恒壓供水系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上分類號(hào)學(xué) 號(hào)學(xué)士學(xué)位論文恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)科門類： 機(jī)械類 了 學(xué)位申請(qǐng)人： 了隸屬系部： 機(jī)電工程系 指導(dǎo)教師： 助教 申請(qǐng)日期： 專心-專注-專業(yè)恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)總說(shuō)明我國(guó)一直都是水資源十分短缺的國(guó)家，如何有效、合理的開發(fā)和利用水資源是一個(gè)客觀存在的問(wèn)題。而我國(guó)正處于飛速發(fā)展階段，雖然一些領(lǐng)導(dǎo)行業(yè)的供水技術(shù)已經(jīng)達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)，但很多生產(chǎn)、生活的供水方式還是有很多的問(wèn)題和缺陷，本論文就針對(duì)這一問(wèn)題提出了一些可行的方案，利用變頻器和PLC控制技術(shù)的結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)變頻恒壓供水的目的。在供水網(wǎng)系中，用水量會(huì)隨時(shí)間不斷變化，有低峰期也要高峰期，這就會(huì)影響供水網(wǎng)系中的水壓發(fā)生

2、變化，如果不能使水網(wǎng)的水壓保持恒定，就會(huì)影響供水網(wǎng)的輸出。恒壓供水就是保持供水網(wǎng)的輸出隨時(shí)滿足用戶的用水需求，所以只要供水主管道的壓力恒定就可以達(dá)到這目的。本系統(tǒng)是利用PLC可編程控制器結(jié)合變頻器通過(guò)管網(wǎng)的壓力變送器實(shí)施水壓監(jiān)控來(lái)控制水泵機(jī)組來(lái)實(shí)現(xiàn)恒壓供水的目的。此恒壓供水系統(tǒng)是由一臺(tái)變頻器來(lái)控制兩臺(tái)水泵電機(jī)的運(yùn)行、調(diào)速和啟動(dòng)、關(guān)閉。本系統(tǒng)采用PAC System Rx3i來(lái)實(shí)現(xiàn)PLC的控制功能，改變水泵機(jī)組在不同水壓下的輸出功率，結(jié)合富士FRENIC 5000G11S系列變頻器，利用壓力傳感器對(duì)供水管網(wǎng)的水壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)變頻器來(lái)對(duì)改變、水泵電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制來(lái)控制水網(wǎng)的出水量，實(shí)現(xiàn)恒壓

3、供水的目的，因?yàn)橄到y(tǒng)是自動(dòng)調(diào)節(jié)，減少了人力物力，兩臺(tái)水泵電機(jī)切換使用又可以大大延長(zhǎng)水泵的使用壽命。關(guān)鍵詞： PLC；變頻調(diào)速；恒壓供水Constant pressure water supply systemDesign general descriptionChina has always been a very short of water resources in the country, how effective and rational development and utilization of water resources is an objective problem. A

4、nd our country is in a stage of rapid development, although some of the leading industry of water supply technology has reached the standard of developed countries, but many production and living water supply mode or a lot of problems and defects, this paper is to solve this problem proposed some fe

5、asible scheme, with the combination of frequency converter and PLC control technology to achieve the purpose of variable frequency constant pressure water supply. In water supply network, water will continue to change with the time, low peak to peak, which will affect the water supply network system

6、 in the water pressure change, if it is not possible to make water network hydraulic pressure is kept constant, it will affect the water supply network output. Constant pressure water supply is to maintain the output of the water supply network at any time to meet the user's water demand, so as

7、long as the water supply mains pressure constant can reach this goal. This system is the use of PLC programmable controller combined with frequency converter through the pipe network pressure transmitter to control the water pump unit to achieve the purpose of constant pressure water supply. This co

8、nstant pressure water supply system is controlled by a frequency converter two pump motor running, speed control and start, close. The system adopts PLC to change under different water pressure pump unit power output, combining with the Fuji FRENIC 5000G11S series inverter, using pressure sensor on

9、the water supply pipe network pressure real-time monitoring, through the inverter to change, water pump motor for speed control to control of a network of rivers of water, to achieve the purpose of constant pressure water supply, because the system is automatic adjustment, reduce the human and mater

10、ial resources, using two pump motor switch and can greatly prolong the service life of the pump.Keywords：PLC; variable frequency speed regulation; constant pressure water supply目錄第1章 緒論1.1課題提出的背景當(dāng)前，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，城市工業(yè)化水平也越來(lái)越高，大多數(shù)人口都集中在城市中，城市的規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們對(duì)生活水平的要求越來(lái)越高，這就對(duì)城市的基礎(chǔ)設(shè)施提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。對(duì)于城市供水而言，能有效

