城市恒压供水系统设计5

河北机电职业技术学院毕业论文15河北机电职业技术学院毕业设计论文题目城市恒压供水系统设计姓名``````学院````````````专业机电一体化年级机电0902学号``````````指导教师`````````````目录河北机电职业技术学院毕业论文15摘要..................................................3第一章绪论....................................41.1本课题选题背景及现实意义..........................41.2设计目的..........................................41.3变频恒压供水系统组成..............................5第二章恒压供水中设备的选择和论证..............72.1恒压供水控制系统的基本控制策略....................72.2恒压供水系统的基本构成............................72.3PLC的选择和论证...................................92.4变频器的选择和论证.................................102.5电机的选择和论证.................................122.6压力传感器的选用.................................14第三章电控系统的原理图.......................15第四章PLC编程................................164.1PLC的I/O接线图...................................164.2PLC程序..........................................16总结............................................20致谢.............................................21参考文献........................................22城市恒压供水系统设计摘要：如今城市的发展对其基础设施的要求变高，传统的供水方式已不能满足人民的需求。河北机电职业技术学院毕业论文15节能的理念也日益体现在这些设施上，处于这些方面的考虑，设计出一个节能恒压的供水系统成为城市供水设施的需要。本文主要介绍变频调速在恒压供水中的应用，描述恒压供水技术的原理，以及它的系统构成基础。介绍了变频器的一些基本原理和软硬件的组成，在恒压供水系统中变频器种类的选择和使用，全面介绍恒压供水系统的结构基础。提出不同的控制方案，通过研究和比较来说明采用变频器和PLC组合构成控制系统是最优化的控制方案。关键字：PLC；恒压供水；水泵；变频器Abstract:Today,thedevelopmentoftheurbaninfrastructurerequirements,thetraditionalwateralreadycannotsatisfytheneedsofthepeople.Energy-savingconceptsarealsoincreasinglyreflectedinthesefacilities,intheseaspectsintoconsideration,thereferencetodesignaconstantpressurewatersupplysystemofenergyasurbanwatersupplyfacilities.thispapermainlyintroducesthePLCprogrammablecontroltechnologyandfrequencyconversionintheconstantpressurewatersupply,theprincipleofconstantpressurewatersupplysystem,anditsfoundation.ThispaperintroducesthebasicprinciplesofPLCiswithsoftwareandhardware,theconstantpressurewatersupplysysteminthetypeselectionanduseofPLC,afteracomprehensiveintroductionofconstantpressurewatersupplysystem,andthestructureofsoftwareprogramandPLCI/OpointSettings.Putadifferentcontrolscheme,throughresearchandcomparisontoillustrateusingPLCandinverterconstitutethesystemisoptimizedcontrolscheme.Keywords:PLC,Constantpressurewatersupply,Waterpump,inverter第一章绪论河北机电职业技术学院毕业论文151.1本课题选题背景及现实意义随着社会的发展和进步，城市高层建筑的供水问题日益突出。一方面要求提高供水的质量，不要因为压力的波动而造成供水障碍；另一方面要求保证供水的可靠性和安全性，在发生火灾时能够可靠供水。针对这两方面的要求，新的供水方式应运而生，这就是PLC控制的恒压无塔供水系统。恒压供水保证了供水的质量，以PLC为主机的控制系统丰富了系统的控制功能，同时又提高了系统的可靠性。我国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，工业自动化程度低。