恒压供水的控制系统设计(附件)【字数：9588】
摘 要本次课题是利用PLC和变频器设计一个有七段速度的恒压供水控制系统，变频器的七段速度及变频与工频的切换由管网压力继电器的压力上下限接点控制，其中共有3台水泵，要求是2台运行，1台备用，运行与备用10天轮换一次（程序调试时以100s轮换一次）。此次设计的系统软件实验是采用GX Work2仿真软件模拟调试实现的，它能够满足设计要求用水高峰时，1台水泵工频全速运行，1台水泵变频运行；用水低谷时，只需1台水泵变频运行。通过本课题的设计、研究与应用，可以实现自动调节水泵电机加、减速，同时也自动完成各泵的轮换、泵组的启动以及无冲击切换，保持管网水压平稳,保证恒压供水，降低能耗，节约水资源，延长设备寿命，可以说是具有十分明显的经济效益和应用前景。
目 录
第一章 绪论 1
1.1本课题的目的和研究意义 1
1.2国内外研究概况 1
1.3供水系统设计的主要内容 1
第二章 系统的理论分析与方案选择设计 3
2.1恒压供水系统的理论分析 3
2.1.1水泵的工作原理分析 3
2.1.2电动机的调速原理分析 3
2.1.3采用变频器控制供水系统的分析 4
2.1.4恒压供水系统PLC控制分析 4
2.2恒压供水系统方案的选择 4
2.3恒压供水系统方案的设计 5
第三章 供水系统的硬件设计 7
3.1主电路分析与系统设计 7
3.2系统的主要设备的选型 7
3.2.1变频器的选型 8
3.2.2水泵机组的选型 8
3.2.3压力变送器的选型 9
3.2.4PLC的选型 9
3.3PLC的I/O端口分配及接线图 10
3.4恒压供水系统的控制流程图设计 11
第四章 供水系统的软件设计 13
4.1系统软件设计分析 13
4.2PLC程序设计 13
4.2.1电机的运行状态和待机切换流程图 13
4.2.2七段速度切换流程图 13
4.3PLC程序控制说明 14
4.3.1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
供水系统的初始化子程序 14
4.3.2七段速度切换程序 15
4.3.3电动机备用和运行的切换 21
第五章 系统调试 23
5.1仿真调试 23
5.2 PLC程序 27
结束语 28
致 谢 29
参考文献 30
附录：PLC总程序 31
第一章 绪论
水是生命和提供社会生活的不可或缺的重要资源，能否不受用水量的影响，实现恒压供水对都市的生活和生产都具有十分重要的意义。
1.1本课题的目的和研究意义
时代在进步，社会在发展，都市的生活和企业的生产均和供水质量有着千丝万缕的联系，因此人们对供水系统的运作尤其留心与在意。其中水的压力和水的流量对用户生活和生产有着直接的影响。
在供水系统安装电气装备，降低功耗，符合我国节能减排的重要性。将现代自动化控制技术、通信和互联网技术运用到给水范畴，可实现连续监测供水压力，快速调节水泵立即加减速，采用软起动技术实现水泵的无冲击平滑过渡压力，可以进一步提升水压的稳定性。实际应用有城市的高层建筑小区和消防管网系统[12]，以及汽车微控制器单元供水频率控制系统等等，改善了供水质量，减少了能耗，延长了设备使用寿命。
1.2国内外研究概况
都市生活中，自来水公司是通过供水管网给居民供应生活用水，供水压力通常只能满足于10层以下大楼的用水压力需求，对于较高层的建筑物，仅仅依靠自来水的给水压力是无法达到高层建筑和消防用水要求的。
近年来，较为成熟化的变频控制技术及其产品在传统的供水系统升级上得到了广泛使用。变频调速控制系统，通过检测管网中的供水压力，控制系统使变频器调节水泵的转速，从而达到恒压供水的目的。
目前，许多国内外专业的自动化设备公司生产了可以满足各种规模、各种控制技术要求的恒压供水产品及控制系统。恒压供水质量较好的系统都是采用可编程逻辑控制器（PLC）或单片机[3]，水压检测传感器，构成闭环控制系统。通过调节变频器的输出频率和电压，控制水泵电机的无级调速，来实现恒压供水的控制要求，其动态抗干扰能力和稳态性能指标均能满足用户的需求。
1.3供水系统设计的主要内容
通过PLC、变频器构成一个具有7段调速的恒压供水控制系统。其控制要求如下:
(1)总共三台水泵，根据设计两台运行，一台备用，备用操作每10天轮换一次;
(2)用水高峰时，一台工频全速运行，一台变频运行；用水低谷时，只需一台变频运行;
(3)三台水泵分别由发动机M1、M2、M3拖动,但是三台发动机同时依次由变频接触器KM1、KM3、KM5和工频接触器KM2、KM4、KM6进行控制;
(4)电动机的转速通过变频器驱动7段调速来把控，相应的控制端子对应关系如表11所示:
表11 七段速度对应的相关变频器的控制端子
速度
1
2
3
4
5
6
7
接点
RH
RH
RH
RH
接点
RM
RM
RM
RM
接点
RL
RL
RL
RL
Hz
15
20
25