11、的保證用戶用水的需求是重中之重，供水質(zhì)量和穩(wěn)定性是當(dāng)前用戶的基礎(chǔ)要求。而眾所周知的是我國(guó)家人口基數(shù)大，人均資源卻排在世界各國(guó)的末尾，水資源的短缺也是眾所周知的。我國(guó)供水系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)一直比較落后，尤其是小區(qū)供水和一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)。而現(xiàn)在很多至80年代建立的自來(lái)水廠的供水控制系統(tǒng)依然需要工作人員手動(dòng)操控，而且不能達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)的目的，必須有人值守。手動(dòng)操控過(guò)程麻煩又不能對(duì)供水管網(wǎng)的壓力變化作出及時(shí)有效的措施常常具有一定的滯后性，導(dǎo)致供水量不能第一時(shí)間達(dá)到用戶的需求，造成了很多不必要的麻煩。我國(guó)大部分縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)還在使用高位水箱、水塔和氣壓罐等方式對(duì)水進(jìn)行加壓以達(dá)到供水水壓得要求。這種方式很容易對(duì)水源造成二

12、次污染，而且因?yàn)楣┧艿赖膲毫Σ环€(wěn)，很容易造成水壓不穩(wěn)定、供水管因壓力過(guò)大而爆管、水經(jīng)常漏失的缺點(diǎn)，而且因?yàn)樗畨罕O(jiān)測(cè)不鞥及時(shí)給予修正，水泵電機(jī)經(jīng)常發(fā)生空載、高速運(yùn)轉(zhuǎn)等問(wèn)題導(dǎo)致水泵經(jīng)常出問(wèn)題，不僅浪費(fèi)電能、人力物力，而且維修業(yè)有很多問(wèn)題。因此，改變供水方式己是迫在眉睫。如何利用有限的資源來(lái)達(dá)到更好的水平成為人們值得思考的問(wèn)題?，F(xiàn)代社會(huì)已經(jīng)步入電子時(shí)代，計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，各種智能軟件的開發(fā)，越來(lái)越多的產(chǎn)業(yè)都已經(jīng)引入了智能控制、管理的計(jì)算機(jī)技術(shù)，科學(xué)技術(shù)已經(jīng)成為第一生產(chǎn)力。人們的生活已經(jīng)和電子技術(shù)結(jié)合在一起。隨著這些技術(shù)的成熟已經(jīng)開始進(jìn)入了供水領(lǐng)域，使供水網(wǎng)的自動(dòng)化程度越來(lái)越高，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)

13、自動(dòng)調(diào)節(jié)，有效的改善了傳統(tǒng)供水方式使供水網(wǎng)的供水環(huán)境越來(lái)越好，極大的提高了供水的質(zhì)量和安全。PLC控制技術(shù)和變頻器的有效結(jié)合可以實(shí)時(shí)監(jiān)控供水管網(wǎng)的壓力變化并給予正確、及時(shí)的調(diào)節(jié)，不僅保證了供水管網(wǎng)的水壓恒定，而且節(jié)約了電能、水資源。利用有限的資源滿足了用戶對(duì)供水的需求1.2課題研究的目的和意義眾所周知，我國(guó)人口基數(shù)大，人口分布不均勻，人均資源卻位于世界末尾。水是生命之源，是人生存所必不可缺的，節(jié)約用水已經(jīng)是全球倡導(dǎo)的話題。80年代到如今，我國(guó)的供水技術(shù)雖然在發(fā)展，但仍落后于世界的頂級(jí)強(qiáng)國(guó)。雖然國(guó)內(nèi)大多產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)頭羊的供水技術(shù)已經(jīng)是世界頂尖水平，但城市的基礎(chǔ)設(shè)施卻落后于世界強(qiáng)國(guó)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)邁入飛

14、速發(fā)展的階段，人們對(duì)生活水平的要求越來(lái)越高，基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)已經(jīng)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展產(chǎn)生了影響。供水的安全、穩(wěn)定以及成為衡量人們生活水平高低的標(biāo)尺。傳統(tǒng)的小區(qū)供水方式優(yōu)缺點(diǎn)：(1)恒速泵加壓供水：恒速泵加壓供水方式無(wú)法對(duì)供水管網(wǎng)的壓力做出及時(shí)的反應(yīng)，水泵的增減都依賴人工進(jìn)行手工操作，自動(dòng)化程度低，而且為保證供水，機(jī)組常處于滿負(fù)荷運(yùn)行，不但效率低、耗電量大，而且在用水量較少時(shí)，管網(wǎng)長(zhǎng)期處于超壓運(yùn)行狀態(tài)，爆損現(xiàn)象嚴(yán)重，電機(jī)硬起動(dòng)易產(chǎn)生水錘效應(yīng)，破壞性大，目前較少采用。 (2)氣壓罐供水：這種供水方式技術(shù)簡(jiǎn)單，但對(duì)設(shè)備的要求卻很高，而且后期維護(hù)不方便，水泵停止工作后，氣壓罐的壓力一般會(huì)很大，會(huì)減少電機(jī)的使

