畢業(yè)論文答辯演示稿課件

PLC在恒壓供水控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

PLC在恒壓供水控制系統(tǒng)中的應(yīng)用目錄前言 1第1章恒壓供水節(jié)能原理和器件介紹

3第1.1節(jié)變頻恒壓供水的理論分析

31.1.1電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法介紹

31.1.2變頻恒壓供水系統(tǒng)的節(jié)能原理

31.1.3變頻恒壓供水系統(tǒng)的組成及原理圖 5第1.2節(jié)系統(tǒng)主要器件的介紹

61.2.1PLC概述及工作原理

61.2.2變頻器簡(jiǎn)介和選型要點(diǎn)

7第2章變頻恒壓供水的控制方案

8第2.1節(jié)恒壓供水的方案的確定和元件選擇 82.1.1恒壓供水的控制方案的確定

82.1.2供水設(shè)備的選擇原則和基本環(huán)境的確定 92.1.3系統(tǒng)各元件的選則

10第2.2節(jié)系統(tǒng)中PLC的選型

13第2.3節(jié)變頻恒壓供水系統(tǒng)主電路原理 14第3章變頻恒壓供水控制系統(tǒng)編程

16第3.1節(jié)常用編程方法介紹

16第3.2節(jié)恒壓供水系統(tǒng)梯形圖

17結(jié)論

24參考文獻(xiàn)

25致謝

26目錄畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

主要以高層建筑的供水系統(tǒng)為對(duì)象，對(duì)目

前使用的多種供水系統(tǒng)的方式進(jìn)行比較,闡明供水系統(tǒng)的變頻調(diào)速節(jié)能原理；具體分析了變頻恒壓供水的原理及系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，其次進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)備選型、編程。完成控制系統(tǒng)方案畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容主要以高層建筑的供水系統(tǒng)為對(duì)象，對(duì)目前言 隨著我國(guó)社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，人們生活水平的不斷提高，城市建設(shè)發(fā)展十分迅速，同時(shí)也對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了更高的要求。城市供水系統(tǒng)的建設(shè)是其中的一個(gè)重要方面，供水的可靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性直接影響到用戶的正常工作和生活，也直接體現(xiàn)了供水管理水平的高低。前言 隨著我國(guó)社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，人們生活水平的不斷提高一.課題背景經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展人們對(duì)用水質(zhì)量的要求不斷提高節(jié)水節(jié)能的觀念逐漸增強(qiáng)自動(dòng)化控制技術(shù)的飛速發(fā)展恒壓供水系統(tǒng)不斷發(fā)展一.課題背景經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展人們對(duì)用水質(zhì)量的要節(jié)水節(jié)能的觀念逐漸

傳統(tǒng)的小區(qū)供水方式(1)恒速泵加壓供水方式,依賴人工進(jìn)行手工操作，自動(dòng)化程度低(2)氣壓罐供水具有體積小,對(duì)電器設(shè)備要求較高、系統(tǒng)維護(hù)工作量大水塔高位水箱供水基建投資大，水泵電機(jī)為硬起動(dòng)，啟動(dòng)電流大等缺點(diǎn)，頻繁起動(dòng)易損壞聯(lián)軸器.(4)單片機(jī)變頻調(diào)速供水系統(tǒng)對(duì)操作員的素質(zhì)要求比較高，可靠性比較低，傳統(tǒng)的小區(qū)供水方式(1)恒速泵加壓供水方式,依賴人工進(jìn)行 綜上所述，傳統(tǒng)的供水方式普遍不同程度的存在浪費(fèi)水力、電力資源；效率低；可靠性差；自動(dòng)化程度不高等缺點(diǎn)。目前的供水方式朝向高效節(jié)能、自動(dòng)可靠的方向發(fā)展，基于PLC和變頻技術(shù)的恒壓供水系統(tǒng)集變頻技術(shù)、電氣技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)于一體。采用該系統(tǒng)進(jìn)行供水可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)系統(tǒng)具有良好的節(jié)能性，對(duì)于提高企業(yè)效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 綜上所述，傳統(tǒng)的供水方式普遍不同程度的存在浪費(fèi)水力、電力資第1章恒壓供水節(jié)能原理和器件介紹第1.1節(jié)變頻恒壓供水的理論分析

