双恒压无塔供水系统设计
目录
1.绪论 1
1.1课题的研究背景和意义 1
1.2课题研究的发展历史 1
1.3课题的研究现状 2
1.4论文的主要工作 2
2.系统的总体设计 3
2.1系统方案的比较 3
2.2系统方案的确定 3
2.3系统总体设计框图 3
3.控制系统的硬件设计 5
3.1可编程控制器的选型 5
3.1.1 PLC的定义 5
3.1.2 PLC的选型分析 5
3.2 PLC的硬件接线图 6
3.2.1主电路图 6
3.2.2控制电路图 7
3.2.3 PLC外围接线图 8
3.3变频器的选型与分析 9
3.2.1变频器的介绍 9
3.2.2变频器的选型 9
3.2.3工变频切换分析 10
3.4驱动元件的选型与分析 10
3.3.1水泵的介绍与选型 10
3.3.2压力传感器的介绍与选型 11
4.控制系统的软件设计 12
4.1系统流程图 12
4.2总程序说明 12
4.3系统的I/O点与地址分配 13
4.4 PID控制模块设计 14
4.5水泵模块设计 15
4.5.1水泵增减判断 15
4.5.2水泵启动 16
4.5.3定时倒泵 17
4.6报警模块设计 17
4.6.1低水位报警 17
4.6.2变频器故障报警 18
4.6.3火警报警 18
5.上位机的监控界面设计 19
5.1组态王的介绍 19
5.2监控界面的设计 19
5.2.1主界面的设计 19
5.2.2实时曲线 20
5.2.3历史曲线 20
5.2.4报警画面 21
6.系统的运行与调试 22
6.1通信的设计与调试 22
6.1.1通信
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
方式的介绍 22
6.1.2 MPI的使用与连接 22
6.2系统总体的调试与运行 23
6.2.1组态画面的建立 23
6.2.2系统的总体调试与运行 23
总结与展望 26
参考文献 27
附录 28
致谢 36
1.绪论
1.1课题的研究背景和意义
当代人口、资源、环境的协调发展已成为人们共同关注的话题,水是生产和生活中不可或缺的部分，水能在当今社会日益重要。在我国，水能资源并不是很充裕，在城市供水、高层楼房供水以及工业生产供水等方面自动化程度低，落后于其他国家，导致供水问题越来越严重。问题主要体现在两个方面，第一，由于在用水高低峰时存在压力的波动，导致了供水障碍，使得供水质量下降；第二，当发生火灾时，不能够及时有效的供水，供水的可靠性和安全性不高。
为了改善这种情况，本文提出了一种新的供水方式，即双恒压无塔供水系统。该系统由两个部分组成，分别为生活供水和消防用水恒压控制。恒压控制一方面提高了供水质量，另一方面在发生火灾时能够及时有效供水，确保了供水需求，从整体上提高和改善了系统的性能。
1.2课题研究的发展历史
在早期，供水系统正处于发展的时候，常见的供水方式有以下5种：1.一台恒速泵直接供水 2.恒速泵配水塔供水 3.恒速泵配高位水箱供水 4.恒速泵配气压罐供水 5.变频调速供水。
1.一台恒速泵直接供水。该供水方式为水泵先从蓄水池抽水，接着加压，然后通过管网送给用户。这种供水方式虽然造价较低，但是形式简单，耗电耗水严重，压力不稳定，供水质量极差。
2.恒速泵配水塔供水。该供水方式为水泵先供水给水塔，然后由水塔供水给用户。这种供水方式不但占地面积大，投资大，而且水压不可调，造成了严重的能量损失和二次污染等问题。
3.恒速泵配高位水箱供水。该供水方式原理和水塔相同，不同点是在建筑物的最高层设立水箱。这种供水方式的监控装置容易损坏，且操作系统的开关都由人操作，造成供水质量下降，能耗增加。
4.恒速泵配气压罐供水。该供水方式与高位水箱相同，仅仅把高位水箱替换成气压罐，虽然由气压罐监控水压，但水泵为工频启动，且启动频繁，故障率大大提高。
5.变频调速供水。该供水方式为系统中添加了压力传感器。该压力传感器在管网进行采样，把检测到的压力值与系统预设值比较，经控制器处理后，把反馈值给变频器，改变变频器的频率，使水泵的转速也随之改变，从而使水压维持在一定范围内。
1.3课题的研究现状
变频恒压供水在变频调速技术发展后才发展起来的，在恒压供水中，变频器仅仅是执行结构，不能满足供水需求。目前，变频调速恒压供水控制系统还在研究，系统还不能在供水高低峰，生活消防转换方面及时有效的供水，不能满足供水的压力稳定。这证明对恒压供水系统研究还不够，有待进一步结合现代控制技术，总体改善系统性能，让它更好地用于生产实践。
1.4论文的主要工作
本论文的主要工作是对城镇小区的供水系统进行设计，采用双恒压无塔进行控制，具体工作如下：
（1）对城镇小区构建双恒压无塔供水系统
（2）系统中元器件的组成，包括PLC，变频器，水泵，压力传感器等，以及选取这些元器件的理论依据
（3）PLC，变频器，外围接口的连接以及PLC的编程
（4）系统通讯的实现，以及整个系统的调试与运行的分析
本论文在理论分析和解决实际问题中设计了一个完整的控制系统，且证明可行，在以后的城镇供水设计和实施中提供了一个范例。
2.系统的总体设计
2.1系统方案的比较
（1）方案一：采用PLC
1.绪论 1
1.1课题的研究背景和意义 1