15、用壽命，這種供水方式不受高度限制而且體積小、占地面積也不大。 (3)水塔高位水箱供水：應(yīng)用范圍太局限，多用于樓層較高的建筑，占地面積大，成本也很大，后期維護(hù)不方便，雖然控制方式簡(jiǎn)單，但電機(jī)啟動(dòng)方式為硬啟動(dòng)，減小了電機(jī)的使用壽命，短期停水時(shí)，水箱內(nèi)的水可以保證不停水。 (4)液力耦合器和電池滑差離合器調(diào)速的供水方式：供水結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，成本比較低，采用液力耦合器就會(huì)經(jīng)常發(fā)生漏油現(xiàn)象，系統(tǒng)維修業(yè)方便。 (5)單片機(jī)變頻調(diào)速供水系統(tǒng):比前面的幾種供水方式的自動(dòng)化程度高，可以實(shí)現(xiàn)變頻恒壓供水，可以根據(jù)水網(wǎng)壓力變化自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)輸出功率，但這種系統(tǒng)可靠性卻比較低，適應(yīng)環(huán)境比較少有一定的局限性，而且系統(tǒng)的開發(fā)

16、時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。  由此可以看出，傳統(tǒng)的供水方式有很多缺點(diǎn)，比如自動(dòng)化程度低，適應(yīng)性差結(jié)構(gòu)單一，浪費(fèi)水資源、電能、人力物力，電機(jī)運(yùn)行方式存在缺陷，供水效率低等。這些問(wèn)題對(duì)用戶對(duì)水量的需求有嚴(yán)重的影響。而采用變頻器和PLC可編程控制器有機(jī)結(jié)合的供水方式成為目前合供水方式的發(fā)展方向。其自動(dòng)化程度高，系統(tǒng)穩(wěn)定，節(jié)能減耗，水泵電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定使用壽命長(zhǎng)，而且變頻器和PLC可編程控制器在其他產(chǎn)業(yè)方面已經(jīng)有了很好的應(yīng)用并且效果突出，這就為變頻恒壓供水提供了技術(shù)基礎(chǔ)。1.3國(guó)內(nèi)外在變頻恒壓供水系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及分析1.3.1變頻恒壓供水系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著變頻調(diào)速技術(shù)的不斷發(fā)展，變頻調(diào)節(jié)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到很多產(chǎn)

17、業(yè)中，例如：利用變頻器來(lái)控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)、控制電機(jī)的啟動(dòng)與制動(dòng)、控制電機(jī)的速率、對(duì)系統(tǒng)各部件的保護(hù)等。利用變頻器可以調(diào)控電機(jī)的速率，將變頻器作為恒壓供水系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過(guò)水泵機(jī)組出水口出的壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓力變化情況，在變頻器的控制下改變水泵電機(jī)的輸出量來(lái)保證供水管網(wǎng)的壓力恒定，滿足不同需求時(shí)的供水量需求。因?yàn)樽冾l恒壓供水系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，變頻器又可以及時(shí)對(duì)水泵電機(jī)進(jìn)行控制，不僅自動(dòng)化程度高而且又節(jié)能，受到國(guó)外很多變頻器生產(chǎn)商的重視都已經(jīng)開始大力發(fā)展起來(lái)，其中恒壓供水基板就是由日本Samc0公司研發(fā)的，它具有兩種模式，一種是每臺(tái)泵的工作方式都是固定的，各有各的作用；另一種則是讓水泵電機(jī)循環(huán)工作，