1.1.1電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法介紹

1.1.2變頻恒壓供水系統(tǒng)的節(jié)能原理

1.1.3變頻恒壓供水系統(tǒng)的組成及原理圖 第1.2節(jié)系統(tǒng)主要器件的介紹

1.2.1PLC概述及工作原理

1.2.2變頻器簡(jiǎn)介和選型要點(diǎn)

第1章恒壓供水節(jié)能原理和器件介紹第1.1節(jié)變頻恒壓供水的第1.1節(jié)變頻恒壓供水的理論分析電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法介紹

(l)改變電源頻率

(2)改變電機(jī)極對(duì)數(shù)

(3)改變轉(zhuǎn)差率

第1.1節(jié)變頻恒壓供水的理論分析電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法介紹異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速是通過改變定子供電頻率來改變同步轉(zhuǎn)速而實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。根據(jù)電機(jī)學(xué)理論,交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為：

其中：f為定子的電源或穩(wěn)壓器頻率；p為極對(duì)數(shù)；n為轉(zhuǎn)速；s為轉(zhuǎn)差率。當(dāng)極對(duì)數(shù)p不變時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子電源頻率正比，因此連續(xù)調(diào)節(jié)異步電機(jī)供電電源的頻率，就可以連續(xù)平滑地調(diào)節(jié)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速是通過改變定子供電頻率來改變同步轉(zhuǎn)速而實(shí)1.1.2變頻恒壓供水系統(tǒng)的節(jié)能原理?yè)P(yáng)程特性所反映的是揚(yáng)程H與用水流量Q間的關(guān)系H=f(Q)管阻特性反映了水泵轉(zhuǎn)動(dòng)的能量用來克服系統(tǒng)的水位及壓力差、液體在管道中流動(dòng)阻力的變化規(guī)律。。揚(yáng)程特性曲線和管阻特性曲線的交點(diǎn)，稱為供水系統(tǒng)的工作點(diǎn)1.1.2變頻恒壓供水系統(tǒng)的節(jié)能原理?yè)P(yáng)程特性所反映的是揚(yáng)程對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行控制，是為了滿足用戶對(duì)流量的需求。所以，流量是系統(tǒng)的基本控制對(duì)象。 管道中水壓的大小與供水能力和用水需求之間的平衡關(guān)系有關(guān)： 供水能力＞用水需求，則壓力上升； 供水能力＜用水需求，則壓力下降； 供水能力＝用水需求，則壓力不變。對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行控制，是為了滿足用戶對(duì)流量的需求。所以，流量是在供水系統(tǒng)中，通常以流量為控制目的,常用的控制方法為閥門控制法和轉(zhuǎn)速控制法。閥門控制法是通過調(diào)節(jié)閥門開度來調(diào)節(jié)流量，水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速保持不變。其實(shí)質(zhì)是通過改變水路中的阻力大小來改變流量，變頻調(diào)速供水方式屬于轉(zhuǎn)速控制。其工作原理是根據(jù)用戶用水量的變化自動(dòng)地調(diào)整水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使管網(wǎng)壓力始終保持恒定，當(dāng)用水量增大時(shí)電機(jī)加速，用水量減小時(shí)電機(jī)減速。調(diào)速控制方式要比閥門控制方式供水功率要小得多，節(jié)能效果顯著。在供水系統(tǒng)中，通常以流量為控制目的,常用的控制方法為閥門控制1.1.3變頻恒壓供水系統(tǒng)的組成及原理圖 整個(gè)系統(tǒng)由一臺(tái)PLC，一臺(tái)變頻器，水泵機(jī)組，一個(gè)壓力傳感器，低壓電器及一些輔助部件構(gòu)成。各部分功能如下：（1）水泵用來提高水壓以實(shí)現(xiàn)向高處供水；（2）安裝于供水管道上的壓力表將管網(wǎng)水壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；（3）變頻調(diào)速器用于調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)管網(wǎng)中水流量；（4）PLC用于水泵的邏輯切換、控制等；1.1.3變頻恒壓供水系統(tǒng)的組成及原理圖 整個(gè)系統(tǒng)由一臺(tái)P系統(tǒng)主要的設(shè)計(jì)任務(wù)是利用PLC控制系統(tǒng)使變頻器循環(huán)控制水泵，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的恒定和水泵電機(jī)的軟起動(dòng)以及變頻水泵與工頻水泵的切換通過壓力傳感器檢測(cè)管道壓力信號(hào)不斷反饋給變頻器，有變頻器自動(dòng)調(diào)節(jié)所控制水泵的電機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)變頻器所控制的水泵達(dá)到工頻時(shí)還不能滿足要求時(shí)由PLC自動(dòng)把那臺(tái)水泵切換到工頻運(yùn)行，把變頻器自動(dòng)切換到下一臺(tái)水泵使其軟啟動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)供水量減少時(shí)在自動(dòng)進(jìn)行切換，減少水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。系統(tǒng)主要的設(shè)計(jì)任務(wù)是利用PLC控制系統(tǒng)使變頻器循環(huán)控制水泵，第1.2節(jié)系統(tǒng)主要器件的介紹1.2.1PLC概述及工作原理

