摘 要随着生活质量的提高，人们对供水的需求量增高。城市供水系统的可靠性，稳定性和经济效率直接影响到城市地区的建设和经济发展，以及居民的正常工作和生活。恒压供水系统的结构由可编程控制器（PLC）、变压器、长压力计、多个抽水机、计算机等设备组成。本文采用变频调速实现恒压供水，相对于传统的控制方法，它具有节省能源、节省资本、调节可控性大、运行可靠稳定的优势。远程传动压力表的水压反馈构成了一个结合泵的连续调节的闭环系统。本文采用了PLC控制的变频调速控水系统，由PLC进行逻辑控制，由变频器实现压力调节。经过PID运算，在压力给定值与测量值的偏差进行处理，改变电动机的转速来调整水泵出水口流量，实现闭环自动调节恒压变量供水。
目录
一、 绪 论 1
（一） 课题背景及意义 1
（二） 国内外发展现状 1
二、 变频恒压供水系统理论分析 2
（一） 供水系统的基本特性 2
（二） 变频恒压控制的理论模型 2
三、 供水系统恒压控制与硬件设计 4
（一） 异步电动机调速方法及选型 4
（二） 供水系统的方案确定 4
（三） 控制系统的硬件设计与选型 5
（四） PLC的选型 6
（五） 系统可靠性措施 8
四、 PLC控制系统的设计 10
（一） 水泵工频/变频运行状态及转换过程分析 10
1. 供水状态及其转换 10
2. 状态转换关系 10
3. 状态转换条件 12
（二） PLC程序设计 12
1. PLC编程语言 13
2. 梯形图语言编程的一般规则 13
（三） 供水系统控制模块的设计 13
1. 系统初始化模块 13
2. 水泵运行与状态转换模块 14
五、 恒压供水系统的PID调节 16
（一） PID控制及其控制算法 16
（二） 恒压供水PID调节过程分析 17
总结 18
参考文献 19
致 谢 20
附录 21
 绪 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072# 
论
课题背景及意义
随着社会经济以及工业化的快速发展提高了水的重要性，人们对水质和供水系统可靠性的需求不断增加。
本文采用变频恒压原理，电气控制技术和自动化控制技术结合来实现变压供水。本文中的变频调速供水系统增加了其系统的可靠性和稳定性，方便于管理和控制系统。
在变压供水系统中使用变压器来修改电动机的电流频率以调节水泵的转速并改变水泵的输出压力。由于水泵以可变频率状态运行并且其输出流速低于标称流速，因此提高了泵和马达的机械寿命。在连续压力下自动控制供水，不需要操作员频繁操作，极大地降低了人们的工作强度，节省了人力和能源消耗。
国内外发展现状
从20世纪70年代开始，国内外许多专家，科学家开始应用供水系统的建模，设计和供水控制系统等技术。由于初始供水系统用于控制继电器回路，它具有基于动臂的控制开关技术，通过手动放置、停止水泵或调节泵阀的出口来实现恒定压力。这个系统是一个复杂的电路，操作比较麻烦，很难保持自动化程度低，它的前景不好。后续增加了plc与监控系统来提高自动化程度。但由于发动机处于恒速，水流量通过调节泵控制阀的输出，大量能量的损失也不是很好的发展前景。速度控制法是通过改变水泵的速度，制动效率，高效率和功率因数以及节能来调节水的流率，被广泛使用。
变频恒压供水系统理论分析
供水系统的基本特性
供水和工作点的系统的基本特征是基于所述阀系统打开所述水供给管保持不变，这表明将F下给定的速度和H泵的流量（以下事实Q）两端之间，如图1所示，Q流量越大，阀头高度越低H.由于阀门开度和泵速保持不变，流量主要取决于用户的耗水量。因此反映了头H和流动管道字符的耐水性的流量Q之间的关系的头特性是基于所述泵的恒定速度，这表明所述头部和所述阀的开口之间的流量比是特定的特征H.管阻力反映了这样的事实，即泵功率用于克服水位和泵送系统中的压力差的变化以及管中流体的流动阻力。该图示出了在阀的相同开口下，输送机H的头部越高，流量阀开度Q的变化有效地改变了特定电梯的供水能力。供水系统不仅满足水头特征，而且满足防水特性，系统不断运行。


图1供水系统的基本特性
变频恒压控制的理论模型
变频恒压是以控制系统接管供水管网的供水作为控制目标，在供水压力的调控下实现主排气管网的供水压力。 因而在一段时间内，恒定压力的目的是将供应电源压力维持在规定的供应压力。


图2 变频恒压控制原理图
如图2所示，在系统运行期间，若实际供水压力小于预期压力，变频控制系统将实现正压差，计算并转换为计算增加值。通过将该值加到单位变频的当前输出功率，该单位的单位变频频率将减小，以减小实际供水压力和设定压力之间的差值。对于之前的转换频率，频率增加导致泵送单元的转速增加，从而加大了实际供水压力，这是操作中的重复操作，直到有效压力和设定压力相等为止。若在操作过程中供给的实际压力比预期的压力低，单位的转换频率的输出的频率将降低，该单元的旋转速度将会降低，并在供水中的实际压力将也减少了。最终调整结果是等于实际和建立压力的压力。
供水系统恒压控制与硬件设计
异步电动机调速方法及选型
速度控制始终可以提供高质量的水，低能耗和高效率，延长设备寿命，并提高系统安全性。为了通过速度控制提供恒压水，必须通过三维电机连接轴来控制泵速来驱动泵，这样泵速控制对于逐步调节电机速度变得尤为重要。
由三相异步电动机的转速公式：


在该模型中，同步电动机转速（r/min）；
电机转子转速n异步，（r/min）；
带异步电动机的P对数；
异步电动机的定子电压F的频率，即电源的频率；
s —转速差，

单供水系统的方案确定
流动模式
控制水压传输速度的最佳方法是加速水系统。速度是可变速率，目前有广泛的益处，如带宽，速度准确度，速度动态响应，运行效率高，高功率因数，操作方便，容易操作，其它设备连接良好的显示功能及能源效率。
泵模式
将多个泵组合而不是一个或两个大型泵可在不增加投资的情况下提供水，但具有多种优势：首先，它相对节能，每个泵工作效率更高，持续时间更长。降低运营成本，其次，当泵发生故障时，水的可靠性通常不会影响系统的供水，相对而言易于更换和维修；第三，小型泵的启动电流小，不需要增加其供电能力；第四，逆变器的容量应分配给单个泵用以减少投资。为了能降低能耗，采用小型流量泵来维持正常运行时的泄漏和水压。供水系统如下图所示。箭头1为水位上限检测，箭头2为水位下限检测，3为闸阀，4为止回阀，5为压力检测。

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