热水给水系统自动控制的设计

成绩 _______

楼宇自动化系统与应用原理

课程设计报告

题目热水给水系统自动控制的设计

系别

专业名称

班级

学号

姓名

指导教师

热水给水系统自动控制的设计

1、热水给水系统运行参数与状态监控点版/位及常用传感器，电

气控制一、二次接线图和原理图设计。

2、热水给水系统连锁控制；

3、热水给水系统运行与调节控制；

4、热水给水系统连锁控制流程图；

5、热水给水系统PID调节原理框图；

6、使用西门子PLC STEP7完成热水给水系统连锁控制和PID调节编程及仿真。

摘要

本文针对居民住宅小区的供水要求,设计了一套由PLC、传感器、远传压力表、多台水泵机组等主要设备构成的全自动恒压供水系统,具有全自动变频恒压运行、自动工频运行等功能。通过内置PID模块的变频器,利用远传压力表的水压反馈量,构成闭环系统,根据用水量的变化,采取PID调节方式,在全流量范围内利用变频泵的连续调节和工频泵的分级调节相结合,实现恒压供水且有效节能。

给排水系统是任何建筑必不可少的重要组成部分。一般建筑物的给排水系统包括生活给水系统、生活排水系统和消防水系统。这里主要介绍生活热水给水自动控制的设计。

随着电气控制技术的发展, 现代楼宇小区大都属于高层建筑, 其供水系统都向智能化方向发展.高层建筑高度大,一般的城市管网中的水压不能满足其用水要求,除了最下面几层可由城市管网供水外, 其余上部各层均需提升水压供水. 由于过高的水压对使用, 材料设备, 维修管理均不利,因此必须进行合理的竖向分区供水. 为了节省能量,应充分利用室外管网中的水压,在最地区可直接采用城市网管供水,并将大用水户如洗衣房,餐厅,理发室,浴室等布置在低区,以便城市管网直接供水,充分利用室外管道的压力,可以节省电能. 根据建筑给水高度,要求,分区压力等情况,进行合理分区,然后布置供水系统.供水系统形式有多种,各有其优缺点,但基本上可划分为两大类,即重力供水系统和压力供水系统.重力供水系统的特点是以水泵将水提升到最高水箱中,以重力给水管网配水,对楼顶水池水位的监测当高/低水位超限时报警,根据水箱的高/低水位控制水泵的启动/停止,监测给水泵的工作状态喝故障,如果当使用水泵出现故障时,备用水泵投入工作.重力供水系统供水压力稳定,且有水箱储水,供水较为安全,但水箱重量大,增加建筑符合,占用楼层建筑面积,且有产生噪声振动之弊,应根据具体情况使用.考虑到重力供水系统的缺点,为此可考虑压力供水系统. 不在楼层中或屋顶上设置水箱, 仅在地下室或者空余之处设置水泵机组, 气压水箱等设备, 采用压力供水满足供水要求. 压力供水系统可用并联的气压水箱给水系统, 也可采用无水箱的几台水泵并联供水系统.并联气压水箱需要金属制造,投资比较大,且运行效率低,还需设置空气压缩机为水箱补气,因此耗费动力较多,近年来有的采用密封式弹性隔膜气压水箱,可以不用空气压缩机充气,既节省了电能又防止了空气污染水质,有利于环境卫生. 水泵直接供水系统, 一般不采用水箱, 而是采用多台可自动控制的水泵并联运行, 根据用水量的变化,开停不同的水泵来满足用水要求,也可节省电能,如用计算机控制更为理想.一般采用调速水泵供水,即根据水泵出水量与转速成正比的关系的特性,调整水泵的转速满足用水量的变化, 同时可节省动力. 水泵的调速一般是采用水泵电动机可调速的联轴器或者采用调速电动机, 不过近年来国外研究一种自动控制水泵叶片角度的水泵, 即随着用水量的变化控制叶片角度来改变调节水泵的出水量, 以满足用水量的需要, 这种供水系统设备简单,使用方便,是一种恨有前途的新型水泵供水系统.不过无水箱的水泵供水系统,最好是用于水量变化不太大的建筑, 因为水泵要长时间不停的工作, 即便在夜间用水量不大的情况下,也要消耗动力,且水泵机组投资较高. 以上几个比较有代表性的供水系统,如何选用,应在使用要求,用水量大小,建筑物结构以及材料设备供应等具体问题上全面考虑.在用水安全可靠的前提下,考虑技术先进,经济上最合理的供水系统.

关键字:热水给水、电气一二次、PLC 、PID调节

设计目的

1、了解生活给水的方式；

2、掌握生活给水的自动控制原理与要求。

设计要求

1、热水给水系统运行参数与状态监控点版/位及常用传感器，电气控制一、

二次接线图和原理图设计。

2、热水给水系统连锁控制；

3、热水给水系统运行与调节控制；

4、热水给水系统连锁控制流程图；

5、热水给水系统PID调节原理框图；

6、使用西门子PLC STEP7完成热水给水系统连锁控制和PID调节编程及仿真。（所有设计使用CAD完成。）

设计内容

本次课程设计的内容为小区水塔水位控制系统的设计, 按要求是基于水位的变化来控制三台电机的启停,同时带有LED 显示的水位指示器,方便工作人员观察水位变化.根据自己所学过的电气控制知识, 本次供水系统的设计采用无浮子液位继电器的供水控制电路, 通过在水箱中设置几个不同的水位点控制3 台电机的启动/停止, 三台电机都采用同功率的电机, 根据水塔高度和小区用水量选择电动机的型号,查阅相关资料,水泵的种类很多,根据水泵的流量,扬程,功率及数量选用型号Y132S—4,5.5KW,380V,12A,1440r/min 的电机.同时为了达到水位指示的要求,安装10 个二极管液位传感器,其中最上端和最下端分别为上溢和下溢警戒水位,通过点显示模式显示相应的水位.由于是小区供水,楼层也不会特别高, 设计的系统的功能也能够满足小区的供水需求. 设计的原理较为简单, 没有采用PLC 及单片机,只使用了基本的电气控制器件和传感器,工作人员也容易掌握,便于对系统进行控制和故障维修.在考虑实用与经济的情况下,选用的器件都为常用的器件,成本低,稳定性好, 也便于工作人员维修.考虑到具体情况,该设计也可以进行功能扩展,可以设计出可切换自动控制和手动控制操作两种控制形式, 通过LED 等的显示当前电机的运行情况, 看是启动还是停止,同时对电机进行过流和过载的保护也是必不可少的. 不过本设计也存在一些缺点,由于采用的是基本的电气控制器件,没有实用单片机及PLC 不能对水位进行精确控制,同时水位显示也不够精确,只能显示反映几个水位采集点的水位.此外没有做后备电机的考虑,在出现意外情况下,只能更换电机.由于时间有限, 设计也难免有局限性。

一、系统功能及模块分析

现代建筑中生活给水的方式：高位水箱给水方式、水泵直接给水方式、气压给水方式。