恒壓供水系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　學(xué)士學(xué)位論文</b></p><p><b>　　恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p>　　學(xué)科門類： 機(jī)械類 了 </p><p>　　學(xué)位申請人： 了</p>

2、<p>　　隸屬系部： 機(jī)電工程系 </p><p>　　指導(dǎo)教師： 助教 </p><p>　　申請日期： </p><p><b>　　恒壓供水系統(tǒng)</b></p><p>&

3、lt;b>　　設(shè)計總說明</b></p><p>　　我國一直都是水資源十分短缺的國家，如何有效、合理的開發(fā)和利用水資源是一個客觀存在的問題。而我國正處于飛速發(fā)展階段，雖然一些領(lǐng)導(dǎo)行業(yè)的供水技術(shù)已經(jīng)達(dá)到發(fā)達(dá)國家的標(biāo)準(zhǔn)，但很多生產(chǎn)、生活的供水方式還是有很多的問題和缺陷，本論文就針對這一問題提出了一些可行的方案，利用變頻器和PLC控制技術(shù)的結(jié)合來實現(xiàn)變頻恒壓供水的目的。</p><

4、;p>　　在供水網(wǎng)系中，用水量會隨時間不斷變化，有低峰期也要高峰期，這就會影響供水網(wǎng)系中的水壓發(fā)生變化，如果不能使水網(wǎng)的水壓保持恒定，就會影響供水網(wǎng)的輸出。恒壓供水就是保持供水網(wǎng)的輸出隨時滿足用戶的用水需求，所以只要供水主管道的壓力恒定就可以達(dá)到這目的。本系統(tǒng)是利用PLC可編程控制器結(jié)合變頻器通過管網(wǎng)的壓力變送器實施水壓監(jiān)控來控制水泵機(jī)組來實現(xiàn)恒壓供水的目的。此恒壓供水系統(tǒng)是由一臺變頻器來控制兩臺水泵電機(jī)的運(yùn)行、調(diào)速和啟動、關(guān)閉。

5、本系統(tǒng)采用PAC System Rx3i來實現(xiàn)PLC的控制功能，改變水泵機(jī)組在不同水壓下的輸出功率，結(jié)合富士FRENIC 5000G11S系列變頻器，利用壓力傳感器對供水管網(wǎng)的水壓進(jìn)行實時監(jiān)測，通過變頻器來對改變、水泵電動機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制來控制水網(wǎng)的出水量，實現(xiàn)恒壓供水的目的，因為系統(tǒng)是自動調(diào)節(jié)，減少了人力物力，兩臺水泵電機(jī)切換使用又可以大大延長水泵的使用壽命。</p><p>　　關(guān)鍵詞： PLC；變頻調(diào)速；恒

6、壓供水</p><p>　　Constant pressure water supply system</p><p>　　Design general description</p><p>　　China has always been a very short of water resources in the country, how effective a

7、nd rational development and utilization of water resources is an objective problem. And our country is in a stage of rapid development, although some of the leading industry of water supply technology has reached the sta

8、ndard of developed countries, but many production and living water supply mode or a lot of problems and defects, this paper is to solve this problem proposed some feasible scheme, with the combin</p><p>　　In

9、 water supply network, water will continue to change with the time, low peak to peak, which will affect the water supply network system in the water pressure change, if it is not possible to make water network hydraulic

10、pressure is kept constant, it will affect the water supply network output. Constant pressure water supply is to maintain the output of the water supply network at any time to meet the user's water demand, so as long

11、as the water supply mains pressure constant can reach this goa</p><p>　　Keywords：PLC; variable frequency speed regulation; constant pressure water supply</p><p><b>　　目錄</b></p>

12、<p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1課題提出的背景1</p><p>　　1.2課題研究的目的和意義1</p><p>　　1.3國內(nèi)外在變頻恒壓供水系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及分析2</p><p>　　1.3.1變頻恒壓供水系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2</p>&l

13、t;p>　　1.3.2可編程序控制器技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀3</p><p>　　1.4設(shè)計主要內(nèi)容3</p><p>　　第2章 恒壓供水基本原理5</p><p>　　2.1供水系統(tǒng)簡介5</p><p>　　2.2恒壓供水基本原理5</p><p>　　2.2.1恒壓供水原理5</p>

14、<p>　　2.2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖設(shè)計5</p><p><b>　　2.3本章小結(jié)7</b></p><p>　　第3章 恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計8</p><p>　　3.1變頻恒壓供水系統(tǒng)主電路圖設(shè)計8</p><p>　　3.2變頻恒壓供水系統(tǒng)控制電路設(shè)計8</p><p>

15、　　3.3變頻恒壓供水系統(tǒng)PLC控制流程圖設(shè)計9</p><p>　　3.4變頻恒壓供水系統(tǒng)硬件參數(shù)10</p><p>　　3.5本章小結(jié)11</p><p>　　第4章 恒壓供水系統(tǒng)軟件設(shè)計12</p><p>　　4.1模擬信號轉(zhuǎn)換12</p><p>　　4.2變頻恒壓供水系統(tǒng)軟件程序說明14<