18、讓水泵電機(jī)可以交替使用。該系統(tǒng)各種控制系統(tǒng)都做在一個(gè)控制基板上，將PID調(diào)節(jié)器和PLC可編程控制器有機(jī)結(jié)合在一起，大大的簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，并設(shè)定了指令代碼，只需要按照指令代碼將恒壓供水元件安裝上就可以實(shí)現(xiàn)控制功能。這種做法大大減小了成本，但是代碼和輸出端口的固定卻讓系統(tǒng)缺乏靈活性，許多軟件都無(wú)法和其結(jié)合導(dǎo)致其應(yīng)用范圍肯定有一定的限制，無(wú)法推廣。我國(guó)變頻器的發(fā)展還比較落后，現(xiàn)在我國(guó)很多企業(yè)都是采用國(guó)外的變頻器來(lái)做恒壓供水的控制系統(tǒng)。控制水泵的轉(zhuǎn)速有兩次設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)，一種是變頻器，還有一種是單片機(jī)。這兩種設(shè)備都可以通過(guò)控制水泵電機(jī)的輸出功率來(lái)改變供水管網(wǎng)的水壓值。但是采用單片機(jī)所做的系統(tǒng)穩(wěn)定性差，抗

19、干擾性能低，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能不穩(wěn)定，所以一般不予以采用。因?yàn)檫@些恒壓供水系統(tǒng)都存在或多或少的問(wèn)題，不能滿足廣大用戶的需求，所以現(xiàn)在變頻恒壓供水系統(tǒng)的研發(fā)都是一個(gè)難點(diǎn)。現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)日新月異，各種供水問(wèn)題都在對(duì)變頻恒壓供水系統(tǒng)提出挑戰(zhàn)，目前國(guó)內(nèi)外研發(fā)和生產(chǎn)的變頻恒壓供水系統(tǒng)還有很大的缺陷，首先和現(xiàn)在各種先進(jìn)的控制技術(shù)結(jié)合還不夠好，很多先進(jìn)的控制技術(shù)沒有結(jié)合如系統(tǒng)，再有現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展日新月異，同樣也沒有有機(jī)對(duì)的結(jié)合起來(lái)還包括通訊技術(shù)等，最重要的是現(xiàn)在這些行業(yè)變頻供水系統(tǒng)的應(yīng)用范圍比較窄，很多系統(tǒng)不能做到面面俱到，難以適應(yīng)不同的用水場(chǎng)合。因此，如何讓變頻恒壓供水系統(tǒng)可以隨著科技發(fā)展而發(fā)展，可以更好的

20、應(yīng)用到生產(chǎn)生活中是現(xiàn)階段我國(guó)乃至世界各國(guó)面臨的問(wèn)題。1.3.2可編程序控制器技術(shù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 20世紀(jì)70年代美國(guó)生產(chǎn)了第一臺(tái)PLC，該P(yáng)LC具有良好的使用性能，因而得到世界的公認(rèn)。它可以做到自動(dòng)計(jì)算的簡(jiǎn)單控制功能，但因?yàn)榻o方面科學(xué)技術(shù)水平的不足，其實(shí)用功能不達(dá)標(biāo)，還無(wú)法投入生產(chǎn)生活。1971年1973年微處理器被研發(fā)出來(lái)，微處理器可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的運(yùn)算、傳送、處理等功能。因?yàn)槲⑻幚砥髟诟鳟a(chǎn)業(yè)的應(yīng)用使PLC也具有了微處理器的各種功能，PLC正式誕生。1996年后，PLC已經(jīng)和各種產(chǎn)業(yè)結(jié)合，成為其中不可或缺的一部分。因?yàn)镻LC的廣泛應(yīng)用，對(duì)PLC的各種功能都提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。因?yàn)椴煌a(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)方式

21、不同，PLC也應(yīng)運(yùn)而生不同的種類，有大、小型機(jī)型可供選用，由于工作環(huán)境的不同，PLC也根據(jù)不同環(huán)境開始拓展其功能。目前，在機(jī)械制造、煤化工、石油化工、冶金鋼鐵、汽車制造、輕工業(yè)等領(lǐng)域，可編程控制器的應(yīng)用都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。我國(guó)從改革開放以來(lái)，開始引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)可編程控制器。最開始是在引進(jìn)設(shè)備中廣泛使用了可編程控制器。接下來(lái)PLC在各種生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中都被廣泛應(yīng)用。目前，我國(guó)已經(jīng)可以自己研發(fā)、生產(chǎn)中小型可編程控制器。例如：上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的CF系列、蘇州電子計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的YZ系列、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的S系列等。這些產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模，并且已經(jīng)在工業(yè)產(chǎn)品中廣泛被應(yīng)用。此外，