1.2课题研究的发展历史 1
1.3课题的研究现状 2
1.4论文的主要工作 2
2.系统的总体设计 3
2.1系统方案的比较 3
2.2系统方案的确定 3
2.3系统总体设计框图 3
3.控制系统的硬件设计 5
3.1可编程控制器的选型 5
3.1.1 PLC的定义 5
3.1.2 PLC的选型分析 5
3.2 PLC的硬件接线图 6
3.2.1主电路图 6
3.2.2控制电路图 7
3.2.3 PLC外围接线图 8
3.3变频器的选型与分析 9
3.2.1变频器的介绍 9
3.2.2变频器的选型 9
3.2.3工变频切换分析 10
3.4驱动元件的选型与分析 10
3.3.1水泵的介绍与选型 10
3.3.2压力传感器的介绍与选型 11
4.控制系统的软件设计 12
4.1系统流程图 12
4.2总程序说明 12
4.3系统的I/O点与地址分配 13
4.4 PID控制模块设计 14
4.5水泵模块设计 15
4.5.1水泵增减判断 15
4.5.2水泵启动 16
4.5.3定时倒泵 17
4.6报警模块设计 17
4.6.1低水位报警 17
4.6.2变频器故障报警 18
4.6.3火警报警 18
5.上位机的监控界面设计 19
5.1组态王的介绍 19
5.2监控界面的设计 19
5.2.1主界面的设计 19
5.2.2实时曲线 20
5.2.3历史曲线 20
5.2.4报警画面 21
6.系统的运行与调试 22
6.1通信的设计与调试 22
6.1.1通信
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
方式的介绍 22
6.1.2 MPI的使用与连接 22
6.2系统总体的调试与运行 23
6.2.1组态画面的建立 23
6.2.2系统的总体调试与运行 23
总结与展望 26
参考文献 27
附录 28
致谢 36
1.绪论
1.1课题的研究背景和意义
当代人口、资源、环境的协调发展已成为人们共同关注的话题,水是生产和生活中不可或缺的部分，水能在当今社会日益重要。在我国，水能资源并不是很充裕，在城市供水、高层楼房供水以及工业生产供水等方面自动化程度低，落后于其他国家，导致供水问题越来越严重。问题主要体现在两个方面，第一，由于在用水高低峰时存在压力的波动，导致了供水障碍，使得供水质量下降；第二，当发生火灾时，不能够及时有效的供水，供水的可靠性和安全性不高。
为了改善这种情况，本文提出了一种新的供水方式，即双恒压无塔供水系统。该系统由两个部分组成，分别为生活供水和消防用水恒压控制。恒压控制一方面提高了供水质量，另一方面在发生火灾时能够及时有效供水，确保了供水需求，从整体上提高和改善了系统的性能。
1.2课题研究的发展历史
在早期，供水系统正处于发展的时候，常见的供水方式有以下5种：1.一台恒速泵直接供水 2.恒速泵配水塔供水 3.恒速泵配高位水箱供水 4.恒速泵配气压罐供水 5.变频调速供水。
1.一台恒速泵直接供水。该供水方式为水泵先从蓄水池抽水，接着加压，然后通过管网送给用户。这种供水方式虽然造价较低，但是形式简单，耗电耗水严重，压力不稳定，供水质量极差。
2.恒速泵配水塔供水。该供水方式为水泵先供水给水塔，然后由水塔供水给用户。这种供水方式不但占地面积大，投资大，而且水压不可调，造成了严重的能量损失和二次污染等问题。
3.恒速泵配高位水箱供水。该供水方式原理和水塔相同，不同点是在建筑物的最高层设立水箱。这种供水方式的监控装置容易损坏，且操作系统的开关都由人操作，造成供水质量下降，能耗增加。
4.恒速泵配气压罐供水。该供水方式与高位水箱相同，仅仅把高位水箱替换成气压罐，虽然由气压罐监控水压，但水泵为工频启动，且启动频繁，故障率大大提高。
5.变频调速供水。该供水方式为系统中添加了压力传感器。该压力传感器在管网进行采样，把检测到的压力值与系统预设值比较，经控制器处理后，把反馈值给变频器，改变变频器的频率，使水泵的转速也随之改变，从而使水压维持在一定范围内。
1.3课题的研究现状
变频恒压供水在变频调速技术发展后才发展起来的，在恒压供水中，变频器仅仅是执行结构，不能满足供水需求。目前，变频调速恒压供水控制系统还在研究，系统还不能在供水高低峰，生活消防转换方面及时有效的供水，不能满足供水的压力稳定。这证明对恒压供水系统研究还不够，有待进一步结合现代控制技术，总体改善系统性能，让它更好地用于生产实践。
1.4论文的主要工作
本论文的主要工作是对城镇小区的供水系统进行设计，采用双恒压无塔进行控制，具体工作如下：
（1）对城镇小区构建双恒压无塔供水系统
（2）系统中元器件的组成，包括PLC，变频器，水泵，压力传感器等，以及选取这些元器件的理论依据
（3）PLC，变频器，外围接口的连接以及PLC的编程
（4）系统通讯的实现，以及整个系统的调试与运行的分析
本论文在理论分析和解决实际问题中设计了一个完整的控制系统，且证明可行，在以后的城镇供水设计和实施中提供了一个范例。
2.系统的总体设计
2.1系统方案的比较
（1）方案一：采用PLC
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