16、;/p><p>　　4.3本章小結(jié)20</p><p><b>　　第5章 總結(jié)21</b></p><p>　　5.1全文總結(jié)21</p><p>　　5.2研究展望21</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)22</b></p><p><

17、;b>　　致謝23</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1課題提出的背景</p><p>　　當(dāng)前，我國社會經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，城市工業(yè)化水平也越來越高，大多數(shù)人口都集中在城市中，城市的規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們對生活水平的要求越來越高，這就對城市的基礎(chǔ)設(shè)施提出了嚴(yán)峻的考驗

18、。對于城市供水而言，能有效的保證用戶用水的需求是重中之重，供水質(zhì)量和穩(wěn)定性是當(dāng)前用戶的基礎(chǔ)要求。而眾所周知的是我國家人口基數(shù)大，人均資源卻排在世界各國的末尾，水資源的短缺也是眾所周知的。我國供水系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)一直比較落后，尤其是小區(qū)供水和一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)。而現(xiàn)在很多至80年代建立的自來水廠的供水控制系統(tǒng)依然需要工作人員手動操控，而且不能達(dá)到自動調(diào)節(jié)的目的，必須有人值守。手動操控過程麻煩又不能對供水管網(wǎng)的壓力變化作出及時有效的措施常常具有一定

19、的滯后性，導(dǎo)致供水量不能第一時間達(dá)到用戶的需求，造成了很多不必要的麻煩。我國大部分縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)還在使用高位水箱、水塔和氣壓罐等方式對水進(jìn)行加壓以達(dá)到供水水壓得要求。這種方式很容易對水源造成二次污染，而且因為供水管道的壓力不穩(wěn)，很容易造成水壓不穩(wěn)定、供水管因壓力過大而爆管、水經(jīng)常漏失的缺點，而且因為水壓監(jiān)測不鞥及時給予修正，水泵電機(jī)經(jīng)常發(fā)生空載、高速運(yùn)轉(zhuǎn)等問題導(dǎo)致水泵經(jīng)常出問題，</p><p>　　現(xiàn)代社會已經(jīng)步入電

20、子時代，計算機(jī)技術(shù)的普及，各種智能軟件的開發(fā)，越來越多的產(chǎn)業(yè)都已經(jīng)引入了智能控制、管理的計算機(jī)技術(shù)，科學(xué)技術(shù)已經(jīng)成為第一生產(chǎn)力。人們的生活已經(jīng)和電子技術(shù)結(jié)合在一起。隨著這些技術(shù)的成熟已經(jīng)開始進(jìn)入了供水領(lǐng)域，使供水網(wǎng)的自動化程度越來越高，已經(jīng)可以實現(xiàn)水泵電機(jī)自動調(diào)節(jié)，有效的改善了傳統(tǒng)供水方式使供水網(wǎng)的供水環(huán)境越來越好，極大的提高了供水的質(zhì)量和安全。PLC控制技術(shù)和變頻器的有效結(jié)合可以實時監(jiān)控供水管網(wǎng)的壓力變化并給予正確、及時的調(diào)節(jié)，不僅保

21、證了供水管網(wǎng)的水壓恒定，而且節(jié)約了電能、水資源。利用有限的資源滿足了用戶對供水的需求</p><p>　　1.2課題研究的目的和意義</p><p>　　眾所周知，我國人口基數(shù)大，人口分布不均勻，人均資源卻位于世界末尾。水是生命之源，是人生存所必不可缺的，節(jié)約用水已經(jīng)是全球倡導(dǎo)的話題。80年代到如今，我國的供水技術(shù)雖然在發(fā)展，但仍落后于世界的頂級強(qiáng)國。雖然國內(nèi)大多產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)頭羊的供水技術(shù)已經(jīng)

22、是世界頂尖水平，但城市的基礎(chǔ)設(shè)施卻落后于世界強(qiáng)國。隨著我國經(jīng)濟(jì)邁入飛速發(fā)展的階段，人們對生活水平的要求越來越高，基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)已經(jīng)對我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展產(chǎn)生了影響。供水的安全、穩(wěn)定以及成為衡量人們生活水平高低的標(biāo)尺。</p><p>　　傳統(tǒng)的小區(qū)供水方式優(yōu)缺點：</p><p>　　(1)恒速泵加壓供水：恒速泵加壓供水方式無法對供水管網(wǎng)的壓力做出及時的反應(yīng)，水泵的增減都依賴人工進(jìn)行手工操作，自

