流量Q、與轉(zhuǎn)速n之間存在一定關(guān)系：Pn3，Hn2，Qn，而水泵的轉(zhuǎn)速可以通過下式得到改變：nfxb0p（11）式11中：n-水泵電機轉(zhuǎn)速；p-電機極對數(shù)；f-電機供電頻率；b0-常數(shù)由上式知，改變電機供電頻率即可改變水泵轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到改變水泵機組出水流量，揚程與電機輸入功率的目的，這就是變頻調(diào)速供水技術(shù)。常用的變頻調(diào)速供水技術(shù)有恒壓變量和變壓變量兩種模式。本設(shè)計采用恒壓變量模式。恒壓變量變頻調(diào)速技術(shù)是保持供水泵房總出水管壓力不變，改變水泵運行臺數(shù)或者變頻泵轉(zhuǎn)速，以達(dá)到改變泵房出水量的方式。恒壓變頻變量供水特點：較傳統(tǒng)供水方式節(jié)省能效20%；控制方便，根據(jù)泵房出水管壓力控制儀表即可實現(xiàn)水泵機組控制；可基本解決由于水量降低造成壓力增加帶米的管網(wǎng)爆管及漏水損耗大的問題。節(jié)能，運行成本低，管網(wǎng)運行安全性較高；一次性投資偏高。變頻供水技術(shù)由于啟動電流減少，可以節(jié)省電力增容與變壓器容量。1.3可編程序控制器的特點及應(yīng)用早期的可編程序控制器(ProgrammableLogicController，PLC)，主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)和自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程序控制器將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)與新興的計算機技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。據(jù)“美國市場信息”的世界PLC以及軟件市場報告稱，1995年全球PLC及其軟件的市場經(jīng)濟(jì)規(guī)模約50億美元。隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，PLC的功能得到大大的增強，具有可靠性、高豐富的I/O接口模塊、采用模塊化結(jié)構(gòu)、編程簡單易學(xué)、安裝簡單，維修方便等特點42變頻調(diào)速恒水位控制系統(tǒng)的方案設(shè)計2.1變頻器的控制方式變頻器有著如圖1所示的基本結(jié)構(gòu)5圖1變頻器的基本結(jié)構(gòu)變頻調(diào)速的控制方式經(jīng)歷了V/F控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制的發(fā)展，前者屬于開環(huán)控制，后兩者屬