变频恒压供水毕业论文

变频恒压供水毕业论文目录一、绪论………………………………………………..1.摘要…………………………………………………….2．变频恒压供水系统组成简介....................二、设计思想及方案的确定.....................三、变频恒压供水系统的组成...................1.系统的组成...................................2.主电路图及其分析..............................3.控制电路及其说明..............................4. 变频恒压供水系统硬件设计......................四、元器件的选择和主要参数计算…………………….1.PLC选型…………………………………………………2.变频器的选型……………………………………………3. PLC、变频器及电路要求………………………………五、系统电路工作原理及分析……………………………六、元器件明细表…………………………………………七、系统总原理图及程序图………………………………八、心得体会………………………………………………九、参考文献………………………………………………一、绪论1 摘要：随着经济的发展，人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高；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的趋势本论文分析变频恒压供水的原理及系统的组成结构，提出控制方案，通过本论文采用变频器和PLC实现恒压供水和数据传输，然后用数字PID对系统中的恒压控制进行设计。

最后对系统的软硬件设计进行了详细的介绍。

并对系统采取的可靠性措施进行了说明。

小区变频恒压供水系统已在国许多实际的供水控制系统中得到应用，并取得稳定可靠的运行效果和良好的节能效果。

经实践证明该系统具有可靠性，并且节省了人力，带来很好的效益。

2．变频恒压供水系统组成简介系统以抽水系统和加压系统两部分构成，抽水系统由一台功率70KW， 145A，扬程150米的深井泵构成。

加压系统由三台功率30KW，65A，扬程100米的立式离心泵构成。

整个系统采用通用变频器和PLC 及压力传感器等构成，以PID为控制算法，有PLC控制变频与工频切换，使四台泵以先起后停的循环工作方式，实现闭环自动调整恒压供水。

二、设计思想及方案的确定在变频调速恒压供水系统中用水量是随用户多少及用水量多少而变化，因此根据最大估算用水量加入定量的泵加入控制，定量泵的运行状态直接影响供水系统的模型参数，使其不确定性地发生变化，因此可以认为，变频调速恒压供水系统的控制对象是时时变化的。

因此本设计恒压供水控制系统的基本控制策略是采用电动机调速装置与可编程控制器PLC构成控制系统进行优化控制泵组的调速运行，并自动调整泵组的运行台数，完成供水压力的闭环控制。

在管网流量变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。

在住宅小区水厂的管网系统中，由于管网是封闭的，泵站供水的流量是由用户用水量决定的。

泵站供水的压力以满足管网中压力最不利点的压力损失，△H和流量Q为基本出发点，存在着如下关系，即：△H=KQ2式中，K为系数，设HL为压力最不利点所需的最低压力，则泵站出口总管压力H应按下式关系供水，才可满足用户用水的要求压力值，又有最佳的节能效果，即H=HL+△H=HL+ KQ2方案如图方芳芳、】三、变频恒压供水系统的组成1.系统的组成整个系统由三台水泵，一台变频调速器，一台PLC和一个压力传感器及若干辅助部件构成。

三台水泵中每台泵的出水管均装有手动阀，以供维修和调节水量之用，三台泵协调工作以满足供水需要1)执行机构执行机构是由一组水泵组成，它们用于将水供入用户管网调速泵:由变频调速器控制、可以进行变频调整的水泵，用以根据用水量的变化改变电机的转速，以维持管网的水压恒定。

恒速泵:水泵运行只在工频状态，速度恒定。

在用水量增大而调速泵的最大供水能力不足时，对供水量进行定量的补充。

(2)信号检测在系统控制过程中，需要检测的信号包括自来水出水水压信号和报警信号:①水压信号:它反映的是用户管网的水压值，它是恒压供水控制的主要反馈信号。

②报警信号:它反映系统是否正常运行，水泵电机是否过载、变频器是否有异常。

该信号为开关量信号。

(3)控制系统供水控制系统一般安装在供水控制柜中，包括供水控制器(PLC 系统)、变频器和电控设备三个部分。

①供水控制器:它是整个变频恒压供水控制系统的核心。

供水控制器直接对系统中的工况、压力、报警信号进行采集，对来自人机接口和通讯接口的数据信息进行分析、实施控制算法，得出对执行机构的控制方案，通过变频调速器和接触器对执行机构(即水泵)进行控制。

②变频器:它是对水泵进行转速控制的单元。

变频器跟踪供水控制器送来的控制信号改变调速泵的运行频率，完成对调速泵的转速控制。

③电控设备:它是由一组接触器、保护继电器、转换开关等电气元件组成。

用于在供水控制器的控制下完成对水泵的切换、手/整个系统由三台水泵，一台变频调速器，一台PLC和一个压力传感器及若干辅助部件构成。

三台水泵中每台泵的出水管均装有手动阀，以供维修和调节水量之用，三台泵协调工作以满足供水需要恒压闭环控制系统2.主电路及其分析电机有两种工作模式即：在工频电下运行和在变频电下运行。

KM1、 KM3、 KM5 分别为电动机M1 、M2 、M3 工频运行时接通电源的控制接触器，KM0、 KM2 、KM4 分别为电动机M1、M2、 M3 变频运行时接通电源的控制接触器。