23、動化程度低，而且為保證供水，機(jī)組常處于滿負(fù)荷運(yùn)行，不但效率低、耗電量大，而且在用水量較少時，管網(wǎng)長期處于超壓運(yùn)行狀態(tài)，爆損現(xiàn)象嚴(yán)重，電機(jī)硬起動易產(chǎn)生水錘效應(yīng)，破壞性大，目前較少采用。 (2)氣壓罐供水：這種供水方式技術(shù)簡單，但對設(shè)備的要求卻很高，而且后期維護(hù)不方便，水泵停止工作后，氣壓罐的壓力一般會很大，會減少電機(jī)的使用壽命，這種供水方式不受高度限制而且體積小、占地面積也不大。 (3)水塔高位水箱供水：應(yīng)用范圍太局限，

24、多用于樓層較高的建筑，占地面積大，成本也很大，后期維護(hù)不方便，雖然控制方式簡單，但電機(jī)啟動方式為硬啟動，減小了電機(jī)的使用壽命，短期停水時，水箱內(nèi)的水可以保證不停水。 (4)液力耦合器和電池滑差離合器調(diào)速的供水方式：供水結(jié)構(gòu)比較簡單，成本比較低，采用液力耦合器就會經(jīng)常發(fā)生漏油現(xiàn)象，系統(tǒng)維修業(yè)方便。 (5)單片機(jī)變頻調(diào)速供水系統(tǒng):比前面的幾種供水方式的自動化程度高，可以實現(xiàn)變頻恒壓供水，可以根據(jù)水網(wǎng)壓力變化自動調(diào)節(jié)電機(jī)輸出

25、功率，但</p><p>　　1.3國內(nèi)外在變頻恒壓供水系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及分析</p><p>　　1.3.1變頻恒壓供水系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　隨著變頻調(diào)速技術(shù)的不斷發(fā)展，變頻調(diào)節(jié)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到很多產(chǎn)業(yè)中，例如：利用變頻器來控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)、控制電機(jī)的啟動與制動、控制電機(jī)的速率、對系統(tǒng)各部件的保護(hù)等。利用變頻器可以調(diào)控電機(jī)的速率，將變頻器作為恒壓供水系

26、統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過水泵機(jī)組出水口出的壓力傳感器實時監(jiān)測壓力變化情況，在變頻器的控制下改變水泵電機(jī)的輸出量來保證供水管網(wǎng)的壓力恒定，滿足不同需求時的供水量需求。因為變頻恒壓供水系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，變頻器又可以及時對水泵電機(jī)進(jìn)行控制，不僅自動化程度高而且又節(jié)能，受到國外很多變頻器生產(chǎn)商的重視都已經(jīng)開始大力發(fā)展起來，其中恒壓供水基板就是由日本Samc0公司研發(fā)的，它具有兩種模式，一種是每臺泵的工作方式都是固定的，各有各的作用；另一種則是讓水泵電機(jī)循

27、環(huán)工作，讓水泵電機(jī)可以交替使用。該系統(tǒng)各種控制系統(tǒng)都做在一個控制基板上，將PID調(diào)節(jié)器和PLC可編程控制器有機(jī)結(jié)合在一起，大大的簡化了電路結(jié)構(gòu)，并設(shè)定了指令代碼，只需要按照指令代碼將恒壓供水元件安裝上就可以實現(xiàn)控制功能。這種做法大大減小了成本，但是代碼和輸出端口的固定卻讓系統(tǒng)缺乏靈活性，許多軟件都無法和其結(jié)合導(dǎo)致其應(yīng)用范圍肯定有一定的限制，無法推廣。</p><p>　　我國變頻器的發(fā)展還比較落后，現(xiàn)在我國很多企

28、業(yè)都是采用國外的變頻器來做恒壓供水的控制系統(tǒng)。控制水泵的轉(zhuǎn)速有兩次設(shè)備可以實現(xiàn)，一種是變頻器，還有一種是單片機(jī)。這兩種設(shè)備都可以通過控制水泵電機(jī)的輸出功率來改變供水管網(wǎng)的水壓值。但是采用單片機(jī)所做的系統(tǒng)穩(wěn)定性差，抗干擾性能低，系統(tǒng)的動態(tài)性能不穩(wěn)定，所以一般不予以采用。因為這些恒壓供水系統(tǒng)都存在或多或少的問題，不能滿足廣大用戶的需求，所以現(xiàn)在變頻恒壓供水系統(tǒng)的研發(fā)都是一個難點。</p><p>　　現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)日新

29、月異，各種供水問題都在對變頻恒壓供水系統(tǒng)提出挑戰(zhàn)，目前國內(nèi)外研發(fā)和生產(chǎn)的變頻恒壓供水系統(tǒng)還有很大的缺陷，首先和現(xiàn)在各種先進(jìn)的控制技術(shù)結(jié)合還不夠好，很多先進(jìn)的控制技術(shù)沒有結(jié)合如系統(tǒng)，再有現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展日新月異，同樣也沒有有機(jī)對的結(jié)合起來還包括通訊技術(shù)等，最重要的是現(xiàn)在這些行業(yè)變頻供水系統(tǒng)的應(yīng)用范圍比較窄，很多系統(tǒng)不能做到面面俱到，難以適應(yīng)不同的用水場合。因此，如何讓變頻恒壓供水系統(tǒng)可以隨著科技發(fā)展而發(fā)展，可以更好的應(yīng)用到生產(chǎn)生活中是現(xiàn)