22、我國(guó)比較著名的PLC生產(chǎn)廠家有無(wú)錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)。1.4設(shè)計(jì)主要內(nèi)容變頻恒壓供水系統(tǒng)是通過(guò)PLC可編程控制器對(duì)采集的信息進(jìn)行運(yùn)算處理，再由變頻器來(lái)控制水泵電機(jī)的輸出功率控制水泵的輸出流量來(lái)實(shí)現(xiàn)供水管網(wǎng)的壓力變化，這樣就實(shí)現(xiàn)了恒壓供水。這種方法可以對(duì)供水網(wǎng)壓力實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)供水網(wǎng)壓力的變化及時(shí)做出應(yīng)對(duì)，不僅節(jié)約電能，而且可以遠(yuǎn)程監(jiān)控，自動(dòng)化程度高，節(jié)約人力物力。用戶對(duì)用水的供給需求一般都是要求水壓恒定，滿足對(duì)水量的要求，變頻恒壓供水系統(tǒng)就可以根據(jù)公司管網(wǎng)的壓力控制來(lái)滿足用戶對(duì)水量的要求。本論文介紹的變頻恒壓供水系統(tǒng)是通過(guò)壓力傳感器對(duì)供水管網(wǎng)的壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，利用PLC可編程

23、控制器的數(shù)據(jù)處理功能和控制功能，對(duì)變頻器發(fā)出調(diào)控指令，通過(guò)變頻器來(lái)控制水泵電機(jī)的輸出功率，保證用戶對(duì)水量的需求。第2章 恒壓供水基本原理2.1供水系統(tǒng)簡(jiǎn)介因?yàn)楹銐汗┧到y(tǒng)中供水管網(wǎng)是封閉的，用戶的用水量決定了供水系統(tǒng)的出水量。要對(duì)供水網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控就需要一個(gè)具體的量來(lái)判斷供水量是否充足。在此我們引入水網(wǎng)壓力值來(lái)達(dá)到我們的目的。本系統(tǒng)是為一個(gè)有50住戶的小區(qū)設(shè)計(jì)的供水系統(tǒng)，根據(jù)用水量來(lái)確定了電機(jī)的功率和揚(yáng)程。在此我們引入具體的數(shù)據(jù)來(lái)代表供水系統(tǒng)所設(shè)定的壓力上限和壓力下限，通過(guò)供水網(wǎng)水壓反饋值與設(shè)定值來(lái)進(jìn)行比較來(lái)決定水泵電機(jī)的輸出功率。2.2恒壓供水基本原理2.2.1恒壓供水原理用戶對(duì)供水的需求其實(shí)就

24、是對(duì)供水流量的需求，如果要對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行控制可以對(duì)流量進(jìn)行控制。根據(jù)流體流量和流體壓力的關(guān)系，用戶對(duì)用水量的需求其實(shí)可以看成用戶對(duì)水壓的需求，由此就可以得到供水需求和供水壓力之間的關(guān)系：供水能力QG>用水需求QU，壓力上升；供水能力QG<用水需求QU，壓力下降；供水能力QG=用水需求QU，壓力不變。由此可見，用戶用水量發(fā)生變化時(shí)會(huì)導(dǎo)致供水管網(wǎng)中水的壓力變化，這就反映出用水量和供水量之間的關(guān)系是由流體壓力來(lái)連接的。因此控制水網(wǎng)壓力的變化就可以實(shí)現(xiàn)控制管網(wǎng)供水量的變化，所以只要保證供水系統(tǒng)中出水口的水壓恒定，就可以保證供水量是否充足，是否滿足了用戶對(duì)供水量的需求。2.2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

25、設(shè)計(jì)本論文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是通過(guò)安裝在供水管網(wǎng)出水口處的壓力傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集以及對(duì)供水管網(wǎng)的監(jiān)控，其輸出信號(hào)為0-10V的電壓信號(hào)，壓力傳感器將此電壓信號(hào)傳給可編程控制器PLC，通過(guò)PLC調(diào)節(jié)器對(duì)采集數(shù)據(jù)與系統(tǒng)設(shè)定的壓力上、下限數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、計(jì)算，將數(shù)據(jù)傳給PLC，通過(guò)PLC對(duì)變頻器下達(dá)控制命令，由變頻器根據(jù)所得命令來(lái)控制水泵電機(jī)的運(yùn)行臺(tái)數(shù)以及水泵電機(jī)的運(yùn)行方式。恒壓供水系統(tǒng)的水泵電機(jī)選擇需要根據(jù)用戶的用水量來(lái)確定。如果靠一臺(tái)水泵供水，如果功率過(guò)小，那么用水量大的時(shí)候供水就會(huì)嚴(yán)重不足，達(dá)不到用戶的用水需求，水壓需要配功率大的水泵電機(jī)，但在用水量小的時(shí)候開大功率的電機(jī)，就會(huì)浪費(fèi)電能。如果采用多

