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成都理工大学（崇州校区）学生毕业设计（论文）题目名称：小区恒压供水系统学院名称：四川机电技术继续教育学院专业名称：电气工程及其自动化学生姓名：成凤班级：0701指导教师：________________________________年月日学生毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明所呈交的毕业设计（论文）是本人在指导教师指导下进行研究撰写的成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同学及其他技术人员对本文研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学生本人（签名）：年月日学生毕业设计（论文）任务书学生姓名：学号：专业名称：题目类型：拟定题目：指导教师姓名：职称：题目来源：基本任务与要求拟解决主要问题及预期目标阶段工作计划①选题年月日～月日②实施研究、收集资料年月日～月日③开题报告年月日～月日④撰写论文、完成初稿年月日～月日⑤完成修改、定稿年月日～月日⑥答辩年月日～月日接受任务时间：年月日；要求完成时间：年月日学生（签名）：指导教师（签名）：专业部门审核意见：专业部负责人（签字）：年月日填表说明：1.题目来源：填“教师科研课题”、“教师拟定”、“学生自拟”、“其它”；题目类型：填“理论研究”、“应用研究”、“技术开发”、“其它”。2.本任务书一式二份，学生、指导教师各一份，作为毕业设计（论文）中期检查及完成后检查的依据。学生毕业设计（论文）指导教师评语对_______学院专业同学所完成的题目为：的毕业设计（论文）选题、论文结构、论据论点、工作量、工作态度、论文质量及存在不足的综合评语：是否同意设计（论文）提交答辩：同意□；不同意□指导教师:_（签名）年月日学生毕业设计（论文）评审教师评审意见书对学院（本科、专科、专科起点本科、高职、大专）专业所完成的题目为：的毕业设计（论文）选题、论文结构、论点论据、工作量、论文质量及存在不足的综合评审意见：评审教师评审成绩：是否同意设计（论文）提交答辩：同意□；修改后答辩□；不同意□评审教师：（签名）年月日学生毕业设计（论文）答辩委员会决议书学生（专业）题目为：的毕业设计（论文）向专业答辩委员会提供以下材料：1．毕业设计（论文）共页；文中插图张；附图幅。2．指导老师对本毕业设计（论文）的评语一份。专业答辩委员会意见（论文、报告、回答问题等情况）：专业答辩委员会决议：该学生的毕业设计（论文）总评成绩：专业答辩委员会主任（签字）：年月日小区恒压供水系统作者姓名：成凤专业班级：指导教师：摘要本文首先根据管网和水泵的运行特性曲线，阐明了供水系统的变频调速节能原理;变频调速是一种优于调压调速、变极调速、串级调速、机械调速等的调速方式，是当今国际上一项效益最高、性能最好、应用最广、最有发展前途的电机调速技术.它集微机控制技术、电力电子技术和电机传动技术于一体，实现了工业交流电动机的无级调速，具有高效率、宽范围和高精度等特点的结论。从确定变频器的参数，设计变频主电路、变频电机的运行模式、控制模式及流程。在此基础上，对供水变频电机的选型、安装、调试和运行各步骤加以阐述。然后归纳和分析了安装运行中的问题和注意事项。采用Mitsubishi（三菱）FX2N-16MR可编程控制器为主控器，辅以变频器和多种传感器，通过调节水泵电机的供电电压和频率，控制电机转速以调节流量实现了恒压供水参数的自动控制，保证供水系统随时维持在最佳运行状况。关键词：PCL变频器电路设计恒压供水系统设计目录第1章前言随着生产力和科学技术的不断发展，人们的日常生活和生产活动大量的使用自动化控制，不仅节约了人力资源，而且很大程度的提高了生产效率，又进一步的促进了生产力快速发展，并不断的丰富着人们的生活。早期的自动控制系统是依靠继电-接触器来实现的，其特点是：结构简单、价格低廉、抗干扰能力强，可以实现集中控制和远距离控制，但是其采用固定接线，通用性和灵活性差；又采用触点的开关动作，工作频率低，触点易损坏，可靠性差。