（1）PLC的特點(diǎn)

（2）豐富的I/O接口模塊

（3）采用模塊化結(jié)構(gòu)

（4）編程簡(jiǎn)單易學(xué)1.2.2變頻器簡(jiǎn)介和選型要點(diǎn)

(1)采用變頻的目的；恒壓控制或恒流控制等。

(2)變頻器的負(fù)載類型

(3)變頻器與負(fù)載的匹配問題；第1.2節(jié)系統(tǒng)主要器件的介紹1.2.1PLC概述及工作第2章變頻恒壓供水的控制方案第2.1節(jié)恒壓供水的方案的確定和元件選擇

2.1.1恒壓供水的控制方案的確定

2.1.2供水設(shè)備的選擇原則和基本環(huán)境的確定

2.1.3系統(tǒng)各元件的選則第2.2節(jié)系統(tǒng)中PLC的選型

第2.3節(jié)變頻恒壓供水系統(tǒng)主電路原理

第2章變頻恒壓供水的控制方案第2.1節(jié)恒壓供水的方案的確2.1.1恒壓供水的控制方案的確定控制系統(tǒng)的工作原理如下:根據(jù)系統(tǒng)用水量的變化，控制系統(tǒng)控制2臺(tái)水泵按1—2—3—4—1的順序運(yùn)行，以保證正常供水2.1.1恒壓供水的控制方案的確定控制系統(tǒng)的工作原理如下:根供水設(shè)備的選擇原則和基本環(huán)境的確定供水系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)先選擇水泵和電機(jī)，選擇依據(jù)是供水流量。而供水流量和住宅類型以及用戶數(shù)有關(guān)，系統(tǒng)確定還應(yīng)遵循以下的原則：①蓄水池容量應(yīng)大于每小時(shí)最大供水量；②水泵揚(yáng)程應(yīng)大于實(shí)際供水高度；③水泵流量總和應(yīng)大于實(shí)際最大供水量。設(shè)定供水壓力經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：平方供水壓力P=0.12MPa；樓房供水壓力P=（0.08+0.04×樓層數(shù)）MPa本設(shè)樓層數(shù)為15層樓，水泵實(shí)際揚(yáng)程為60(m)。每小時(shí)最大用水量為90m3/h,根據(jù)樓房供水設(shè)定供水壓力經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：所以供水壓力為0.68MP。供水設(shè)備的選擇原則和基本環(huán)境的確定供水系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)先選擇水泵和系統(tǒng)各元件的選則(1)水泵機(jī)組的選擇水泵功率計(jì)算公式如下： N=Q×H/367/g(0.6~0.85)(2.2)式中:N，軸功率，單位是千瓦（kW）Q，流量，單位是立方米每小時(shí)（m3/h）

H，揚(yáng)程，單位是米(m)367，是常數(shù)，是一個(gè)固定值電機(jī)參數(shù)：Pe=15kwUe=380vIe=26.8ANe=1490rpm系統(tǒng)各元件的選則(1)水泵機(jī)組的選擇(2)變頻器的選擇