26、臺(tái)水泵來(lái)實(shí)現(xiàn)供水就不會(huì)有這種情況發(fā)生。對(duì)臺(tái)水泵電機(jī)協(xié)調(diào)工作就可以滿足用戶對(duì)水量的需求。恒壓供水的目的是保持供水網(wǎng)壓力恒定已達(dá)到用戶對(duì)水量的需求，那么久需要變頻器來(lái)改變水泵電機(jī)的輸出，如果每臺(tái)水泵電機(jī)都安裝一個(gè)變頻器，就可以有效的控制水泵電機(jī)的輸出功率，這樣就能很方便的實(shí)現(xiàn)公司目的，但這樣做的話投入就會(huì)很高。如果用一臺(tái)變頻器來(lái)控制多臺(tái)水泵電機(jī)的輸出功率就需要由PLC可編程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)變頻器和水泵之間的切換，即當(dāng)一臺(tái)水泵電機(jī)不能滿足供水需求是，讓主泵工頻運(yùn)行，變頻器切換到下一臺(tái)水泵電機(jī)并控制器變頻運(yùn)行直到滿足用戶需求的用水量，這樣做就可以大大降低成本。PID調(diào) 節(jié) 器水泵機(jī)組 變頻器PLC控制器0

27、10V壓力傳感器圖2-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖圖2-1為恒壓供水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖中壓力傳感器是用來(lái)對(duì)供水管網(wǎng)的水壓值進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，將水網(wǎng)水壓數(shù)值化，便于觀察和計(jì)算。通常壓力傳感器一般都安裝在供水網(wǎng)的出水口處。用水量大時(shí)，管網(wǎng)水壓降低；用水量小時(shí)，管網(wǎng)水壓升高。壓力傳感器就將這種變化的水壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為變化的電流或電壓信號(hào)傳給PLC調(diào)節(jié)器。PLC調(diào)節(jié)器具有設(shè)定管網(wǎng)水壓的功能，接受傳感器傳輸?shù)膶?shí)際管網(wǎng)水壓值、根據(jù)給定值與實(shí)測(cè)值的比較并發(fā)出系統(tǒng)信號(hào)等功能。調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)一般為4-20mA變化的電流信號(hào)或0-10V間變化的電壓信號(hào)。信號(hào)的量值和給定值與實(shí)測(cè)值的差值成正比例，用于控制水泵轉(zhuǎn)速。變頻器在恒壓供水系

28、統(tǒng)中是執(zhí)行設(shè)備。恒壓供水系統(tǒng)的主要控制器選用PLC可編程控制器，利用PLC可以設(shè)定給定值的功能，設(shè)定供水管網(wǎng)的水壓設(shè)定值；接受傳感器傳輸?shù)膶?shí)際管網(wǎng)水壓值；根據(jù)給所設(shè)定的水壓設(shè)定值與實(shí)際測(cè)得的水網(wǎng)水壓值進(jìn)行比較，由PLC發(fā)出系統(tǒng)信號(hào)的綜合調(diào)節(jié)工作；控制水泵的轉(zhuǎn)速和切換。例如：當(dāng)主泵運(yùn)行到達(dá)最高頻時(shí)，實(shí)際管網(wǎng)水壓值還達(dá)不到設(shè)定管網(wǎng)水壓的給定值時(shí)，必須增加一臺(tái)泵投入運(yùn)行，此時(shí)PLC控制系統(tǒng)將主泵切換到工頻工作狀態(tài)，并轉(zhuǎn)換控制其余水泵，讓新加入工作的繼續(xù)進(jìn)行變頻工作。恒壓供水有以下優(yōu)點(diǎn)：1. 節(jié)能，采用變頻器控制水泵機(jī)組，可以根據(jù)用戶的供水需求來(lái)改變水泵電機(jī)的輸出功率。2. 恒壓供水系統(tǒng)占地面積小，設(shè)

29、備投入少，升級(jí)系統(tǒng)方便，工作效率高。3. 自動(dòng)化程度高，可以及時(shí)反映管網(wǎng)水壓的變化，并對(duì)水網(wǎng)水壓變化作出可行的方案。4. 運(yùn)行合理，水泵電機(jī)一般不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間處于滿負(fù)荷運(yùn)載，大大延長(zhǎng)了水泵電機(jī)的使用壽命，減少了維修量和維修費(fèi)用。5. 直接從水源處供水，可以有效的避免水的二次污染，而且可以保護(hù)水源。6. 自動(dòng)化可以有效的利用人力物力，節(jié)約成本。2.3本章小結(jié)用戶對(duì)供水的需求其實(shí)就是對(duì)供水流量的需求，如果要對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行控制，可以對(duì)流量進(jìn)行控制。根據(jù)流體流量和流體壓力的關(guān)系，用戶對(duì)用水量的需求其實(shí)可以看成用戶對(duì)水壓的需求。本章先對(duì)變頻恒壓供水系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了介紹，然后對(duì)供系統(tǒng)式進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后表達(dá)了