30、階段我國乃至世界各國面臨的問題。</p><p>　　1.3.2可編程序控制器技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 </p><p>　　20世紀(jì)70年代美國生產(chǎn)了第一臺PLC，該P(yáng)LC具有良好的使用性能，因而得到世界的公認(rèn)。它可以做到自動計算的簡單控制功能，但因為給方面科學(xué)技術(shù)水平的不足，其實用功能不達(dá)標(biāo)，還無法投入生產(chǎn)生活。1971年~1973年微處理器被研發(fā)出來，微處理器可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的運(yùn)算、傳送、處理

31、等功能。因為微處理器在各產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用使PLC也具有了微處理器的各種功能，PLC正式誕生。</p><p>　　1996年后，PLC已經(jīng)和各種產(chǎn)業(yè)結(jié)合，成為其中不可或缺的一部分。因為PLC的廣泛應(yīng)用，對PLC的各種功能都提出了嚴(yán)峻的考驗。因為不同產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)方式不同，PLC也應(yīng)運(yùn)而生不同的種類，有大、小型機(jī)型可供選用，由于工作環(huán)境的不同，PLC也根據(jù)不同環(huán)境開始拓展其功能。目前，在機(jī)械制造、煤化工、石油化工、冶金鋼鐵、

32、汽車制造、輕工業(yè)等領(lǐng)域，可編程控制器的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。</p><p>　　我國從改革開放以來，開始引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)可編程控制器。最開始是在引進(jìn)設(shè)備中廣泛使用了可編程控制器。接下來PLC在各種生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中都被廣泛應(yīng)用。目前，我國已經(jīng)可以自己研發(fā)、生產(chǎn)中小型可編程控制器。例如：上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的CF系列、蘇州電子計算機(jī)廠生產(chǎn)的YZ系列、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的S系列等。這些產(chǎn)品已具備了一定

33、的規(guī)模，并且已經(jīng)在工業(yè)產(chǎn)品中廣泛被應(yīng)用。此外，我國比較著名的PLC生產(chǎn)廠家有無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)。</p><p><b>　　1.4設(shè)計主要內(nèi)容</b></p><p>　　變頻恒壓供水系統(tǒng)是通過PLC可編程控制器對采集的信息進(jìn)行運(yùn)算處理，再由變頻器來控制水泵電機(jī)的輸出功率控制水泵的輸出流量來實現(xiàn)供水管網(wǎng)的壓力變化，這樣就實現(xiàn)了恒壓供水。這種方法

34、可以對供水網(wǎng)壓力實時監(jiān)控，對供水網(wǎng)壓力的變化及時做出應(yīng)對，不僅節(jié)約電能，而且可以遠(yuǎn)程監(jiān)控，自動化程度高，節(jié)約人力物力。</p><p>　　用戶對用水的供給需求一般都是要求水壓恒定，滿足對水量的要求，變頻恒壓供水系統(tǒng)就可以根據(jù)公司管網(wǎng)的壓力控制來滿足用戶對水量的要求。本論文介紹的變頻恒壓供水系統(tǒng)是通過壓力傳感器對供水管網(wǎng)的壓力進(jìn)行實時監(jiān)控，利用PLC可編程控制器的數(shù)據(jù)處理功能和控制功能，對變頻器發(fā)出調(diào)控指令，通過

35、變頻器來控制水泵電機(jī)的輸出功率，保證用戶對水量的需求。</p><p>　　第2章 恒壓供水基本原理</p><p><b>　　2.1供水系統(tǒng)簡介</b></p><p>　　因為恒壓供水系統(tǒng)中供水管網(wǎng)是封閉的，用戶的用水量決定了供水系統(tǒng)的出水量。要對供水網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控就需要一個具體的量來判斷供水量是否充足。在此我們引入水網(wǎng)壓力值來達(dá)到我們的目的

36、。本系統(tǒng)是為一個有50住戶的小區(qū)設(shè)計的供水系統(tǒng)，根據(jù)用水量來確定了電機(jī)的功率和揚(yáng)程。在此我們引入具體的數(shù)據(jù)來代表供水系統(tǒng)所設(shè)定的壓力上限和壓力下限，通過供水網(wǎng)水壓反饋值與設(shè)定值來進(jìn)行比較來決定水泵電機(jī)的輸出功率。</p><p>　　2.2恒壓供水基本原理</p><p>　　2.2.1恒壓供水原理</p><p>　　用戶對供水的需求其實就是對供水流量的需求，如果