選用18.5kw的變頻器來拖動(dòng)15kw的電機(jī)，本次設(shè)計(jì)采用西門子的MM430變頻器。(3)壓力變送器的選擇

CYYB-120系列壓力變送器為兩線制4～20mA電流信號(hào)輸出產(chǎn)品(4)其他低壓電器的選擇①斷路器②接觸器(2)變頻器的選擇第2.2節(jié)系統(tǒng)中PLC的選型在選用PLC時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面。（1）規(guī)模要適當(dāng)；（2）功能要相當(dāng)，結(jié)構(gòu)要合理；（3）輸入，輸出功能及負(fù)載能力的選擇要正確；（4）要考慮環(huán)境條件。選擇西門子S7-200系列的CPU224AC/DC/第2.2節(jié)系統(tǒng)中PLC的選型在選用PLC時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面I/O端口的分配輸入器件

輸出器件I0.0 啟動(dòng)（SB0）

Q0.0 驅(qū)動(dòng)KM6（啟動(dòng)變頻器）I0.1 停止（SB1）

Q0.1 驅(qū)動(dòng)KM1（1#泵變頻）I0.2 液位傳感器

Q0.2 驅(qū)動(dòng)KM2（2#泵變頻）I0.3 電機(jī)頻率達(dá)到上限 Q0.3 驅(qū)動(dòng)KM3（1#泵工頻）I0.4 電機(jī)頻率達(dá)到下限 Q0.4 驅(qū)動(dòng)KM4（2#泵工頻）I0.5 1#泵電機(jī)過載 Q0.5 驅(qū)動(dòng)KM5(備用泵工頻)I0.6 2#泵電機(jī)過載 Q0.6 L5燈亮（1#泵電機(jī)過載信號(hào)）I0.7 變頻器故障

Q0.7 L6燈亮（2#泵電機(jī)過載信號(hào)）I/O端口的分配輸入器件 變頻恒壓供水系統(tǒng)主電路 供水系統(tǒng)主電路采用了一臺(tái)變頻器同時(shí)連接兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)，在變頻水泵出現(xiàn)問題或緊急情況下，可以起用備用水泵。 三臺(tái)電機(jī)分別為M1、M2、M3，它們分別帶動(dòng)水泵1#、2#和備用泵。接觸器KM3、KM4、KM5分別控制M1、M2、M3的工頻運(yùn)行；接觸器KM1、KM2分別控制M1、M2的變頻運(yùn)行；FR1、FR2、FR3分別為三臺(tái)水泵電機(jī)過載保護(hù)用的熱繼電器；QF1、QF2、QF3分別為變頻器和三臺(tái)水泵電機(jī)主電路的空氣低壓斷路器；FU為主電路的熔斷器，用作短路保護(hù)。變頻恒壓供水系統(tǒng)主電路 供水系統(tǒng)主電路采用了一臺(tái)變頻器同時(shí)連變頻恒壓供水系統(tǒng)主電路原理變頻恒壓供水系統(tǒng)主電路原理變頻恒壓供水系統(tǒng)主電路原理當(dāng)電機(jī)由變頻切至工頻運(yùn)行時(shí)，應(yīng)先將變頻器停車，再將變頻器輸出端的接觸器斷開，避免變頻器輸出端接斷路，再接通工頻運(yùn)行的接觸器。變頻和工頻兩個(gè)回路不允許同時(shí)接通，開關(guān)KM6控制變頻器的啟停，由PLC給出啟動(dòng)或停止信號(hào)，變頻器啟停。變頻恒壓供水系統(tǒng)主電路原理當(dāng)電機(jī)由變頻切至工頻運(yùn)行時(shí)，應(yīng)先將系統(tǒng)的控制電路根據(jù)控制系統(tǒng)實(shí)際所需端子數(shù)目，考慮PLC端子數(shù)目要有一定的預(yù)留量，因此選用的S7-200型PLC的主模塊為CPU224，其開關(guān)量輸出為10點(diǎn)，輸出形式為AC220V繼電器輸出；開關(guān)量輸入CPU224為14點(diǎn)，輸入形式為+24V直流輸入。系統(tǒng)的控制電路根據(jù)控制系統(tǒng)實(shí)際所需端子數(shù)目，考慮PLC端子數(shù)畢業(yè)論文答辯演示稿課件第3章變頻恒壓供水控制系統(tǒng)編程第3.1節(jié)常用編程方法介紹第3.2節(jié)恒壓供水系統(tǒng)梯形圖第3章變頻恒壓供水控制系統(tǒng)編程第3.1節(jié)常用編程方法介第3.1節(jié)常用編程方法介紹1.經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法①確定輸入、輸出電器；②確定輸入、輸出點(diǎn)數(shù)；③選擇PLC并編程；④將各個(gè)環(huán)節(jié)編寫的程序合理地聯(lián)系起2.翻譯設(shè)計(jì)法它是把繼電器—接觸器控制系統(tǒng)的電器原理圖直接翻譯成PLC梯形圖。①將檢測(cè)元件、控制元件合理安排,接入PLC的輸入口；②將被控對(duì)象(如電磁閥線圈、接觸器線圈等)接入PLC的輸出口；③把由繼電器—接觸器完成的控制功能由PLC的梯形圖來完成第3.1節(jié)常用編程方法介紹1.經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法恒壓供水的功能圖恒壓供水的功能圖結(jié)論