在总系统图中交流接触器组KM1,KM4分别控制泵1的变频运行和工频运行；KM2和KM5分别控制泵2的变频运行和工频运行；KM3和KM6分别控制泵3的变频运行和工频运行。

3.控制电路及其说明控制电路图如总系统图中电控系统电路所示：图中PLC上X0为手动|自动转换开关，手动运行时，可用按钮SB1-SB3 SB4-SB6控制三台泵的起停；自动运行时，系统在PLC程序控制下运行。

4.变频恒压供水系统硬件设计1）、图中选用的是松下的PLC FP1C40型号PLC接线图如总系统图中所示2)、PLC程序控制图如后梯形图所示3）、PLC I|O分配表如下:四、元器件的选择和主要参数计算1.PLC的选型PLC使用松下FP1C40型号，其有24个输入点和16个输出点，另加一个FP1-2D|A扩展单元，扩展单元可扩展4个模拟点。

FP1是松下电工中的FP系列产品中一种功能很强的小型机，虽然其进入中国市场比较晚，但由于其设计上的独到之处和优良的控制功能，一推出就很受欢迎。

FP1主控单元有高速计数器，可输入高达10KHZ的脉冲，本设计是输入两路脉冲。

还可以输出频率可调的脉冲信号，具有8个中断源优先权管理。

通过主机上配有的RS-422或RS-232接口，可实现PLC和PC机之间的通信。

FP1的硬件配置较全，主机可通过外界I|O扩展单元（扩展单元为一些扩展I|O点数的模块，由E8-E40系列组成）。

FP1的智能单元主要有A|D、D|A模块。

当需要对模拟量进行测量和控制时，可以连接智能单元。

2.变频器的选型变频器采用ABB公司的ACS400变频器，该产品具有矢量控制，过流、过压、电机热保护、失速、瞬时关断保护、外部故障、脉冲编码、电机过载（V|F）、变频器过载保护等功能。

通过PLC模拟量输出端子来控制变频器的频率及其复位操作，从而达到电机速度跟随压力给定，保证管网水压的恒定。

ACS400系列.ACS400的可靠性来自于灵活的模块化设计和最少的元件数量，ACS400是当前市场上体积最小的变频器之一。

3. PLC、变频器及电路要求变频恒压供水系统输出压力一般小于或等于0.6Mpa，YTZ——150型带电接点式的压力传感器，其水压检测围为0-1Mpa，检测精度为0.01Mpa，该传感器将0-1Mpa围的压力对应转换成0-10V的电信号。

ACS400技术数据电源电压：一路：三相 200-240V10%另一路：三相 380-480V10%频率：48-63HZ基本功率因素：大约0.98电机电压: 三相，0-Umains；Umax（弱磁点设定值）频率：0-250HZ连续负载能力（恒转矩，环境温度不超过40°C）Comp-AC 额定电流 12环境温度最大40°C时的过载能力：一路：恒转矩 1.5*12，每10分钟允许1分钟另一路：恒转矩 1.25*12，每10分钟允许2分钟短时间工作制，间歇性或周期性负载时的过载能力，可根据要求提供相应数据。

电机额定电压：一路： 200-240V另一路：380-480V开关频率：一路： 4KHZ，标准型另一路：8KHZ，静音型加速时间：0.1-1800s减速时间：0.1-1800s控制连接两个可编程的模拟输入：电压信号：0（2）-10V，190千欧单端电流信号：0（4）-20mA,500欧单端电位器给定：10V2%，max. 10mA, 电阻值：1千欧- 10千欧响应时间：小于等于60ms分辨率： 0.1%；精度：1%一个可编程的模拟输出：0（4）~20mA，负载<500欧姆辅助电源：24VDC，max 250 mA五个可编程的数字量输入：12VDC，PNP和NPN逻辑（使用外部电源）24VDC，PNP和NPN逻辑（使用外部电源）输入阻抗：1.5千欧姆响应时间：，不小于9ms两个可编程的继电器输出：分断电压：12~250VAC/30VDC连续电流：10mA~2A串行通讯能力：8标准串行通讯位Modbus协议，另有多种通讯协议可选。

变频器有两个作用，一是作为电机的软起动装置，限制电动机的起动电流；二是改变异步电动机的转速，实现恒压供水。

PID选具有压力显示的PID调节器。

熔断器的选择：在控制回路中熔断器FU选用RT18系列。

接触器的选择：对于接触器AM选择的是规格CJ10-100。

按钮SB的选择：PLC各输入点的回路的额定电压直流24V，各输入点的回路的额定电流均小于40mA，按钮均只需具有1对常开触点，按钮均选用LAY——11型，其主要技术参数为：Un=24VDC，In=0.3A,含1对常开和1对常闭触点。

热继电器的选择：选用最小的热继电器作为电机的过载保护热继电器FR1 FR2 FR3；JR16-60/3D。

五、系统电路工作原理及分析1）原理：合上空气开关，供水系统投入运行。

将手动.自动开关打到自动上，系统进入全自动运行状态，PLC中程序首先接通KM0，并起动变频器。

根据压力设定值（根据管网压力要求设定）与压力实际值（来自于压力传感器）的偏差进行PID调节，并输出频率给定信号（IRF）给变频器。