30、還是供水系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。第3章 恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1變頻恒壓供水系統(tǒng)主電路圖設(shè)計(jì)該系統(tǒng)有倆種運(yùn)行方式及自動(dòng)控制和手動(dòng)控制，PLC首先控制一臺(tái)水泵電機(jī)變頻啟動(dòng)，水泵出水口的壓力傳感器監(jiān)測(cè)到實(shí)時(shí)壓力值發(fā)送給PLC,并與預(yù)先設(shè)定的壓力值進(jìn)行比較，然后調(diào)節(jié)變頻器的輸出來(lái)控制水泵電機(jī)的輸出功率，來(lái)維持供水管網(wǎng)的水壓恒定。若到了用水高峰期時(shí)，一臺(tái)水泵全速運(yùn)行無(wú)法達(dá)到供水網(wǎng)的預(yù)定壓力值時(shí)及達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定水泵電機(jī)的壓力上限，PLC控制系統(tǒng)將這臺(tái)水泵切換到工頻工作狀態(tài)，并控制變頻器轉(zhuǎn)換控制其余水泵，讓新加入工作的繼續(xù)進(jìn)行變頻工作，增加供水管網(wǎng)的供水量保證用戶對(duì)水量的需求。當(dāng)用水量下降時(shí)，PLC控制工頻運(yùn)行的水泵停止

31、運(yùn)行及供水網(wǎng)壓力到達(dá)系統(tǒng)設(shè)定的壓力值時(shí)，減少供水量，控制另一臺(tái)水泵變頻運(yùn)行，達(dá)到恒壓供水的目的。系統(tǒng)主電路圖如圖3-1所示：圖3-1 系統(tǒng)主電路圖 3.2變頻恒壓供水系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì)控制電路如圖3-2所示，電路中共有7個(gè)指示燈，分別為Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q8，當(dāng)系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)定時(shí)Q8亮，Q4為1號(hào)水泵工頻指示燈，Q1-Q3是1號(hào)水泵變頻運(yùn)行指示燈，Q5、Q6是2號(hào)水泵變頻運(yùn)行指示燈。圖3-2系統(tǒng)控制電路圖PLC的IO地址分配圖如表3-1所示：表3-1 IO地址分配輸 入 輸 出 啟動(dòng)按鈕0001 泵1變頻0-20hz0001 停止按鈕0002 泵1變頻20-40hz0002 泵1變

32、頻40-50hz0003 泵1工頻0004 泵2變頻0-20hz0005 泵2變頻20-40hz0006系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定00083.3變頻恒壓供水系統(tǒng)PLC控制流程圖設(shè)計(jì)變頻恒壓供水系統(tǒng)的核心是PLC和變頻器。PLC控制系統(tǒng)需要不停監(jiān)測(cè)供水管網(wǎng)和供水站出水口的壓力值、判斷當(dāng)前供水網(wǎng)的供水狀態(tài)、輸出信號(hào)控制變頻器等，來(lái)決定是否啟動(dòng)水泵電機(jī)，并調(diào)節(jié)水泵的運(yùn)行狀態(tài)。該變頻恒壓供水系統(tǒng)的程序流程圖如圖3-3所示：圖3-3 程序流程圖3.4變頻恒壓供水系統(tǒng)硬件參數(shù)變頻器適用電機(jī)容量（KW)輸出額定容量(KVA)輸出額定電流（A）過(guò)載能力電源額定輸入交流電壓/頻率冷卻方式富士FRENIC 5000G11S 5

33、.5 9.1 13150%60s ,200% 0.5s3相，380V 50Hz/60Hz全封閉強(qiáng)制風(fēng)冷表3-2 變頻器的參數(shù)表3-3 水泵的參數(shù) 水泵 符號(hào)型號(hào)流量 (m3/h) 揚(yáng)程 (m) 轉(zhuǎn)速 (r/min) 電機(jī)功率 (kw)M140-160(I)A 11282900 2.2M240-160(I)A 11282900 2.2此參數(shù)是由50個(gè)住戶每月用水量的多少來(lái)選擇的?？梢愿鶕?jù)用戶的實(shí)際需求來(lái)改變水泵和變頻器的型號(hào)，但一定要保證水泵的功率相加不能超過(guò)變頻器的輸出功率。3.5本章小結(jié)此系統(tǒng)由壓力傳感器、變頻器、PLC、水泵電機(jī)組構(gòu)成，介紹了變頻恒壓供水系統(tǒng)的主電路圖和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，已經(jīng)