通過本課題的學(xué)習(xí)，了解了變頻恒壓供水在供水系統(tǒng)中的優(yōu)點(diǎn)。由變頻器，PLC，壓力變送器組成的PID閉環(huán)控制系統(tǒng)具有較高的自動(dòng)化程度，良好的安全性和節(jié)能性。根據(jù)擬定工作情況，通過對(duì)其主電路﹑控制電路的設(shè)計(jì)，變頻器參數(shù)的選定，以及對(duì)PLC控制程序的編寫，證實(shí)這是一套具體可行的變頻恒壓供水方案。結(jié)論通過本課題的學(xué)習(xí)，了解了變頻恒壓供水在供水系統(tǒng)致謝

首先感謝各位老師的指導(dǎo)

衷心的感謝我的畢設(shè)指導(dǎo)老師老師。在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中得到了老師的悉心指導(dǎo)。從設(shè)計(jì)的開始到論文的定稿，整個(gè)過程處處凝結(jié)著老師的心血。在此向江老師表示最衷心的感謝。在這半年的畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我還得到了本組同學(xué)、本班同學(xué)給了我許多好的建議和無私的幫助。在此，對(duì)所有給予我?guī)椭耐瑢W(xué)表示衷心感謝.致謝首先感謝各位老師的指導(dǎo)PLC在恒壓供水控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

PLC在恒壓供水控制系統(tǒng)中的應(yīng)用目錄前言 1第1章恒壓供水節(jié)能原理和器件介紹

3第1.1節(jié)變頻恒壓供水的理論分析

31.1.1電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法介紹

31.1.2變頻恒壓供水系統(tǒng)的節(jié)能原理

31.1.3變頻恒壓供水系統(tǒng)的組成及原理圖 5第1.2節(jié)系統(tǒng)主要器件的介紹

61.2.1PLC概述及工作原理

61.2.2變頻器簡(jiǎn)介和選型要點(diǎn)

7第2章變頻恒壓供水的控制方案

8第2.1節(jié)恒壓供水的方案的確定和元件選擇 82.1.1恒壓供水的控制方案的確定

82.1.2供水設(shè)備的選擇原則和基本環(huán)境的確定 92.1.3系統(tǒng)各元件的選則

10第2.2節(jié)系統(tǒng)中PLC的選型

13第2.3節(jié)變頻恒壓供水系統(tǒng)主電路原理 14第3章變頻恒壓供水控制系統(tǒng)編程

16第3.1節(jié)常用編程方法介紹

16第3.2節(jié)恒壓供水系統(tǒng)梯形圖

17結(jié)論

24參考文獻(xiàn)

