基于PLC的恒压供水系统设计

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基于PLC控制的双恒压供水水泵站

摘要：随着经济的不断发展，人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高；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的趋势。

变频调速恒压供水系统对工业用水和居民生活用水都具有重大意义。因此开发一种新型的、自动化程度高、可靠性高、节能效果好的供水系统迫在眉睫。本设计是针对居民生活用水而设计的。由变频器、PLC、PID调节器组成控制系统，调节水泵的输出流量。电动机泵组由三台水泵组成，由变频器或工频电网供电，根据供水系统出口水压和流量来控制变频器电动机泵组的速度和切换，使系统运行在最合理状态，保证按需供水。变频器为主体构成的恒压供水系统不仅能够最大程度满足需要,也能提高整个系统的效率,延长系统寿命、节约能源、而且能够构成复杂的功能强大的供水系统。

本设计采用PLC控制的变频调速供水系统，由PLC进行逻辑控制，由变频器进行压力凋节。经过PID运算，通过PLC控制变频与工频切换，实现闭环自动调节恒压变频供水。运行结果表明，该系统具有压力稳定，结构简单，工作可靠等特点。

关键词：变频调速 恒压供水 PID调节 PLC

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目录

引言 ...................................................................................................................... 1 第1章 恒压供水系统的设计方案 ....................................................................... 2 1.1恒压供水系统的方案选择 ......................................................................... 2 1.2恒压供水系统的控制原理 ......................................................................... 4 1.3 系统的结构与控制要求 ............................................................................ 5 第2章 恒压供水系统的设计 ............................................................................... 6 2.1变频器的设计 ............................................................................................ 6 2.2 PID控制器的设计 ..................................................................................... 7 2.2.1 PID控制器的选择................................................................................ 7 2.2.2 PID控制算法及特点 ............................................................................ 7 2.3 PLC的设计............................................................................................... 9 2.3.1 PLC系统选型 ....................................................................................... 9 2.4主电路的接线图 ......................................................................................11 2.5控制电路图............................................................................................. 12 2.6编程控制PLC I/O分配图 PLC接线 梯形图及元器件清单 ................. 12 2.6.1 I/O分配图 ......................................................................................... 12 2.6.2 PLC接线............................................................................................. 14 2.6.3 自动控制梯形图 ................................................................................ 15 2.6.4 元器件清单 ........................................................................................ 17 第3章 结束语 ................................................................................................. 19 第4章 心得体会.............................................................................................. 20 第5章 参考文献.............................................................................................. 21

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引言

进几十年来变频调速技术在工业化国家已开始了规模的应用。80年代末，我国的民用及工业建筑电气设计等领域也开始使用变频调速技术。变频调速与传统（如直流电机调速）比较，具有很大的优越性：整个系统体积小，重量轻，控制精度高，保护功能完善，操作过程简便、可靠性高、通用性强，尤其是该技术用于一些高耗能设备的控制上，具有非常显著的节能效果：通过对用电设备进行变频调速技术改造，可使总耗电量减少30%—40%，节能的量级产生了一种飞跃。

变频供水是从20世纪90年代迅速发展起来的一项供水应用新技术，主要用于水厂、各种类型的生产厂、高层楼宇的供水系统，具有水压恒定、噪声小、节能等一系列优点。由于供水系统在运行中流量和水压在一天中的变化较大，如果使用传统的电气控制，设备启动频繁，电流和水压冲击严重及设备维修量大，而且对供水压力的控制来说也很麻烦，总得人工对水泵进行启停及水泵的出口阀进行开关操作，在浪费大，最终还影响供水质量，供水成本也高，而变频供水的出现是这些问题迎刃而解。

作为应用现代电力电子器件与微计算机技术有机结合的交流变频调速装置，随着产品的开发创新和推广应用，使得交流异步电动机调速领域发生一场巨大的技术革命。当前自动恒压供水系统应用的电动机调速装置均采用交流变频技术，而系统的控制装置采用PLC控制器，因PLC不仅可实现泵组、阀门的逻辑控制，并可完成系统的数字PID调节功能，可对系统的各种运行参数、控制点的实时监控，并完成系统运行工况的CRT画面显示、故障报警及打印报表等功能。自动恒压供水系统具有标准的通讯接口可与城市供水系统的上位机联网，实现城区供水系统的优化控制，为城市供水系统提供了现代化的调度、管理、监控及经济运行的手段。

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第1章 恒压供水系统的设计方案

1.1恒压供水系统的方案选择

本文设计的是生活/消防双恒压供水系统，主要由变频器、可编程控制器、压力传感器、水泵组成。本文研究的目标是对恒压控制技术给予提升，使系统的稳定性和节能效果进一步提高，操作更加简捷，故障报警及时迅速。

在生活供水和消防供水的管网系统中，由于管网是封闭的，泵站供水的流量是由用水量决定的，泵站供水的压力以满足管网中压力最不利的压力损失。

由流体力学可知，水泵给管网供水时，水泵的输出功率P与管网的水压H及出水流量Q的乘积成正比；水泵的转速n与出水流量Q成正比；管网的水压H与出水流量Q的平方成正比。由上述关系有，水泵的输出功率P与转速n三次方成正比，运行特性曲线如图1.1所示

图1.1 管网及水泵的运行特性曲线

因此供水系统的设定压力应该根据流量的变化而不断修正设定值，这种恒压供水技术称为变量恒压供水，即供水系统最不利点的供水压力为恒值而泵站出口总管压力连续可调。根据该供水系统的设备配置情况及供水的特点做如下方案如图1.2：该供水系统的控制核心采

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用PLC，配置常规电气配电控制系统。

图1.2 供水系统的控制图 …… 此处隐藏：3373字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……