【精品完整版】基于PLC的变频调速恒压供水系统-----自动化等专业

1、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

2、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

3、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) 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，

4、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 或停电可不停水等优点，但存在基建投资大，占地面积大，维护不方 便，水泵电机为硬起动，启动电流大等缺点，频繁起动易损坏联轴器， 目前主要应用于高层建筑。(4) 液力耦合器和电池滑差离合器调速的供水方式易漏油，发热需冷 却，效率低，改造麻烦，只能是一对一驱动，需经常检修；优点是价格低 廉，结构简单明了，维修方便。(5) 单片机变频调速供水系统也能做到变频调速， 自动化程度要优于上 面4种供水方式，但是系统开发周

5、期比较长，对操作员的素质要求比较高， 可靠性比较低，维修不方便，且不适用于恶劣的工业环境。综上所述，传统的供水方式普遍不同程度的存在浪费水力、电力资源； 效率低；可靠性差；自动化程度不高等缺点，严重影响了居民的用水和工 业系统中的用水。目前的供水方式朝向高效节能、自动可靠的方向发展， 变频调速技术以其显着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，特别是在城乡工业用 水的各级加压系统，居民生活用水的恒压供水系统中，变频调速水泵节能 效果尤为突出，其优越性表现在：一是节能显著；二是在开、停机时能减 小电流对电网的冲击以及供水水压对管网系统的冲击；

6、三是能减小水泵、 电机自身的机械冲击损耗2。基于PLC和变频技术的恒压供水系统集变频技术、电气技术、现代控 制技术于一体。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， 同时系统具有良好的节能性，这在能源日益紧缺的今天尤为重要，所以研 究设计该系统，对于提高企业效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面 具有重要的现实意义。1.3 PLC概述1.3.1可编程控制器的定义可编程控制器，简称 PLC(Programmable logic Con troller)，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会 (International Electrical Commit

7、tee)颁布的 PLC标准草案中对 PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作 的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑 运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式 或模拟式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原 则而设计。”1.3.2 PLC的发展和应用世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司(DEC)研制的。 限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立组件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业 控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编 程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言5，并将参加运算及处理的计算机存储组件都以