25致謝

26目錄畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

主要以高層建筑的供水系統(tǒng)為對(duì)象，對(duì)目

前使用的多種供水系統(tǒng)的方式進(jìn)行比較,闡明供水系統(tǒng)的變頻調(diào)速節(jié)能原理；具體分析了變頻恒壓供水的原理及系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，其次進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)備選型、編程。完成控制系統(tǒng)方案畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容主要以高層建筑的供水系統(tǒng)為對(duì)象，對(duì)目前言 隨著我國(guó)社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，人們生活水平的不斷提高，城市建設(shè)發(fā)展十分迅速，同時(shí)也對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了更高的要求。城市供水系統(tǒng)的建設(shè)是其中的一個(gè)重要方面，供水的可靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性直接影響到用戶的正常工作和生活，也直接體現(xiàn)了供水管理水平的高低。前言 隨著我國(guó)社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，人們生活水平的不斷提高一.課題背景經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展人們對(duì)用水質(zhì)量的要求不斷提高節(jié)水節(jié)能的觀念逐漸增強(qiáng)自動(dòng)化控制技術(shù)的飛速發(fā)展恒壓供水系統(tǒng)不斷發(fā)展一.課題背景經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展人們對(duì)用水質(zhì)量的要節(jié)水節(jié)能的觀念逐漸

傳統(tǒng)的小區(qū)供水方式(1)恒速泵加壓供水方式,依賴人工進(jìn)行手工操作，自動(dòng)化程度低(2)氣壓罐供水具有體積小,對(duì)電器設(shè)備要求較高、系統(tǒng)維護(hù)工作量大水塔高位水箱供水基建投資大，水泵電機(jī)為硬起動(dòng)，啟動(dòng)電流大等缺點(diǎn)，頻繁起動(dòng)易損壞聯(lián)軸器.(4)單片機(jī)變頻調(diào)速供水系統(tǒng)對(duì)操作員的素質(zhì)要求比較高，可靠性比較低，傳統(tǒng)的小區(qū)供水方式(1)恒速泵加壓供水方式,依賴人工進(jìn)行 綜上所述，傳統(tǒng)的供水方式普遍不同程度的存在浪費(fèi)水力、電力資源；效率低；可靠性差；自動(dòng)化程度不高等缺點(diǎn)。目前的供水方式朝向高效節(jié)能、自動(dòng)可靠的方向發(fā)展，基于PLC和變頻技術(shù)的恒壓供水系統(tǒng)集變頻技術(shù)、電氣技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)于一體。采用該系統(tǒng)進(jìn)行供水可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)系統(tǒng)具有良好的節(jié)能性，對(duì)于提高企業(yè)效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 綜上所述，傳統(tǒng)的供水方式普遍不同程度的存在浪費(fèi)水力、電力資第1章恒壓供水節(jié)能原理和器件介紹第1.1節(jié)變頻恒壓供水的理論分析

1.1.1電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法介紹

1.1.2變頻恒壓供水系統(tǒng)的節(jié)能原理

1.1.3變頻恒壓供水系統(tǒng)的組成及原理圖 第1.2節(jié)系統(tǒng)主要器件的介紹

1.2.1PLC概述及工作原理

1.2.2變頻器簡(jiǎn)介和選型要點(diǎn)

第1章恒壓供水節(jié)能原理和器件介紹第1.1節(jié)變頻恒壓供水的第1.1節(jié)變頻恒壓供水的理論分析電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法介紹

(l)改變電源頻率

(2)改變電機(jī)極對(duì)數(shù)

(3)改變轉(zhuǎn)差率

第1.1節(jié)變頻恒壓供水的理論分析電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法介紹異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速是通過改變定子供電頻率來改變同步轉(zhuǎn)速而實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。根據(jù)電機(jī)學(xué)理論,交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為：