37、要對供水系統(tǒng)進(jìn)行控制可以對流量進(jìn)行控制。根據(jù)流體流量和流體壓力的關(guān)系，用戶對用水量的需求其實可以看成用戶對水壓的需求，由此就可以得到供水需求和供水壓力之間的關(guān)系：</p><p>　　供水能力QG>用水需求QU，壓力上升；</p><p>　　供水能力QG<用水需求QU，壓力下降；</p><p>　　供水能力QG=用水需求QU，壓力不變。</p&

38、gt;<p>　　由此可見，用戶用水量發(fā)生變化時會導(dǎo)致供水管網(wǎng)中水的壓力變化，這就反映出用水量和供水量之間的關(guān)系是由流體壓力來連接的。因此控制水網(wǎng)壓力的變化就可以實現(xiàn)控制管網(wǎng)供水量的變化，所以只要保證供水系統(tǒng)中出水口的水壓恒定，就可以保證供水量是否充足，是否滿足了用戶對供水量的需求。</p><p>　　2.2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖設(shè)計</p><p>　　本論文所設(shè)計的系統(tǒng)是通過

39、安裝在供水管網(wǎng)出水口處的壓力傳感器來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集以及對供水管網(wǎng)的監(jiān)控，其輸出信號為0-10V的電壓信號，壓力傳感器將此電壓信號傳給可編程控制器PLC，通過PLC調(diào)節(jié)器對采集數(shù)據(jù)與系統(tǒng)設(shè)定的壓力上、下限數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、計算，將數(shù)據(jù)傳給PLC，通過PLC對變頻器下達(dá)控制命令，由變頻器根據(jù)所得命令來控制水泵電機(jī)的運(yùn)行臺數(shù)以及水泵電機(jī)的運(yùn)行方式。</p><p>　　恒壓供水系統(tǒng)的水泵電機(jī)選擇需要根據(jù)用戶的用水量來確定。

40、如果靠一臺水泵供水，如果功率過小，那么用水量大的時候供水就會嚴(yán)重不足，達(dá)不到用戶的用水需求，水壓需要配功率大的水泵電機(jī)，但在用水量小的時候開大功率的電機(jī)，就會浪費(fèi)電能。如果采用多臺水泵來實現(xiàn)供水就不會有這種情況發(fā)生。對臺水泵電機(jī)協(xié)調(diào)工作就可以滿足用戶對水量的需求。恒壓供水的目的是保持供水網(wǎng)壓力恒定已達(dá)到用戶對水量的需求，那么久需要變頻器來改變水泵電機(jī)的輸出，如果每臺水泵電機(jī)都安裝一個變頻器，就可以有效的控制水泵電機(jī)的輸出功率，這樣就能很

41、方便的實現(xiàn)公司目的，但這樣做的話投入就會很高。如果用一臺變頻器來控制多臺水泵電機(jī)的輸出功率就需要由PLC可編程控制器來實現(xiàn)變頻器和水泵之間的切換，即當(dāng)一臺水泵電機(jī)不能滿足供水需求是，讓主泵工頻運(yùn)行，變頻器切換到下一臺水泵電機(jī)并控制器變頻運(yùn)行直到滿足用戶需求的用水量，這樣做就可以大大降低成本。</p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　圖2-1為恒壓供水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

42、圖中壓力傳感器是用來對供水管網(wǎng)的水壓值進(jìn)行實時監(jiān)測，將水網(wǎng)水壓數(shù)值化，便于觀察和計算。通常壓力傳感器一般都安裝在供水網(wǎng)的出水口處。用水量大時，管網(wǎng)水壓降低；用水量小時，管網(wǎng)水壓升高。壓力傳感器就將這種變化的水壓信號轉(zhuǎn)化為變化的電流或電壓信號傳給PLC調(diào)節(jié)器。</p><p>　　PLC調(diào)節(jié)器具有設(shè)定管網(wǎng)水壓的功能，接受傳感器傳輸?shù)膶嶋H管網(wǎng)水壓值、根據(jù)給定值與實測值的比較并發(fā)出系統(tǒng)信號等功能。調(diào)節(jié)器的輸出信號一般為

43、4-20mA變化的電流信號或0-10V間變化的電壓信號。信號的量值和給定值與實測值的差值成正比例，用于控制水泵轉(zhuǎn)速。變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中是執(zhí)行設(shè)備。</p><p>　　恒壓供水系統(tǒng)的主要控制器選用PLC可編程控制器，利用PLC可以設(shè)定給定值的功能，設(shè)定供水管網(wǎng)的水壓設(shè)定值；接受傳感器傳輸?shù)膶嶋H管網(wǎng)水壓值；根據(jù)給所設(shè)定的水壓設(shè)定值與實際測得的水網(wǎng)水壓值進(jìn)行比較，由PLC發(fā)出系統(tǒng)信號的綜合調(diào)節(jié)工作；控制水泵的轉(zhuǎn)速

