改新的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)前言本設(shè)計論文是電氣工程及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文，主要是利用SIEMENSPLC進(jìn)行對恒壓供水的控制。恒壓供水控制系統(tǒng)的設(shè)計是一個很傳統(tǒng)的課題，現(xiàn)在隨著各種先進(jìn)精確的諸多控制儀器的出現(xiàn)，恒壓供水控制的設(shè)計方案也越來越先進(jìn)，越來越趨于完美，各種參考文獻(xiàn)也數(shù)不勝數(shù)。在我國70～80年代供水系統(tǒng)大多數(shù)的開關(guān)量控制系統(tǒng)都是采用繼電器控制,就是在90年代供水系統(tǒng)也有相當(dāng)一部分輔機(jī)系統(tǒng)是采用繼電控制。因此,繼電器本身固有的缺陷,給電機(jī)的安全和經(jīng)濟(jì)運行帶來了不利影響,用PLC對供水系統(tǒng)控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器式控制系統(tǒng)已是大勢所趨。可編程控制器（簡稱PLC）由于其將系統(tǒng)的繼電器技術(shù)，計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，以其可靠性高，穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)，以及編程簡單，維護(hù)方便，通訊靈活等眾多優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程和裝置的自動控制中。PLC不僅能實現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制，還能完成定時、計算和各種閉環(huán)控制功能。設(shè)置性能完善、質(zhì)量可靠、技術(shù)先進(jìn)的可編程控制器PLC控制恒壓供水系統(tǒng)，可以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。此次畢業(yè)設(shè)計的課題內(nèi)容即為恒壓供水系統(tǒng)的PLC控制.其設(shè)計內(nèi)容和要求是：（1）生活供水時，系統(tǒng)應(yīng)低恒壓值運行，消防供水時系統(tǒng)應(yīng)高恒壓值運行。（2）三臺泵根據(jù)恒壓的需要，采用“先開先停”的原則介入和退出。（3）在用水量小的情況下，如果一臺泵連續(xù)運行的時間超過3H，則要切換到下一臺泵，即系統(tǒng)具有“倒泵功能”，避免某一臺泵工作時間過長。（4）三臺泵在啟動時要有軟啟動功能。整個系統(tǒng)可顯示各水泵和變頻器的運行狀況，并對恒壓供水過程會出現(xiàn)的所有情況做出了合理的自動控制，是極具實用價值的一項自動化應(yīng)用實例。摘要論文對變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的節(jié)能原理做了較詳細(xì)的分析和研究，變頻調(diào)速技術(shù)是一種新型的、成熟的交流電機(jī)無級調(diào)速驅(qū)動技術(shù)，它以其獨特優(yōu)良的控制性被廣泛應(yīng)用在速度控制領(lǐng)域。特別是在供水行業(yè)中，由于生產(chǎn)安全和供水質(zhì)量的特殊需要，對恒壓供水壓力有著嚴(yán)格要求，變頻調(diào)速技術(shù)也得到了更加深入的應(yīng)用。運用變頻器技術(shù)設(shè)計了本系統(tǒng)的生活泵主電路部分，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了整個系統(tǒng)的控制電路，實現(xiàn)了PLC對變頻器控制來滿足建筑小區(qū)恒壓供水的目的。論文為自動控制供水系統(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。采用恒壓供水系統(tǒng)，具有較大的經(jīng)濟(jì)和社會意義。關(guān)鍵字：PLC變頻調(diào)速自動控制恒壓供水AbstractPapersonthefrequencycontrolwatersupplysystemtodoamoreenergy-savingprincipleofdetailedanalysisandresearch,frequencycontroltechnologyisanew,matureACmotorvariablespeeddrivetechnology,whichcontrolleditsuniquegoodspeedcontroliswidelyusedinthefield.Especiallyinthewaterindustry,productionsafetyandwaterqualityasthespecialneedsoftheconstantpressurewatersupplypressurehasstrictrequirements,frequencyconversiontechnologyhasalsobeenmorein-depthapplication.Theuseofinvertertechnologytodesignthelifeofthesystempartofthemaincircuitpump,inthisbasedonthedesignofthewholesystemcontrolcircuit,thePLCtotheinvertercontrolconstantpressurewatersupplytomeetthepurposeofbuildingcommunities.