其中：f為定子的電源或穩(wěn)壓器頻率；p為極對(duì)數(shù)；n為轉(zhuǎn)速；s為轉(zhuǎn)差率。當(dāng)極對(duì)數(shù)p不變時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子電源頻率正比，因此連續(xù)調(diào)節(jié)異步電機(jī)供電電源的頻率，就可以連續(xù)平滑地調(diào)節(jié)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速是通過改變定子供電頻率來改變同步轉(zhuǎn)速而實(shí)1.1.2變頻恒壓供水系統(tǒng)的節(jié)能原理?yè)P(yáng)程特性所反映的是揚(yáng)程H與用水流量Q間的關(guān)系H=f(Q)管阻特性反映了水泵轉(zhuǎn)動(dòng)的能量用來克服系統(tǒng)的水位及壓力差、液體在管道中流動(dòng)阻力的變化規(guī)律。。揚(yáng)程特性曲線和管阻特性曲線的交點(diǎn)，稱為供水系統(tǒng)的工作點(diǎn)1.1.2變頻恒壓供水系統(tǒng)的節(jié)能原理?yè)P(yáng)程特性所反映的是揚(yáng)程對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行控制，是為了滿足用戶對(duì)流量的需求。所以，流量是系統(tǒng)的基本控制對(duì)象。 管道中水壓的大小與供水能力和用水需求之間的平衡關(guān)系有關(guān)： 供水能力＞用水需求，則壓力上升； 供水能力＜用水需求，則壓力下降； 供水能力＝用水需求，則壓力不變。對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行控制，是為了滿足用戶對(duì)流量的需求。所以，流量是在供水系統(tǒng)中，通常以流量為控制目的,常用的控制方法為閥門控制法和轉(zhuǎn)速控制法。閥門控制法是通過調(diào)節(jié)閥門開度來調(diào)節(jié)流量，水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速保持不變。其實(shí)質(zhì)是通過改變水路中的阻力大小來改變流量，變頻調(diào)速供水方式屬于轉(zhuǎn)速控制。其工作原理是根據(jù)用戶用水量的變化自動(dòng)地調(diào)整水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使管網(wǎng)壓力始終保持恒定，當(dāng)用水量增大時(shí)電機(jī)加速，用水量減小時(shí)電機(jī)減速。調(diào)速控制方式要比閥門控制方式供水功率要小得多，節(jié)能效果顯著。在供水系統(tǒng)中，通常以流量為控制目的,常用的控制方法為閥門控制1.1.3變頻恒壓供水系統(tǒng)的組成及原理圖 整個(gè)系統(tǒng)由一臺(tái)PLC，一臺(tái)變頻器，水泵機(jī)組，一個(gè)壓力傳感器，低壓電器及一些輔助部件構(gòu)成。各部分功能如下：（1）水泵用來提高水壓以實(shí)現(xiàn)向高處供水；（2）安裝于供水管道上的壓力表將管網(wǎng)水壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；（3）變頻調(diào)速器用于調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)管網(wǎng)中水流量；（4）PLC用于水泵的邏輯切換、控制等；1.1.3變頻恒壓供水系統(tǒng)的組成及原理圖 整個(gè)系統(tǒng)由一臺(tái)P系統(tǒng)主要的設(shè)計(jì)任務(wù)是利用PLC控制系統(tǒng)使變頻器循環(huán)控制水泵，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的恒定和水泵電機(jī)的軟起動(dòng)以及變頻水泵與工頻水泵的切換通過壓力傳感器檢測(cè)管道壓力信號(hào)不斷反饋給變頻器，有變頻器自動(dòng)調(diào)節(jié)所控制水泵的電機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)變頻器所控制的水泵達(dá)到工頻時(shí)還不能滿足要求時(shí)由PLC自動(dòng)把那臺(tái)水泵切換到工頻運(yùn)行，把變頻器自動(dòng)切換到下一臺(tái)水泵使其軟啟動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)供水量減少時(shí)在自動(dòng)進(jìn)行切換，減少水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。系統(tǒng)主要的設(shè)計(jì)任務(wù)是利用PLC控制系統(tǒng)使變頻器循環(huán)控制水泵，第1.2節(jié)系統(tǒng)主要器件的介紹1.2.1PLC概述及工作原理

（1）PLC的特點(diǎn)

（2）豐富的I/O接口模塊

（3）采用模塊化結(jié)構(gòu)

（4）編程簡(jiǎn)單易學(xué)1.2.2變頻器簡(jiǎn)介和選型要點(diǎn)

(1)采用變頻的目的；恒壓控制或恒流控制等。

(2)變頻器的負(fù)載類型

(3)變頻器與負(fù)載的匹配問題；第1.2節(jié)系統(tǒng)主要器件的介紹1.2.1PLC概述及工作第2章變頻恒壓供水的控制方案第2.1節(jié)恒壓供水的方案的確定和元件選擇