44、和切換。例如：當(dāng)主泵運(yùn)行到達(dá)最高頻時，實際管網(wǎng)水壓值還達(dá)不到設(shè)定管網(wǎng)水壓的給定值時，必須增加一臺泵投入運(yùn)行，此時PLC控制系統(tǒng)將主泵切換到工頻工作狀態(tài)，并轉(zhuǎn)換控制其余水泵，讓新加入工作的繼續(xù)進(jìn)行變頻工作。</p><p>　　恒壓供水有以下優(yōu)點：</p><p>　　1. 節(jié)能，采用變頻器控制水泵機(jī)組，可以根據(jù)用戶的供水需求來改變水泵電機(jī)的輸出功率。</p><p>

45、;　　2. 恒壓供水系統(tǒng)占地面積小，設(shè)備投入少，升級系統(tǒng)方便，工作效率高。</p><p>　　3. 自動化程度高，可以及時反映管網(wǎng)水壓的變化，并對水網(wǎng)水壓變化作出可行的方案。</p><p>　　4. 運(yùn)行合理，水泵電機(jī)一般不會長時間處于滿負(fù)荷運(yùn)載，大大延長了水泵電機(jī)的使用壽命，減少了維修量和維修費(fèi)用。</p><p>　　5. 直接從水源處供水，可以有效的避免水

46、的二次污染，而且可以保護(hù)水源。</p><p>　　6. 自動化可以有效的利用人力物力，節(jié)約成本。</p><p><b>　　2.3本章小結(jié)</b></p><p>　　用戶對供水的需求其實就是對供水流量的需求，如果要對供水系統(tǒng)進(jìn)行控制，可以對流量進(jìn)行控制。根據(jù)流體流量和流體壓力的關(guān)系，用戶對用水量的需求其實可以看成用戶對水壓的需求。本章先對

47、變頻恒壓供水系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了介紹，然后對供系統(tǒng)式進(jìn)行設(shè)計，最后表達(dá)了還是供水系統(tǒng)的優(yōu)點。</p><p>　　第3章 恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　3.1變頻恒壓供水系統(tǒng)主電路圖設(shè)計</p><p>　　該系統(tǒng)有倆種運(yùn)行方式及自動控制和手動控制，PLC首先控制一臺水泵電機(jī)變頻啟動，水泵出水口的壓力傳感器監(jiān)測到實時壓力值發(fā)送給PLC,并與預(yù)先設(shè)定的壓力值進(jìn)

48、行比較，然后調(diào)節(jié)變頻器的輸出來控制水泵電機(jī)的輸出功率，來維持供水管網(wǎng)的水壓恒定。若到了用水高峰期時，一臺水泵全速運(yùn)行無法達(dá)到供水網(wǎng)的預(yù)定壓力值時及達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定水泵電機(jī)的壓力上限，PLC控制系統(tǒng)將這臺水泵切換到工頻工作狀態(tài)，并控制變頻器轉(zhuǎn)換控制其余水泵，讓新加入工作的繼續(xù)進(jìn)行變頻工作，增加供水管網(wǎng)的供水量保證用戶對水量的需求。當(dāng)用水量下降時，PLC控制工頻運(yùn)行的水泵停止運(yùn)行及供水網(wǎng)壓力到達(dá)系統(tǒng)設(shè)定的壓力值時，減少供水量，控制另一臺水泵變頻

49、運(yùn)行，達(dá)到恒壓供水的目的。系統(tǒng)主電路圖如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)主電路圖</p><p>　　3.2變頻恒壓供水系統(tǒng)控制電路設(shè)計</p><p>　　控制電路如圖3-2所示，電路中共有7個指示燈，分別為Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q8，當(dāng)系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)定時Q8亮，Q4為1號水泵工頻指示燈，Q1-Q3是1號水泵變頻運(yùn)行指示燈，Q5、Q6是

50、2號水泵變頻運(yùn)行指示燈。</p><p>　　圖3-2系統(tǒng)控制電路圖</p><p>　　PLC的I\O地址分配圖如表3-1所示：</p><p>　　表3-1 I\O地址分配</p><p>　　3.3變頻恒壓供水系統(tǒng)PLC控制流程圖設(shè)計</p><p>　　變頻恒壓供水系統(tǒng)的核心是PLC和變頻器。PLC控制系統(tǒng)需要

51、不停監(jiān)測供水管網(wǎng)和供水站出水口的壓力值、判斷當(dāng)前供水網(wǎng)的供水狀態(tài)、輸出信號控制變頻器等，來決定是否啟動水泵電機(jī)，并調(diào)節(jié)水泵的運(yùn)行狀態(tài)。</p><p>　　該變頻恒壓供水系統(tǒng)的程序流程圖如圖3-3所示：</p><p>　　圖3-3 程序流程圖</p><p>　　3.4變頻恒壓供水系統(tǒng)硬件參數(shù)</p><p>　　表3-2 變頻器的參數(shù)&l

