变频器控制恒压供水系统恒压供水控制系统设计

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1、变频器综合设计变频器控制恒压供水系统摘　　要恒压供水在城市自来水管网系统、住宅小区生活消防用水系统、楼宇中央空调冷却循环水系统等众多领域中均有应用。恒压供水是指用户端在任何时候，不管用水量的大小总能保持管网中水压的基本恒定。在恒压供水系统中可根据压力给定的理想值信号及管网水压的反馈信号进行比较，变频器根据比较结果调节水泵的转速，达到控制管网水压的目的。本文主要针对当前供水系统中存在的自动化程度不高、能耗严重、可靠性低的缺点加以研究，开发出一种新型的并在这三个方面都有所提高的变频式恒压供水自动控制系统。全文共分为四章。第一章阐明了供水系统的应用背景、选题意义及

2、主要研究内容。第二章阐明了供水系统的变频调速节能原理。第三章详细介绍了系统硬件的工作原理以及硬件的选择。第四章详细阐述了系统软件开发并对程序进行解释。关键词：恒压供水，PLC，变频技术目录摘　　要II1变频控制系统简介11.1变频调速供水控制系统简介11.2变频调速在供水行业中的应用12供水系统的变频调速节能原理42.1水泵调速运行的节能原理42.2本系统总体介绍53系统硬件的工作原理及硬件选择73.1PLC的工作原理及选择73.2变频调速系统原理及选择93.3压力传感器的选择123.4水泵的选择133.5鉴频鉴相问题143.6控制电路164系统软件开发18

3、4.1PLC编程简介184.2PLC程序解释26致谢29参考文献301变频控制系统简介1.1变频调速供水控制系统简介变频调速供水控制系统是集现代变频调速技术、PLC技术、监控技术和计算机技术为一体的新一代给水控制系统。该系统完全可以取代传统的水塔、高位水箱和气压罐等给水方式。与传统的给水方式相比，该系统不但满足了现代工矿企业、城镇居民和高层建筑对新型给水系统的要求。系统采用内置变频调速器、先进的可编程控制器等现代控制技术，对水泵机组进行闭环控制，确保压力波动小、达到设定压力时间短、且可随用水量的变化自动调节水泵转速及工作水泵台数，确保恒压变量供水。系统采用现

4、代计算机数字控制技术和模块化、标准化的设计，满足多种本地和远程联网协议，系统的可扩展性强。系统具有手动、自动操作方式，系统压力、电机电流、电机频率和电机累计运行千瓦时LED显示，变频器、电机工况与故障指示及防误操作等功能。系统具有输入电源缺相、不平恒、过压、过流、过载、短路、电机过热、飞速启动、断水及低水位停机等完善的安全保护功能，有效的提高了给水成套设备的安全可靠性。该系统还配有完善的故障自诊断、故障检修手动工作方式等功能，使维修工作十分轻松快捷。由于控制回路与负载回路之间是通过中间继电器实现电隔离和信号耦合的，因此系统的抗干扰能力强。系统自动检测瞬时水压

5、，并据此调节水泵的供水量，机组特性曲线接近管网损失特性曲线，节能效果显著。由于变频器对电机实行的是循环软启动控制，启动平稳无冲击，提高了电机、水泵和管道等的寿命，减少了管网的泄露。此外由于系统无需高位水箱等设备，不但节省了投资，而且无水质二次污染问题。本系统还可以将生产、生活、消防等系统合为一体，投资省、占地少、经济效益明显。1.2变频调速在供水行业中的应用作为高性能的调速传动，直流电动机调速控制方法长期以来一直应用广泛。但是直流电动机由于换向器和电刷维护保养很麻烦，价格也相当昂贵。使异步电机实现性能好的调速一直是人们的理想。异步电机的调速方法很多，例如变极

6、调速、有极调速、定子调压调速、串级调速、变频调速等。但是因为各种各样的缺点没有得到厂泛的应用。70年代以后，由于微电子技术、电力电子技术和微处理机技术的发展，促使晶体管变频器的诞生。晶体管变频器不但克服了以往交流调速的许多缺点，而且调速性能可以和直流电动机的调速性能相媲美。三相异步电动机具有维修方便、价格便宜、功率和转速适应面宽等优点，其变频调速技术在小型化、低成本和高可靠性方面占有明显的优势。到80年代末，交流电机的变频调速技术迅速发展成为一项成熟的技术，它将供给交流电机的工频交流电源经过二极管交流变成直流，再逆变成频率可调的交流电源，以此电源拖动电机在变

7、速状态下运行，并自动适应变负荷的条件。它改变了传统工业中电机启动后只能以额定功率、定转速的单一运行方式，从而达到节能目的。现代变频调速技术应用于电力水泵供水系统中，较为传统的运行方式是可节电40%-60%,节水15%-30%。由于变频调速具有调速的机械特性好，效率高，调速范围宽，精度高，调整特性曲线平分，可以实现连续的、平稳的调速，体积小、维护简单方便、自动化水平高等一系列突出的优点而倍受人们的青睐。尤其当它应用于风机、水泵等大容量负载时，可以获得其它调速方式无法比拟的节能效果。变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流-直流-交流变频器和

8、交流-交流变频器两大类，目前国内大都使用交-直-交变