1969年，出现了可编程逻辑控制器PLC（ProgrammableLogicController），其特点是：具备逻辑控制、定时、计数等功能，编程语言采用直观的梯形图语言，软件更改方便，通用性和灵活性好。目前，可编程控制器PLC主要是朝着小型化、廉价化、标准化、高速化、智能化、大容量化、网络化的方向发展，与计算机技术相结合，形成工业控制机系统、分布式控制系统DCS(DistributedControlSystem)、现场总线控制系统FCS(FieldbusControlSystem)，这将使PLC的功能更强，可靠性更高，使用更方便，适用范围更广。1.1PLC的基本结构1、中央处理单元(CPU):中央处理单元(CPU)是PLC的控制核心。它按照PLC系统程序赋予的功能：a.接收并存储从用户程序和数据；b.检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。2、存储器:可编程序控制器的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。存放系统软件（包括监控程序、模块化应用功能子程序、命令解释程序、故障诊断程序及其各种管理程序）的存储器称为系统程序存储器；存放用户程序（用户程序存和数据）的存储器称为用户程序存储器，所以又分为用户存储器和数据存储器两部分。3．输入接口电路:输入输出信号有开关量、模拟量、数字量三种，在我们实际涉及到的信号当中，开关量最普遍。4．输出接口电路:可编程序控制器的输出有：继电器输出(M)、晶体管输出(T)、晶闸管输出(SSR)三种输出形式。5．电源：PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的、可靠得电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。如FX1S额定电压AC100V—240V，而电压允许范围在AC85V—264V之间。允许瞬时停电在10ms以下，能继续工作。一般小型PLC的电源输出分为两部分：一部分供PLC内部电路工作；一部分向外提供给现场传感器等的工作电源。1.2PLC的工作原理PLC则是采用循环扫描的工作方式。一个扫描周期主要可分为3个阶段。1.2.1输入刷新阶段在输入刷新阶段，CPU扫描全部输入端口，读取其状态并写入输入状态寄存器。完成输入端刷新工作后，将关闭输入端口，转入程序执行阶段。在程序执行期间即使输入端状态发生变化，输入状态寄存器的内容也不会改变，而这些变化必须等到下一工作周期的输入刷新阶段才能被读入。1.2.2程序执行阶段在程序执行阶段，根据用户输入的控制程序，从第一条开始逐步执行，并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器。当最后一条控制程序执行完毕后，即转入输入刷新阶段。1.2.3输出刷新阶段当所有指令执行完毕后，将输出状态寄存器中的内容，依次送到输出锁存电路（输出映像寄存器），并通过一定输出方式输出，驱动外部相应执行元件工作，这才形成PLC的实际输出。由此可见，输入刷新、程序执行和输出刷新三个阶段构成PLC一个工作周期，由此循环往复，因此称为循环扫描工作方式。显然扫描周期的长短主要取决于程序的长短。扫描周期越长，响应速度越慢。由于每个扫描周期只进行一次I/O刷新，即每一个扫描周期PLC只对输入、输出状态寄存器更新一次，所以系统存在输入输出滞后现象，这在一定程度上降低了系统的响应速度。但是由于其对I/O的变化每个周期只输出刷新一次，并且只对有变化的进行刷新，这对一般的开关量控制系统来说是完全允许的，不但不会造成影响，还会提高抗干扰能力。这是因为输入采样阶段仅在输入刷新阶段进行，PLC在一个工作周期的大部分时间是与外设隔离的，而工业现场的干扰常常是脉冲、短时间的，误动作将大大减小。但是在快速响应系统中就会造成响应滞后现象，这个一般PLC都会采取高速模块。