Articlesfortheautomaticwatersupplysystem,toovercometheuseofsimplemanualcontrolsystemtocontrolthecontroltobringinconveniencetothewatersupplynetworkcontrolsystempressureandwaterlevelchangesinresponsetoslowtheproblem,reduceenergyconsumptionandwasteofresources,improveequipmentavailabilitymaintainabilityandreliability,inordertoachievelowerproductioncostsandincreasewaterproductionmanagementpurposes.Constantpressurewatersupplysystem,withgreateconomicandsocialsignificance.

Keywords:PLCfrequencycontrolautomaticcontrolconstantpressurewatersupply目錄第1章變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展1.1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。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%，與此同時我國城市家庭人均日生活用水量也在逐年提高。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。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(jìn)行人工手動調(diào)節(jié)很難及時有效的達(dá)到目的。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）。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。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。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(jìn)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(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。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：1.供水量在短時間內(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。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。3.一般情況下，供水系統(tǒng)的水流量受到水消耗量的控制，而水流量又是通過供水水泵的輸出來提供的。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)不僅能夠最大程度滿足需要，也提高整個系統(tǒng)的效率，延長系統(tǒng)壽命、節(jié)約能源、而且能夠構(gòu)成復(fù)雜的功能強(qiáng)大的供水系統(tǒng)。1.2.1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(jī)－電動機(jī)調(diào)速控制方法長期以來一直應(yīng)用廣泛。但是直流電動機(jī)由于換向器和電刷維護(hù)保養(yǎng)很麻煩，價格也相當(dāng)昂貴。使異步電機(jī)實現(xiàn)性能好的調(diào)速一直是人們的理想。異步電機(jī)的調(diào)速方法很多，例如變極調(diào)速、有極調(diào)速、定子調(diào)壓調(diào)速、串級調(diào)速、變頻調(diào)速等。但是因為各種各樣的缺點沒有得到廣泛的應(yīng)用。70年代以后，由于微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)和微處理機(jī)技術(shù)的發(fā)展，促使晶體管變頻器的誕生。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(jī)的調(diào)速性能相媲美。三相異步電動機(jī)具有維修方便、價格便宜、功率和轉(zhuǎn)速適應(yīng)面寬等優(yōu)點，其變頻調(diào)速技術(shù)在小型化、低成本和高可靠性方面占有明顯的優(yōu)勢。到80年代末，交流電機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)啟動后只能以額定功率、定轉(zhuǎn)速的單一運行方式，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，較為傳統(tǒng)的運行方式是可節(jié)電40％～60％，節(jié)水15％～30％。由于變頻調(diào)速具有調(diào)速的機(jī)械特性好，效率高，調(diào)速范圍寬，精度高，調(diào)整特性曲線平滑，可以實現(xiàn)連續(xù)的、平穩(wěn)的調(diào)速，體積小、維護(hù)簡單方便、自動化水平高等一系列突出的優(yōu)點而倍受人們的青睞。尤其當(dāng)它應(yīng)用于風(fēng)機(jī)、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。變頻調(diào)速系統(tǒng)主要設(shè)備是提供變頻電源的變頻器，變頻器可分成交流－直流－交流變頻器和交流－交流變頻器兩大類，目前國內(nèi)大都使用交－直－交變頻器。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。變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備以其節(jié)能、安全、高品質(zhì)的供水質(zhì)量等優(yōu)點，使我國供水行業(yè)的技術(shù)裝備水平從90年代初開始經(jīng)歷了一次飛躍。恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)實現(xiàn)水泵電機(jī)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(jìn)、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。在實際應(yīng)用中得到了很大的發(fā)展。