《基于PLC变频调速的恒压供水系统论文》.doc

目 录 前言 1 一、PLC控制的变频恒压供水的概况 2 （一）PLC技术 2 （二）变频器技术 2 二、变频驱动方式和调节方式以及压力传感变送器的使用 3 （一）恒压供水系统的驱动方式 3 （二）恒压供水调节方式 3 （三）关于压力传感变送器的使用 3 三、常见的供水方式及变频恒压调节的基本原理 4 四、水泵的转速与其扬程H、流量Q及功率的关系 6 五、PID控制及调节 7 六、PLC、变频器控制的恒压供水系统方案 11 （一）方案特点 11 （二）变频-工频双回路恒压供水方案优点 12 （三）设备选型 12 七、系统设计 13 （一）电动机调速方案的比较 13 （二）模拟供水系统的拟定 15 （三）主电路设计 15 （四）电气控制系统接线原理图及说明 16 （五）控制流程图 17 （七） 输入输出元件与PLC地址对照表 18 （八）PLC程序设计 20 八、结束语 24 （一）变频调速常用的闭环调节方法 24 （二）投资回报 24 致 谢 25 参考文献 26随社经济的迅速发展，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。 本设计是针对居民生活用水/消防用水而设计的。由变频器、PLC及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并联而成，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之间的切换及速度，使系统运行在最合理的状态，保证按需供水。 本文介绍了采用PLC控制的变频调速供水系统，由PLC进行逻辑控制，由变频器进行压力调节。在经过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，工作可靠等优点。　从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。CPU的构成　　CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。　　CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。） 图3-1 控制原理示意图 水泵选择的一般性原则 1.供水系统的水泵应尽量选用先进的低噪音、节能型水泵，不可采用淘汰产品。 2.根据实际流量、扬程选泵。考虑因磨损等原因造成水泵出力下降，可按计算所得的扬程值乘以1.05~1.1后选泵，应能保证水泵工作在高效区。 3.对单位及小规模的供水系统因尽量减少泵的台数，以一用一备为宜，且配小型气压罐；当一台运行能满足要求时，则不宜采用多台泵并联方式；若必须采用多台并联运行或大小泵搭配方式时，其型号不宜太杂，台数不宜过多，型号一般不宜超过两种，泵的扬程范围应相同；并联运行时仍能保证每台泵在高效区范围内运行 4.对于水厂及供水规模较大的供水系统及用水不均匀，且流量变化大的供水系统，则宜采用多台 水泵组合供水，群泵运行时，可按1或2台进行变频调速其余为工频恒速的方式运行。 5.同一供水系统所配水泵的扬程要相同，主供水泵之间的流量宜相同或相近，补压泵流量和主供水泵流量的流量之比以不小于1/3为宜。 6.应注意的问题：抽水扬程越低，电机负荷越小—这是种错误的认识 四、水泵的转速与其扬程H、流量Q及功率的关系 扬程：是指泵单位质量的液体通过泵后所获得的能量，通常称之为扬程。用H表示。 流量：流量是泵在单位时间内所抽送液体的数量，常用的流量是体积流量，用Q表示，其单位是m3 /h。 根据流体力学原理可知，当水泵的转速发生变化时，其扬程H、流量Q及水泵功率P也随之变化，他们之间有以下关系： Q2/Q1=(n2/n1) H2/H1=(n2/n1)2 P2/P1=(n2/n1)3 即流量Q与转速n的一次方成正比；扬程H与转速n的平方成正比；水泵功率P与转速n的立方成正比。下面表1-1可较为直观的理解。 表4-1 离心水泵在不同转速（频率）下的流量、扬程及轴功率 频率f（Hz） 转速n% 流量Q% 扬