总之，PLC采用扫描的工作方式，是区别于其他设备的最大特点之一，我们在学习和使用PLC当中都应注意。第2章小区恒压供水系统构成2.1整体框架随着社会经济的迅速发展，人们对供水质量和供水系统的可靠性要求不断提高。衡量供水质量的重要标准之一是供水压力是否恒定，因为水压恒定于某些工业或特殊用户是非常重要的，如当发生火警时，若供水压力不足或无水供应，不能迅速灭火，会造成更大的经济损失或人员伤亡.但是用户用水量是经常变动的，因此用水和供水之间的不平衡的现象时有发生，并且集中反映在供水的压力上:用水多而供水少，则供水压力低;用水少而供水多，则供水压力大。保持管网的水压恒定供水，可使供水和用水之间保持平衡，不但提高了供水的产量和质量，也确保了供水生产以及电机运行的安全可靠性11]。对于大多数采用供水企业来说，传统供水机泵存在日常运行费用太高，供水成本居高不下，单位供水的能耗偏大的问题，寻求供水与能耗之间的最佳性价比，是困扰企业的一个长期问题。目前各供水厂的供水机泵设计按最大扬程与最大流量这一最不利条件设计，水泵大多数时间在设计效率以下运行。导致电动机与水泵之间常常出现大马拉小车问题(如图1.1)。因此，如何解决供水与能耗之间的不平衡，寻求提高供水效率的整体解决方案，是各供水解水企业关心的焦点问题之一。变频调速技术以其显著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。利用变频技术与自动控制技术相结合，在中小型供水企业实现恒压供水，不仅能达到比较明显的节能效果，提高供水企业的效率，更能有效保证系统的安全可靠运行.恒水压供水系统采用该系统进行供水可以提高供水系统的稳定性和可靠性，方便地实现供水系统的集中管理与监控;同时可达到良好的节能性，提高供水效率。所以研究设计基于变频调速的恒定水压供水系统(简称变频恒压供水，如图1.2)，对于提高企业效率以及人民的生活水平，同时降低能耗等方面具有重要的现实意义。图2-1整体框架图2.2变频恒压供水控制系统的构成方案从变频恒压供水的原理分析可知，该系统主要有压力传感器、压力变送器、变频器、恒压控制单元、水泵机组以及低压电器组成.系统主要的设计任务是利用恒压控制单元使变频器控制一台水泵或循环控制多台水泵，实现管网水压的恒定和水泵电机的软启动以及变频水泵与工频水泵的切换，同时还要能对运行数据进行传输。根据系统的设计任务要求，有以下几种方案可供选择。(1)有供水基板的变频器+水泵机组+压力传感器这种控制系统结构简单，它将Pm调节器和P比可编程控制器等硬件集成在变频器供水基板上，通过设置指令代码实现PLC和PID等电控系统的功能。它虽然简化了电路结构，降低了设备成本，但在压力设定和压力反馈值的显示方面比较麻烦，无法自动实现不同时段的不同恒压要求，在调试时，PID调节参数寻优困难，调节范围小，系、动态性能不易保证。(2)通用变频器十单片机(包括变频控制、调节器控制)十人机界面+压力传感器;这种方式控制精度高、控制算法灵活、参数调整方便，具有较高的性能价格比，但开发周期长，程序一旦固化，修改较为麻烦，因此现场调试的灵活性差，同时变频器在运行时，将产生干扰，变频器的功率越大，产生的干扰越大，所以必须采取相应的抗干扰措施来保证系统的可靠性。该系统适用于某一特定领域的小容量的变频恒压供水中。(3)通用变频器+PLC(包括变频控制、调节器控制卜人机界面+压力传感器这种控制方式灵活方便。具有良好的通信接口，可以方便地与其他的系统进行数据交换;通用性强，由于PLC产品的系列化和模块化，用户可灵活组成各种规模和要求不同控制系统。在硬件设计上，只需确定P比的硬件配置和拍的外部接线，当控制要求发生改变时，可以方便地通过PC机来改变存贮器中的控制程序，所以现场调试方便。同时由于P比的抗干扰能力强、可靠性高，因此系统的可靠性大大提高。因此该系统能适用于各类不同要求的恒压供水场合，并且与供水机组的容量大小无关。2.3信号检测在系统控制过程中，需要检测的信号包括水压信号、液位信号和报警信号:(l)水压信号:它反映的是用户管网的水压值，它是恒压供水控制