52、t;/p><p>　　表3-3 水泵的參數(shù)</p><p>　　此參數(shù)是由50個住戶每月用水量的多少來選擇的。可以根據(jù)用戶的實際需求來改變水泵和變頻器的型號，但一定要保證水泵的功率相加不能超過變頻器的輸出功率。</p><p><b>　　3.5本章小結(jié)</b></p><p>　　此系統(tǒng)由壓力傳感器、變頻器、PLC、水泵電

53、機(jī)組構(gòu)成，介紹了變頻恒壓供水系統(tǒng)的主電路圖和控制系統(tǒng)的設(shè)計，已經(jīng)系統(tǒng)的控制流程圖的設(shè)計，并且介紹了PLC的I\O地震分配以及地址功能。</p><p>　　第4章 恒壓供水系統(tǒng)軟件設(shè)計</p><p><b>　　4.1模擬信號轉(zhuǎn)換</b></p><p>　　壓力傳感器量程為3Mpa，分為6000個刻度，每一刻度為500pa。假設(shè)壓力傳感器檢

54、測電壓為X，由輸入和輸出模塊可知：</p><p>　　輸入模塊600設(shè)定：</p><p>　　圖4-1（a） 輸入模塊600</p><p>　　輸出模塊704設(shè)定：</p><p>　　圖4-1（b） 輸出模塊704</p><p>　　輸入模塊IC695ALG600和輸出模塊IC695ALG704可以實現(xiàn)PID

55、調(diào)節(jié)器的功能，通過模塊參數(shù)的設(shè)定可以實現(xiàn)電壓信號和PLC可讀取模擬信號之間的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　4.2變頻恒壓供水系統(tǒng)軟件程序說明</p><p><b>　　圖4-2（a）</b></p><p>　　按下開關(guān)SB1，1號水泵開始變頻運(yùn)行（此處用燈來代替水泵變頻運(yùn)行）。用戶設(shè)定值為3000，這里假設(shè)系統(tǒng)檢測到為400的信號。</

56、p><p><b>　　圖4-2（b）</b></p><p>　　此時1號水泵變頻運(yùn)行，變頻器輸出電壓由0hz—20hz逐漸升高。此時Q1信號燈亮。</p><p><b>　　圖4-2（c）</b></p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測到供水管網(wǎng)壓力值達(dá)到600時，Q2信號燈亮。</p>&

57、lt;p><b>　　圖4-2（d）</b></p><p>　　當(dāng)信號值達(dá)到1200時，Q3燈亮。</p><p><b>　　圖4-2（e）</b></p><p>　　當(dāng)信號值到達(dá)1800時，Q4，Q5燈亮，此時1號水泵工頻工作，2號水泵開始變頻工作。</p><p><b>

58、　　圖4-2（f）</b></p><p>　　當(dāng)信號值到達(dá)2400時，Q4和Q6燈亮，1號水泵繼續(xù)工頻運(yùn)行。</p><p><b>　　圖4-2（g）</b></p><p>　　當(dāng)信號值達(dá)到3000時，滿足用戶需求，此時Q4,Q6,Q8燈亮，此時系統(tǒng)保持此狀態(tài)運(yùn)行。</p><p><b>　

59、　4.3本章小結(jié)</b></p><p>　　介紹了恒壓供水系統(tǒng)的軟件設(shè)計以及系統(tǒng)軟件的運(yùn)行過程，將軟件運(yùn)行的每一步的情況都一一說明。</p><p><b>　　第5章 總結(jié)</b></p><p><b>　　5.1全文總結(jié)</b></p><p>　　本文針對小區(qū)供水的特點，設(shè)計了

60、一套基于PLC可編程控制器來實現(xiàn)變頻恒壓供水的系統(tǒng)。此系統(tǒng)包括壓力傳感器、變頻器、可編程控制器PLC、水泵電機(jī)等。用一臺變頻器來控制倆臺水泵電機(jī)的運(yùn)行方式。壓力傳感器實時監(jiān)測供水管網(wǎng)出水口的壓力變化，將壓力變化轉(zhuǎn)化為電流變化，并將變化的電流信號傳給可編程控制器PLC，通過PLC內(nèi)置的PID調(diào)節(jié)器對采集數(shù)據(jù)與系統(tǒng)設(shè)定的壓力上、下限數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、計算，將數(shù)據(jù)傳給PLC，通過PLC對變頻器下達(dá)控制命令，由變頻器根據(jù)所得命令來控制水泵電機(jī)的運(yùn)行