34、系統(tǒng)的控制流程圖的設(shè)計(jì)，并且介紹了PLC的IO地震分配以及地址功能。第4章 恒壓供水系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換壓力傳感器量程為3Mpa，分為6000個(gè)刻度，每一刻度為500pa。假設(shè)壓力傳感器檢測(cè)電壓為X，由輸入和輸出模塊可知： 輸入模塊600設(shè)定：圖4-1（a） 輸入模塊600輸出模塊704設(shè)定： 圖4-1（b） 輸出模塊704輸入模塊IC695ALG600和輸出模塊IC695ALG704可以實(shí)現(xiàn)PID調(diào)節(jié)器的功能，通過(guò)模塊參數(shù)的設(shè)定可以實(shí)現(xiàn)電壓信號(hào)和PLC可讀取模擬信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。4.2變頻恒壓供水系統(tǒng)軟件程序說(shuō)明 圖4-2（a）按下開關(guān)SB1，1號(hào)水泵開始變頻運(yùn)行（此處用燈來(lái)代替水泵

35、變頻運(yùn)行）。用戶設(shè)定值為3000，這里假設(shè)系統(tǒng)檢測(cè)到為400的信號(hào)。 圖4-2（b）此時(shí)1號(hào)水泵變頻運(yùn)行，變頻器輸出電壓由0hz20hz逐漸升高。此時(shí)Q1信號(hào)燈亮。 圖4-2（c）當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到供水管網(wǎng)壓力值達(dá)到600時(shí)，Q2信號(hào)燈亮。圖4-2（d）當(dāng)信號(hào)值達(dá)到1200時(shí)，Q3燈亮。 圖4-2（e）當(dāng)信號(hào)值到達(dá)1800時(shí)，Q4，Q5燈亮，此時(shí)1號(hào)水泵工頻工作，2號(hào)水泵開始變頻工作。 圖4-2（f）當(dāng)信號(hào)值到達(dá)2400時(shí)，Q4和Q6燈亮，1號(hào)水泵繼續(xù)工頻運(yùn)行。 圖4-2（g）當(dāng)信號(hào)值達(dá)到3000時(shí)，滿足用戶需求，此時(shí)Q4,Q6,Q8燈亮，此時(shí)系統(tǒng)保持此狀態(tài)運(yùn)行。4.3本章小結(jié)介紹了恒壓供水系統(tǒng)的軟

36、件設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)軟件的運(yùn)行過(guò)程，將軟件運(yùn)行的每一步的情況都一一說(shuō)明。第5章 總結(jié)5.1全文總結(jié)本文針對(duì)小區(qū)供水的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套基于PLC可編程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)變頻恒壓供水的系統(tǒng)。此系統(tǒng)包括壓力傳感器、變頻器、可編程控制器PLC、水泵電機(jī)等。用一臺(tái)變頻器來(lái)控制倆臺(tái)水泵電機(jī)的運(yùn)行方式。壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)供水管網(wǎng)出水口的壓力變化，將壓力變化轉(zhuǎn)化為電流變化，并將變化的電流信號(hào)傳給可編程控制器PLC，通過(guò)PLC內(nèi)置的PID調(diào)節(jié)器對(duì)采集數(shù)據(jù)與系統(tǒng)設(shè)定的壓力上、下限數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、計(jì)算，將數(shù)據(jù)傳給PLC，通過(guò)PLC對(duì)變頻器下達(dá)控制命令，由變頻器根據(jù)所得命令來(lái)控制水泵電機(jī)的運(yùn)行臺(tái)數(shù)以及水泵電機(jī)的運(yùn)行方式。并設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的軟件程序。5.2研究展望隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入人們的生活中。如何將這些先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)融入到人們的生活成為提高社會(huì)發(fā)展水平的一種方式。目前，恒壓供水系統(tǒng)還存在很多問(wèn)題，其適應(yīng)性還嚴(yán)重不足。功能單一還是此系統(tǒng)的問(wèn)題所在。如何適應(yīng)不同供水環(huán)境，提高可靠、安全的供水還是現(xiàn)階段面臨的問(wèn)題?，F(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)融入傳統(tǒng)很多行業(yè)。相信如果將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融入供水系統(tǒng)中一定可以使公司系統(tǒng)得到飛速的