基于plc的变频调速恒压供水系统

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1、河南工业职业技术学院HenanPolytechnicInstitute毕业设计（论文）题目：基于PLC的变频调速恒压供水系统班级：电气自动化技术1001姓名：赵国建指导教师：胡应占目录摘要11绪论21.1课题的提出21.2PLC概述31.2.1可编程控制器的定义31.2.2PLC的发展和应用31.2.3西门子S7-200PLC简介41.3本课题的主要研究内容42系统的理论分析及控制方案确定62.1变频恒压供水系统的理论分析62.1.1电动机的调速原理62.1.2变频恒压供水系统的节能原理62.2

2、.2变频恒压供水系统的组成及原理图92.2.3变频恒压供水系统控制流程112.2.4水泵切换条件分析113系统的硬件设计133.1系统主要设备的选型133.1.1PLC及其扩展模块的选型133.2系统主电路分析及其设计143.3系统控制电路分析及其设计163.4PLC的I/O端口分配及外围接线图184系统的软件设计214.1系统软件设计分析214.2PLC程序设计214.2.1控制系统主程序设计224.2.2控制系统子程序设计254.3PID控制器参数整定284.3.1PID控制及其控制算法28

3、4.3.2PID参数整定295监控系统的设计325.1组态软件简介325.2监控系统的设计325.2.1组态王的通信参数设置325.2.2新建工程与组态变量335.2.3组态画面345.2.4监控系统界面356结束语37参考文献38摘要本论文根据中国城市小区的供水要求，设计了一套基于PLC的变频调速恒压供水系统,并利用组态软件开发良好的运行管理界面。变频恒压供水系统由可编程控制器、变频器、水泵机组、压力传感器、工控机等构成。本系统包含三台水泵电机，它们组成变频循环运行方式。采用变频器实现对三相水

4、泵电机的软启动和变频调速，运行切换采用“先启先停”的原则。压力传感器检测当前水压信号，送入PLC与设定值比较后进行PID运算，从而控制变频器的输出电压和频率，进而改变水泵电机的转速来改变供水量，最终保持管网压力稳定在设定值附近。通过工控机与PLC的连接，采用组态软件完成系统监控，实现了运行状态动态显示及数据、报警的查询。关键词：变频调速，恒压供水，PLC，组态软0河南工业职业技术学院毕业论文1绪论1.1课题的提出水和电是人类生活、生产中不可缺少的重要物质，在节水节能已成为时代特征的现实条件下，我

5、们这个水资源和电能源短缺的国家，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，自动化程度较低，而随着我国社会经济的发展，人们生活水平的不断提高，以及住房制度改革的不断深入，城市中各类小区建设发展十分迅速，同时也对小区的基础设施建设提出了更高的要求。小区供水系统的建设是其中的一个重要方面，供水的可靠性、稳定性、经济性直接影响到小区住户的正常工作和生活，也直接体现了小区物业管理水平的高低。传统的小区供水方式有：恒速泵加压供水、气压罐供水、水塔高位水箱供水、液力耦合器和电池

6、滑差离合器调速的供水方式、单片机变频调速供水系统等方式，其优、缺点如下[1]：(1)恒速泵加压供水方式无法对供水管网的压力做出及时的反应，水泵的增减都依赖人工进行手工操作，自动化程度低，而且为保证供水，机组常处于满负荷运行，不但效率低、耗电量大，而且在用水量较少时，管网长期处于超压运行状态，爆损现象严重，电机硬起动易产生水锤效应，破坏性大，目前较少采用。(2)气压罐供水具有体积小、技术简单、不受高度限制等特点，但此方式调节量小、水泵电机为硬起动且起动频繁，对电器设备要求较高、系统维护工作量大，而

7、且为减少水泵起动次数，停泵压力往往比较高，致使水泵在低效段工作，而出水压力无谓的增高，也使浪费加大，从而限制了其发展。(3)水塔高位水箱供水具有控制方式简单、运行经济合理、短时间维修或停电可不停水等优点，但存在基建投资大，占地面积大，维护不方便，水泵电机为硬起动，启动电流大等缺点，频繁起动易损坏联轴器，目前主要应用于高层建筑。(4)液力耦合器和电池滑差离合器调速的供水方式易漏油，发热需冷却，效率低，改造麻烦，只能是一对一驱动，需经常检修；优点是价格低廉，结构简单明了，维修方便。(5)单片机变频调

8、速供水系统也能做到变频调速，自动化程度要优于上面4种供水方式，但是系统开发周期比较长，对操作员的素质要求比较高，可靠性比较低，维修不方便，且不适用于恶劣的工业环境。4河南工业职业技术学院毕业论文综上所述，传统的供水方式普遍不同程度的存在浪费水力、电力资源；效率低；可靠性差；自动化程度不高等缺点，严重影响了居民的用水和工业系统中的用水。目前的供水方式朝向高效节能、自动可靠的方向发展，变频调速技术以其显着的节能效果和稳定可靠的控制方式，在风机、水泵、空气压缩机、制冷压缩机等高能耗设备上广泛应用，特别