Q060-基于PLC的变频调速恒压自动控制供水系统 下载积分：50　资料编号： Q060

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 摘  要

随着社会经济的迅速发展，人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高;再加上目前能源紧缺，利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术，设计高性能、高节能、能适应不同领域的恒压供水系统成为必然趋势。本论文结合我国中小城市多层住宅小区的用水现状，设计了一套基于PLC的变频调速恒压自动控制供水系统。

    变频调速恒压供水自动控制系统由可编程控制器、内置PID变频器、水泵电机组、压力传感器、及控制柜等构成。系统采用一台变频器拖动2台电动机(30kw)的起动、运行与调速，2台分别采用循环使用的方式运行。 

    在变频调速恒压供水系统中，单台水泵工况的调节是通过变频器来改变电源的频率 来改变电机的转速 ，从而改变水泵性能曲线得以实现的。分析水泵工况的能耗比较图，可以看出利用变频调速实现恒压供水，当转速降低时，流量与转速成正比，功率以转速的三次方下降，与传统供水方式中用阀门节流方式相比，在一定程度上可以减少能量损耗，能够明显节能。

    本控制系统中采用了德国SIMENS公司的S7-200可编程控制器，同时选取了一个用于供水系统压力控制的内置PID算法的变频器。该变频器对压力给定值与测量值的偏差进行处理，实时控制变频器的输出电压和频率，进而改变水泵电动机的转速来改变水泵出水口流量，实现管网压力的自动调节，使管网压力稳定在设定值附近。    

关键词:  PLC  变频调速  恒压供水     

目录

第1章  绪论1

    1.1  课题来源及研究意义1

1.2  水泵调控技术1

1.2.1  调速节能分析1

1.2.2  常用的调速方式2

1.3  主要研究内容4

1.3.1  多泵恒压供水的关键问题4

1.3.2  本文的主要研究内容4

1.4  本章小结5

第2章  变频调速恒压供水系统能耗机理分析6

    2.1  水泵理论及水泵工况点确定的研究6

      2.1.1  水泵的工作参数6

      2.1.2  水泵基本性能曲线8

      2.1.3  水泵理论工况点的确定9

    2.2  水泵工况的调节10

    2.3  变频调速恒压供水系统能耗机理分析12

      2.3.1  水泵工况的调节过程12

      2.3.2  水泵工况调节与传统节流调节能耗之比较12

      2.3.3  调速范围的确定13

    2.4  本章小结14

第3章  内置PID变频频器15

    3.1  PID控制及其调节规律15

      3.1.1  经典PID控制及调节15

      3.1.2  数字PID控制16

    3.2  数字PID控制器的设计17

    3.3  本系统内置PID变频器选择17

      3.3.1  变频器输入输出接口17

      3.3.2  变频器的外围设备选择17

    3.4  变频调速恒压系统的基本特点20

    3.5  本章小结21

第4章  可编程控制器PLC22

    4.1  PLC的定义22

    4.2  PLC的发展阶段及发展方向22

    4.3  PLC的特点与应用领域23

      4.3.1  可编程序控制器的特点23

      4.3.2  可编程序控制器与继电器控制系统的比较24

      4.3.3  可编程序控制器的应用领域24

      4.3.4  PLC在现代自动控制系统应用中所面临的问题25

    4.4  我国常用PLC的性能比较研究25

      4.4.1  PLC的一般结构25

      4.4.2  PLC基本工作原理26

    4.5  我国常用PLC的性能特点27

      4.5.1  SIMATIC S7系列PLC27

      4.5.2  S7-200系列可编程序控制器27

      4.5.3  PLC控制系统设计内容28

      4.5.4  PLC控制系统设计步骤29

      4.5.5  PLC控制系统的硬件设计29

    4.6  PLC控制系统的软件设计31

      4.6.1  PLC软件设计概述31

      4.6.2  软件设计31

      4.6.3  PLC程序设计的常用方法32

      4.6.4  PLC程序设计步骤33

    4.7  本章小节35

第5章  变频调速恒压供水系统设计36

    5.1  系统的方案设计及工作过程36

      5.1.1  系统的方案设计36

      5.1.2  系统控制方案研究36

    5.2  控制系统硬件设计37

      5.2.1  主电路设计37

      5.2.2  控制电路设计38

      5.2.3  PLC配置38

      5.2.4  基于S7-200楼宇恒压供水系统的控制电路39

    5.3  本系统程序设计40

      5.3.1  PLC程序设计40

      5.3.2  设置切换延时时间41

      5.3.3  确保触点互锁41

      5.4  本章小节41

参考文献42

致谢44

附录45

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