30
35
40
45
(5)变频器的7段速度及变频与工频的切换由管网压力继电器的压力上下限接点控制;
(6)水泵进行工频运行时，热继电器进行过载保护，并有报警信号指示;
(7)变频器的有关参数自行设定;
目 录
第一章 绪论 1
1.1本课题的目的和研究意义 1
1.2国内外研究概况 1
1.3供水系统设计的主要内容 1
第二章 系统的理论分析与方案选择设计 3
2.1恒压供水系统的理论分析 3
2.1.1水泵的工作原理分析 3
2.1.2电动机的调速原理分析 3
2.1.3采用变频器控制供水系统的分析 4
2.1.4恒压供水系统PLC控制分析 4
2.2恒压供水系统方案的选择 4
2.3恒压供水系统方案的设计 5
第三章 供水系统的硬件设计 7
3.1主电路分析与系统设计 7
3.2系统的主要设备的选型 7
3.2.1变频器的选型 8
3.2.2水泵机组的选型 8
3.2.3压力变送器的选型 9
3.2.4PLC的选型 9
3.3PLC的I/O端口分配及接线图 10
3.4恒压供水系统的控制流程图设计 11
第四章 供水系统的软件设计 13
4.1系统软件设计分析 13
4.2PLC程序设计 13
4.2.1电机的运行状态和待机切换流程图 13
4.2.2七段速度切换流程图 13
4.3PLC程序控制说明 14
4.3.1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
供水系统的初始化子程序 14
4.3.2七段速度切换程序 15
4.3.3电动机备用和运行的切换 21
第五章 系统调试 23
5.1仿真调试 23
5.2 PLC程序 27
结束语 28
致 谢 29
参考文献 30
附录：PLC总程序 31
第一章 绪论
水是生命和提供社会生活的不可或缺的重要资源，能否不受用水量的影响，实现恒压供水对都市的生活和生产都具有十分重要的意义。
1.1本课题的目的和研究意义
时代在进步，社会在发展，都市的生活和企业的生产均和供水质量有着千丝万缕的联系，因此人们对供水系统的运作尤其留心与在意。其中水的压力和水的流量对用户生活和生产有着直接的影响。
在供水系统安装电气装备，降低功耗，符合我国节能减排的重要性。将现代自动化控制技术、通信和互联网技术运用到给水范畴，可实现连续监测供水压力，快速调节水泵立即加减速，采用软起动技术实现水泵的无冲击平滑过渡压力，可以进一步提升水压的稳定性。实际应用有城市的高层建筑小区和消防管网系统[12]，以及汽车微控制器单元供水频率控制系统等等，改善了供水质量，减少了能耗，延长了设备使用寿命。
1.2国内外研究概况
都市生活中，自来水公司是通过供水管网给居民供应生活用水，供水压力通常只能满足于10层以下大楼的用水压力需求，对于较高层的建筑物，仅仅依靠自来水的给水压力是无法达到高层建筑和消防用水要求的。
近年来，较为成熟化的变频控制技术及其产品在传统的供水系统升级上得到了广泛使用。变频调速控制系统，通过检测管网中的供水压力，控制系统使变频器调节水泵的转速，从而达到恒压供水的目的。
目前，许多国内外专业的自动化设备公司生产了可以满足各种规模、各种控制技术要求的恒压供水产品及控制系统。恒压供水质量较好的系统都是采用可编程逻辑控制器（PLC）或单片机[3]，水压检测传感器，构成闭环控制系统。通过调节变频器的输出频率和电压，控制水泵电机的无级调速，来实现恒压供水的控制要求，其动态抗干扰能力和稳态性能指标均能满足用户的需求。
1.3供水系统设计的主要内容
通过PLC、变频器构成一个具有7段调速的恒压供水控制系统。其控制要求如下:
(1)总共三台水泵，根据设计两台运行，一台备用，备用操作每10天轮换一次;
(2)用水高峰时，一台工频全速运行，一台变频运行；用水低谷时，只需一台变频运行;
(3)三台水泵分别由发动机M1、M2、M3拖动,但是三台发动机同时依次由变频接触器KM1、KM3、KM5和工频接触器KM2、KM4、KM6进行控制;
(4)电动机的转速通过变频器驱动7段调速来把控，相应的控制端子对应关系如表11所示:
表11 七段速度对应的相关变频器的控制端子
速度
1
2
3
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6
7
接点
RH
RH
RH
RH
接点
RM
RM
RM
RM
接点
RL
RL
RL
RL
Hz
15
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40
45
(5)变频器的7段速度及变频与工频的切换由管网压力继电器的压力上下限接点控制;
(6)水泵进行工频运行时，热继电器进行过载保护，并有报警信号指示;
(7)变频器的有关参数自行设定;
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