2.1.1恒壓供水的控制方案的確定

2.1.2供水設(shè)備的選擇原則和基本環(huán)境的確定

2.1.3系統(tǒng)各元件的選則第2.2節(jié)系統(tǒng)中PLC的選型

第2.3節(jié)變頻恒壓供水系統(tǒng)主電路原理

第2章變頻恒壓供水的控制方案第2.1節(jié)恒壓供水的方案的確2.1.1恒壓供水的控制方案的確定控制系統(tǒng)的工作原理如下:根據(jù)系統(tǒng)用水量的變化，控制系統(tǒng)控制2臺(tái)水泵按1—2—3—4—1的順序運(yùn)行，以保證正常供水2.1.1恒壓供水的控制方案的確定控制系統(tǒng)的工作原理如下:根供水設(shè)備的選擇原則和基本環(huán)境的確定供水系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)先選擇水泵和電機(jī)，選擇依據(jù)是供水流量。而供水流量和住宅類型以及用戶數(shù)有關(guān)，系統(tǒng)確定還應(yīng)遵循以下的原則：①蓄水池容量應(yīng)大于每小時(shí)最大供水量；②水泵揚(yáng)程應(yīng)大于實(shí)際供水高度；③水泵流量總和應(yīng)大于實(shí)際最大供水量。設(shè)定供水壓力經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：平方供水壓力P=0.12MPa；樓房供水壓力P=（0.08+0.04×樓層數(shù)）MPa本設(shè)樓層數(shù)為15層樓，水泵實(shí)際揚(yáng)程為60(m)。每小時(shí)最大用水量為90m3/h,根據(jù)樓房供水設(shè)定供水壓力經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：所以供水壓力為0.68MP。供水設(shè)備的選擇原則和基本環(huán)境的確定供水系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)先選擇水泵和系統(tǒng)各元件的選則(1)水泵機(jī)組的選擇水泵功率計(jì)算公式如下： N=Q×H/367/g(0.6~0.85)(2.2)式中:N，軸功率，單位是千瓦（kW）Q，流量，單位是立方米每小時(shí)（m3/h）

H，揚(yáng)程，單位是米(m)367，是常數(shù)，是一個(gè)固定值電機(jī)參數(shù)：Pe=15kwUe=380vIe=26.8ANe=1490rpm系統(tǒng)各元件的選則(1)水泵機(jī)組的選擇(2)變頻器的選擇

選用18.5kw的變頻器來拖動(dòng)15kw的電機(jī)，本次設(shè)計(jì)采用西門子的MM430變頻器。(3)壓力變送器的選擇

CYYB-120系列壓力變送器為兩線制4～20mA電流信號(hào)輸出產(chǎn)品(4)其他低壓電器的選擇①斷路器②接觸器(2)變頻器的選擇第2.2節(jié)系統(tǒng)中PLC的選型在選用PLC時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面。（1）規(guī)模要適當(dāng)；（2）功能要相當(dāng)，結(jié)構(gòu)要合理；（3）輸入，輸出功能及負(fù)載能力的選擇要正確；（4）要考慮環(huán)境條件。選擇西門子S7-200系列的CPU224AC/DC/第2.2節(jié)系統(tǒng)中PLC的選型在選用PLC時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面I/O端口的分配輸入器件

輸出器件I0.0 啟動(dòng)（SB0）

Q0.0 驅(qū)動(dòng)KM6（啟動(dòng)變頻器）I0.1 停止（SB1）

Q0.1 驅(qū)動(dòng)KM1（1#泵變頻）I0.2 液位傳感器

Q0.2 驅(qū)動(dòng)KM2（2#泵變頻）I0.3 電機(jī)頻率達(dá)到上限 Q0.3 驅(qū)動(dòng)KM3（1#泵工頻）I0.4 電機(jī)頻率達(dá)到下限 Q0.4 驅(qū)動(dòng)KM4（2#泵工頻）I0.5 1#泵電機(jī)過載 Q0.5 驅(qū)動(dòng)KM5(備用泵工頻)I0.6 2#泵電機(jī)過載 Q0.6 L5燈亮（1#泵電機(jī)過載信號(hào)）I0.7 變頻器故障

Q0.7 L6燈亮（2#泵電機(jī)過載信號(hào)）I/O端口的分配輸入器件 變頻恒壓供水系統(tǒng)主電路 供水系統(tǒng)主電路采用了一