61、臺數(shù)以及水泵電機(jī)的運(yùn)行方式。并設(shè)計了系統(tǒng)的軟件程序。</p><p><b>　　5.2研究展望</b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入人們的生活中。如何將這些先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)融入到人們的生活成為提高社會發(fā)展水平的一種方式。</p><p>　　目前，恒壓供水系統(tǒng)還存在很多問題，其適應(yīng)性還嚴(yán)重不足。功能單一還是此系

62、統(tǒng)的問題所在。如何適應(yīng)不同供水環(huán)境，提高可靠、安全的供水還是現(xiàn)階段面臨的問題?，F(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)融入傳統(tǒng)很多行業(yè)。相信如果將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融入供水系統(tǒng)中一定可以使公司系統(tǒng)得到飛速的發(fā)展。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 廖常初.PLC編程及應(yīng)用[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003. </p><p>　　[

63、2] 甕維勤，孫洪程.過程控制系統(tǒng)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社:2002.7.</p><p>　　[3] 陳立定，吳玉香，蘇開才.電氣控制與可編程控制器[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社:2000.9.</p><p>　　[4] 張國雄.測控電路[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社:2006.2.</p><p>　　[5] 深圳康沃電氣技術(shù)有限公司.康沃變頻調(diào)速器使用

64、手冊[Z].1126.深圳:2006.48～49.</p><p>　　[6] 顧躍.基于PLC的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)研究[D].中南大學(xué)碩士學(xué)位論文.2004.4.</p><p>　　[7] 方桂筍. 基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計[D].蘭州理工大學(xué)碩士學(xué)位論文,2008,5.</p><p>　　[8] OMRON CPM1A可編程控制器操作手冊及編程手

65、冊[Z].2000. </p><p>　　[9] 毛允明.傳統(tǒng)變頻調(diào)速供水設(shè)備能耗問題分析及解決方法[J].山東水利,2004.9:46～47.</p><p>　　[10] 吳勤勤.控制儀表及裝置[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社:2007.1.</p><p>　　[11] 林俊贊，李雄松，尹元日.PLC在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電機(jī)電器技術(shù)，1999（3）：4

66、5-48.</p><p>　　[12] 胡綱衡，唐瑞球，江志敏.交流變頻調(diào)速的切換控制技術(shù)[J].電工技術(shù)雜志，2001（6）:43-45.</p><p>　　[13] 吳小雨.恒壓變量供水裝置中PLC的應(yīng)用[J].低壓電器，2002，（1）:42-45 . </p><p>　　[14] 賀玲芳，基于PLC控制的全自動變頻恒壓供水系統(tǒng)[J].西安科技學(xué)院學(xué)報

67、，2000，9.</p><p>　　[15] 張戟，單臺變頻器實現(xiàn)多臺水泵軟啟動的恒壓供水方法[J].計算機(jī)技術(shù)與自動化，1999，4:18-20.</p><p>　　[16] 朱玉堂.變頻恒壓供水系統(tǒng)的研究開發(fā)及應(yīng)用[D].浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文，2005，5.</p><p>　　[17] 金傳偉，毛宗源.變頻調(diào)速技術(shù)在水泵控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].上海:華南理

68、工大學(xué),1999，65-68.</p><p>　　[18] 黃建春.PLC工控系統(tǒng)設(shè)計及其在自來水控制中的應(yīng)用[D].湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2005，4.</p><p>　　[19] 李圣良.九江學(xué)院供水系統(tǒng)變頻恒壓控制技術(shù)實現(xiàn)的研究[D].南京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2005.</p><p><b>　　致謝</b></p>

69、<p>　　經(jīng)過幾個月月的時間，反復(fù)查找資料、參考優(yōu)秀論文、整理資料、編寫程序、寫論文，終于將論文完成。在此我要感謝我的指導(dǎo)老師**老師，感謝他多次指導(dǎo)我，包括實驗的每一步他都悉心教導(dǎo)，幫我發(fā)現(xiàn)問題并協(xié)助我改正。謝謝**老師在我完成論文所給我的幫助。同樣也要謝謝我的同學(xué)和其他代課老師，論文的完成離不開他們的幫助。同樣我也要感謝大學(xué)期間我的各學(xué)科老師，謝謝他們對我大學(xué)4年悉心的教導(dǎo)，是你們教會了這么多專業(yè)知識。</p&g

70、t;<p>　　經(jīng)過這次論文的編寫，我學(xué)到了很多知識，學(xué)會主動去尋找問題并自主查找資料來解決問題，也鍛煉了自己自主學(xué)習(xí)的能力和動手能力，不懂得問題及時找老師詢問。在做論文的過程中遇到問題一定要勇敢去面對，不要一見到問題就打退堂鼓，一定要有耐心和毅力。要學(xué)會和同學(xué)們協(xié)作，這樣可以提高解決效率。</p><p>　　再次感謝我的指導(dǎo)老師**，已經(jīng)我的各學(xué)科老師和同學(xué)們，謝謝你了4年來對我的教育和關(guān)心。&