主要表现在用水高峰期，水的供给量常常低于需求量，出现水压降低供不应求的现象；而在用水低峰期，水的供给量常常高于需求量，出现水压升高供过于求的情况，此时会造成能量的浪费，同时还有可能造成水管爆裂和用水设备的损坏。传统调节供水压力的方式，多采用频繁启／停电机的控制和水塔二次供水调节的方式，前者产生大量能耗的，而且对电网中其他负荷造成影响，设备不断启停会影响设备寿命；后者则需要大量的占地与投资。且由于是二次供水，不能保证供水质的安全与可靠性。而变频调速式的运行十分稳定可靠，没有频繁的启动现象，启动方式为软启动，设备运行十分平稳，避免了电气、机械冲击，也没有水塔供水所带来的二次污染的危险。由此可见，变频调速恒压供水系统具有供水安全、节约能源、节省钢材、节省占地、节省投资、调节能力大、运行稳定可靠的优势，具有广阔的应用前景和明显的经济效益与社会。1.2设计目的《机电一体化系统设计》课程设计是大学生在完成《机电一体化系统设计》等专业课学习后,进行综合性实践性教学环节，总的目的是在老师的指导下,使学生通过课程设计,对所学课程理论知识进行一次系统的回顾检查复习和提高,并运用所学理论,通过调研,设计一个机电控制方面的课题,受到从理论到实践应用的综合训练，培养学生独立运用所学理论解决具体问题的能力,具体有以下几点：1、通过检索查阅运用有关手册、标准及参考资料，培养起学生检索查阅资料、使用资料的方法和能力。河北机电职业技术学院毕业论文152、通过回顾查阅课程理论知识、运用所学的基础课,专业技术课和专业课知识，培养学生根据实际问题正确设计总体方案,分析具体问题、进行工程设计的能力。3、本例综合了PLC在多方面的应用，既有开关量I/O也有模拟量I/O；既有PID调节的典型应用，又有复杂的逻辑控制。另外本例中使用的三菱的变频器使电机实现软启动控制。通过一系列的学习，查找资料使得我们学到的知识加以巩固。1.3、变频恒压供水系统组成小区变频恒压供水系统通常是由水池、离心泵（主泵+休眠泵）、压力传感器、PID调节器、变频器（主泵+休眠泵）、管网组成。工作流程是利用设置在管网上的压力传感器将管网系统内因用水量的变化引起的水压变化，及时将信号（4-20mA或0-10V）反馈PID调节器，PID调节器对比设定控制压力进行运算后给出相应的变频指令，改变水泵的运行或转速，使得管网的水压与控制压力一致。在选择变频恒压供水系统的参数时应注意以下几点（1）、合理选取压力控制参数，实现系统低能耗恒压供水。这个目的的实现关键就在于压力控制参数的选取，通常管网压力控制点的选择有两个：一个就是管网最不利点压力恒压控制，另一个就是泵出口压力恒压控制。选择管网最不利点的最小水头为压力控制参数，形成闭环压力自控系统，使得水泵的转速与PID调节器设定压力相匹配，可以达到最大节能效果，而且实现了恒压供水的目的。（2）、变频器在投入运行后的调试是保证系统达到最佳运行状态的必要手段。变频器根据负载的转动惯量的大小，在启动和停止电机时所需的时间不相同，设定时间过短会导致变频器在加速时过电流、在减速时过电压保护；设定时间过长会导致变频器在调速运行时使系统变得调节缓慢，反应迟滞，应变能力差，系统易处在短期不稳定状态中。为了不使变频器误跳闸保护，现场使用当中的许多变频器加减速时间的设置过长，它所带来的问题很容易被设备的外表的正常而掩盖，但是变频器达不到最佳运行状态。所以现场使用时要根据所驱动的负载性质不同，测试出负载的允许最短加减速时间，进行设定。对于水泵电机，加减速时间的选择在0.2-20秒之间。变频调速恒压供水设备以其节能、安全、高品质的供水质量等优点，使我国供水行业的技术装备水平从90年代初开始经历了一次飞跃。恒压供水调速系统河北机电职业技术学院毕业论文15实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水。量发生变化时保持水压恒定，以满足用水要求，是当今最先进、合理的节能型供水系统。第二章恒压供水中设备的选择和论证河北机电职业技术学院毕业论文152.1恒压供水控制系统的基本控制策略采用电动机调速装置与可编程控制器（PLC）构成控制系统，进行优化控制泵组的调速运行，并自动调整泵组的运行台数，完成供水压力的闭环控制，在管网流量变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。系统的控制目标是泵站总管的出水压力，系统设定的给水压力值与反馈的总管压力实际值进行比较，其差值输入CPU运算处理后，发出控制指令，控制泵电动机的投运台数和运行变量泵电动机的转速，从而达到给水总管压力稳定在设定的压力值上。恒压供水就是利用变频器的PID或PI功能实现的工业过程的闭环控制。即将压力控制点测的压力信号直接输入到变频器中，由变频器将其与用户设定的压力值进行比较，并通过变频器内置PID而实现控制水泵转速。供水系统选用原则水泵扬程应大于实际供水高度。水泵流量总和应大于实际最大供水量。2.2恒压供水系统的基本构成恒压供水泵站一般需要设多台水泵及电机，这比设单台水泵电机节能而可靠。配单台电机及水泵时，它们的功率必须足够大，在用水量较少时运行一台较大电机肯定是浪费的，电机选小了用水量大时供水量则相应的会不足。而且水泵与电机维修的时候，备用泵是必要的。而恒压供水的主要目标是保持管网水压的恒定，水泵电机的转速要跟随用水量的变化而变化的，那么这就是要用变频器为水泵电机供电。在此这里有两种配置方案，一种是为每一台水泵电机配一台相应的变频器，从解决问题方案这个比较简单和方便，电机与变频器间不须切换，但是从经费的角度来看的话这样比较昂贵。另一种方案则是数台电机配一台变频器，变频器与电机间可以切换的，供水运行时，一台水泵变频运行，其余的水泵工频运行，以满足不同的水量需求。如图2-1为恒压供水泵的水的构成。示河北机电职业技术学院毕业论文15图2-1恒压供水泵的构成图中压力传感器用于检测管网中的水压，常装设在泵站的出水口。当用水量大时，水压降低；用水量小时，水压升高。水压传感器将水压的变化转变为电流或电压的变化送给调节器。调节器是一种电子装置，它具