基于PLC系统下的变频调速恒压供水系统毕业设计论文

河南工业职业技术学院Henan Polytechnic Institute

毕业设计（论文）

题目基于PLC变频调速恒压供水系统的设计

班级G32105

姓名邢文征

指导教师张继涛

目录

摘要 (4)

一．绪论 (4)

1.1引言 (4)

1.2变频恒压供水产生的背景和意义 (5)

1.3变频恒压供水的现况 (5)

二．变频恒压供水的理论分析 (7)

2.1水泵的工作原理 (7)

2.2供水电机的搭配 (7)

2.3水泵的调节方式 (8)

2.4恒压供水系统的能耗分析 (11)

2.5供水系统的安全性问题 (14)

2.6本章小结 (16)

三．变频恒压供水系统的构成及控制原理 (16)

3.1变频恒压供水控制系统的构成方案 (16)

3.2变频恒压供水系统的结构 (17)

3.3变频恒压供水系统的控制方案 (19)

3.4变频恒压供水系统的水压恒定控制 (21)

3.5变频供水水泵加减的控制 (22)

3.6本章小节 (24)

四．变频恒压供水系统的设计 (24)

4.1乐山市第一水厂的现况 (24)

4.2变频改造的可行性分析 (26)

4.3变频电机的确定 (27)

4.4变频器的选型 (27)

4.5硬件设计 (28)

4.6软件设计 (30)

4.7本章小节 (33)

摘要

随着我国社会经济的发展，住房制度改革的不断深入，人们生活水平的不断提高，城市建设发展十分迅速，同时也对基础设施建设提出了更高的要求。城市供水系统的建设是其中的一个重要方面，供水的可靠性、稳定性、经济性直接影响到用户的正常工作和生活，也直接体现了供水管理水平的高低。传统供水厂，特别是中小供水厂所普遍采用的恒速泵加压供水方式存在效率较低、可靠性不高、自动化程度低等缺点，难以满足当前经济生活的需要。随着人们对供水质量和供水系统可靠性要求的不断提高，需要利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术，要求设计出高性能、高节能、能适应供水厂复杂环境的恒压供水系统成为必然趋势。

本文首先根据管网和水泵的运行特性曲线，阐明了供水系统的变频调速节能原理;从具体分析了变频恒水压供水的原理及系统的组成结构，提出不同的控制

方案，通过研究和比较，得出结论:变频调速是一种优于调压调速、变极调速、

串级调速、机械调速等的调速方式，是当今国际上一项效益最高、性能最好、应

用最广、最有发展前途的电机调速技术.它集微机控制技术、电力电子技术和电

机传动技术于一体，实现了工业交流电动机的无级调速，具有高效率、宽范围和

高精度等特点的结论。因此本文以采用变频器和PLC 组合构成系统的方式，以

乐山第一水厂160kw和75kw水泵电动机控制系统为对象，逐步阐明如何实现

水压恒定供水和数据传输的.

最后，从分析该厂恒压变频供水的可行性，改造的理论、技术、经济可行性等方面进行多次实验分析:其次，分别从确定变频器的参数，设计变频主电路、

变频电机的运行模式、控制模式及流程。在此基础上，对中小供水厂变频电机的选型、安装、调试和运行各步骤加以详细地阐述。然后归纳和分析了安装运行中的问题和注意事项。通过变频恒压供水系统的试运行，对该系统在实际供水中所取得的节约电耗、恒定压力、保护管网等实际效果进行了总结，指出变频技术在中小供水厂供水领域所取得的成果及应用中的局限性。

关键词PLC,变频器，恒压

一绪论

1.1引言

水是生命之源，人类生存和发展都离不开水。在通常的城市及乡镇供水中，

基本上都是靠供水站的电动机带动离心水泵，产生压力使管网中的自来水流动，

把供水管网中的自来水送给用户。但供水机泵供水的同时，也消耗大量的能量，

如果能在提高供水机泵的效率、确保供水机泵的可靠稳定运行的同时，降低能耗，将具有重要经济意义。

我国供水机泵的特点是数量大、范围广、类型多，在工程规模上也有一定水平，但在技术水平、工程标准以及经济效益指标等方面与国外先进水平相比，还有一定的差距。

随着社会经济的迅速发展，人们对供水质量和供水系统的可靠性要求不断提高。衡量供水质量的重要标准之一是供水压力是否恒定，因为水压恒定于某些工业或特殊用户是非常重要的，如当发生火警时，若供水压力不足或无水供应，不能迅速灭火，会造成更大的经济损失或人员伤亡.但是用户用水量是经常变动的，因此用水和供水之间的不平衡的现象时有发生，并且集中反映在供水的压力上: 用水多而供水少，则供水压力低;用水少而供水多，则供水压力大。保持管网的水压恒定供水，可使供水和用水之间保持平衡，不但提高了供水的产量和质量，也确保了供水生产以及电机运行的安全可靠性11]。

对于大多数采用供水企业来说，传统供水机泵存在日常运行费用太高，供水成本居高不下，单位供水的能耗偏大的问题，寻求供水与能耗之间的最佳性价比，是困扰企业的一个长期问题。目前各供水厂的供水机泵设计按最大扬程与最大流量这一最不利条件设计，水泵大多数时间在设计效率以下运行。导致电动机与水泵之间常常出现大马拉小车问题(如图1.1)。因此，如何解决供水与能耗之间的不平衡，寻求提高供水效率的整体解决方案，是各供水解水企业关心的焦点问题之一。

变频调速技术以其显著的节能效果和稳定可靠的控制方式，在风机、水泵、空气压缩机、制冷压缩机等高能耗设备上广泛应用。利用变频技术与自动控制技术相结合，在中小型供水企业实现恒压供水，不仅能达到比较明显的节能效果，提高供水企业的效率，更能有效保证系统的安全可靠运行.恒水压供水系统采用该系统进行供水可以提高供水系统的稳定性和可靠性，方便地实现供水系统的集中管理与监控;同时可达到良好的节能性，提高供水效率。所以研究设计基于变频调速的恒定水压供水系统(简称变频恒压供水，如图1.2)，对于提高企业效率以及人民的生活水平，同时降低能耗等方面具有重要的现实意义。