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻器的功能也越來越強(qiáng)。充分利用變頻器內(nèi)置的各種功能，對合理設(shè)計變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備，降低成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量等方面有著非常重要的意義。新型供水方式與過去的水塔或高位水箱以及氣壓供水方式相比，不論是設(shè)備的投資，運行的經(jīng)濟(jì)性，還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、自動化程度等方面都具有無法比擬的優(yōu)勢，而且具有顯著的節(jié)能效果。恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)的這些優(yōu)越性，引起國內(nèi)幾乎所有供水設(shè)備廠家的高度重視，并不斷投入開發(fā)、生產(chǎn)這一高新技術(shù)產(chǎn)品。目前該產(chǎn)品正向著高可靠性、全數(shù)字化微機(jī)控制，多品種系列化的方向發(fā)展。追求高度智能化，系列標(biāo)準(zhǔn)化是未來供水設(shè)備適應(yīng)城鎮(zhèn)建設(shè)成片開發(fā)、智能樓宇、網(wǎng)絡(luò)供水調(diào)度和整體規(guī)劃要求的必然趨勢。在短短的幾年內(nèi)，變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)經(jīng)歷了一個逐步完善的發(fā)展過程，早期的單泵調(diào)速恒壓系統(tǒng)逐漸被多泵調(diào)速系統(tǒng)所代替。雖然單泵調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計簡易可靠，但由于單泵電機(jī)深度調(diào)速造成水泵、電機(jī)運行效率低，而多泵調(diào)速系統(tǒng)投資更為節(jié)省，運行效率高，被實際證明是最優(yōu)的系統(tǒng)設(shè)計，很快發(fā)展成為主導(dǎo)產(chǎn)品。1.2.2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(jī)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(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，具有可靠性高、功能強(qiáng)、應(yīng)用靈活、編程簡單、使用方便等一系列優(yōu)點，以及良好的工業(yè)環(huán)境工作性能和自動控制目標(biāo)實現(xiàn)性能，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC)研制出世界上第一臺可編程控制器。早期的可編程控制器由分離元件和中小規(guī)模集成電路組成，主要功能是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、定時等。70年代初期，體積小、功能強(qiáng)和價格便宜的微處理器被用于PLC，使得PLC的功能大大增強(qiáng)。在硬件方面，除了保持其原有的開關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊和各種特殊功能模塊。在軟件方面，PLC采用極易為電氣人員掌握的梯形圖編程語言，除了保持原有的邏輯運算等功能以外，還增加了算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。進(jìn)入80年代中、后期，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場價格大幅度下跌，使得PLC所采用的微處理器的檔次普遍提高。而且，為了進(jìn)一步提高PLC的處理速度，各制造廠商還研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片，大大提高了PLC軟、硬件功能。在發(fā)達(dá)工業(yè)國家，PLC已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在所有的工業(yè)部門。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(jī)技術(shù)的發(fā)展，PLC的功能得到大大的增強(qiáng)，具有以下特點：1．可靠性高。PLC的高可靠性得益于軟、硬件上一系列的抗干擾措施和它特殊的周期循環(huán)掃描工作方式。2．具有豐富的I/O接口模塊。PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人機(jī)對話的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊。3．采用模塊化結(jié)構(gòu)。為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個部件，包括CPU、電源、I/O等均采用模塊化設(shè)計，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。4．編程簡單易學(xué)。PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機(jī)的專門知識，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。5．安裝簡單，維修方便。PLC不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運行。由于PLC強(qiáng)大功能和優(yōu)點，使得PLC在我國的水工業(yè)自動化中得到廣泛的應(yīng)用。PLC在水工業(yè)自動化中的應(yīng)用主要有水廠監(jiān)控系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、自動加氯、自動加礬、水泵變頻調(diào)速、SCADA系統(tǒng)和供水管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)等。其主要功能是進(jìn)行工藝參數(shù)的采集、生產(chǎn)過程控制、信息處理、設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測以監(jiān)測等。本章小結(jié)本章介紹了我國供水系統(tǒng)的現(xiàn)狀，面對人們對供水要求的提高，采用變頻恒壓供水是一種趨勢，新型供水方式與過去的水塔或高位水箱以及氣壓供