【大学本科毕业设计】基于PLC的变频调速恒压供水系统-----自动化等专业

山东科技大学学士学位论文 摘要

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，组态软件

山东科技大学学士学位论文 ABSTRACT

ABSTRACT

According to the requirement of China's urban water supply, this paper designs a set of water supply system of frequecey control of constant voltage based on PLC, and have developed good operation management interface using Supervision Control and Data Acquisition.The system is made up of PLC, transducer,units of pumps,pressure sensor and control machine and so on.

This system is formed by three pump generators,and they form the circulating run mode of frequency conversion. With general frequency converter realize for three phase pump generator soft start with frequency control,operation switch adopts the principle of”start first stop first”. The detection signal of pressure sensor of hydraulic pressure,via PLC with set value by carry out PID comparison operation,so,control frequency and the export voltage of frequency converter,and then the rotational speed that changes pump generator come to change water supply quantity,eventually,it is nearby to maintain pipe net pressure to stabilize when set value. Through work control machine the connection with PLC,with group form software consummately systematic monitoring,have realized operation state development to show and data,report to the police inquiry.

Keywords: variable frequency speed-regulating, constant-pressure water supply, PLC, supervision control and data acquisition.

山东科技大学学士学位论文 目录

目录

1 绪论 .................................................................................................................1

1.1 课题的提出 .............................................................................................1 1.2 变频恒压供水系统的国内外研究现状 .................................................3 1.3 PLC概述..................................................................................................5 1.4 本课题的主要研究内容 .........................................................................7

2 系统的理论分析及控制方案确定 .........................................................8

2.1 变频恒压供水系统的理论分析 .............................................................8 2.2 变频恒压供水系统控制方案的确定 ................................................... 11

3 系统的硬件设计........................................................................................19

3.1 系统主要设备的选型 ...........................................................................19 3.2 系统主电路分析及其设计 ...................................................................23 3.3 系统控制电路分析及其设计 ...............................................................25 3.4 PLC的I/O端口分配及外围接线图 ....................................................27

4 系统的软件设计........................................................................................31

4.1 系统软件设计分析 ...............................................................................31 4.2 PLC程序设计........................................................................................33 4.3 PID控制器参数整定 ............................................................................40

5 监控系统的设计........................................................................................46

5.1 组态软件简介 .......................................................................................46 5.2 监控系统的设计 ...................................................................................46

6 结束语 ..........................................................................................................51

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参考文献 ..........................................................................................................53 致谢....................................................................................................................55 附录....................................................................................................................56

附录A 英文文献 ........................................................................................56 附录B 中文翻译 ........................................................................................65 附录C 主程序梯形图 ................................................................................71

山东科技大学学士学位论文 绪论

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

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