基于PLC的住宅小区变频恒压供水系统的设计

摘要

近年来，我国社会经济的不断向前发展，城市建设不断的扩大、优化，城市中各类住宅小区的发展也十分的迅速，这就对小区的基础设施建设提出了新的要求。其中一个非常重要的方面就是关于小区供水系统的建设，特别是人们对供水的质量和供水系统的可靠性、稳定性等方面提出了更高的要求。目前，供水系统中的水泵大部分是采用传统的交流电动机拖动的方式，它只能使水泵机械的在恒速工频下运行。在这种供水方式下，由于用水量发生了变化，供水管网中的管网压力也会随之变化，它完全依赖水泵进行供水，在设计时水泵容量普遍偏大，而且频繁的开、停工作使得水泵负荷突变有损设备的寿命，另外对管网产生较大的水压冲击，再者会使水能源、电能源产生浪费，不能根据水位和管网系统中所需要的水压来即时调控供水系统中实际所需要的用水量。因此，如何能够节能、安全、高品质的供水成为急需要解决的主要问题。在此论文中提出了恒压的供水方式，简单来说，就是当供水系统中的用水需求发生变化时，管网中的实际出口水压保持不变的一种供水方式。其实质在于实现水泵电动机根据用水量的变化（事实上就是管网中的水压变化）自动地对电动机进行起动、停止，从而使管网中的水压始终保持恒定。根据用户的需求来调节供水网的出口压力值，在以前的恒压供水方式中常采用的是气压罐、高位水箱、水塔等设施来完成，如今，随着科技技术的不断提高，利用一些先进设备、技术，比如单片机、PLC、PID调节器、变频器等器件的相互结合组成的控制系统，用来调节水泵的输出流量所实现的恒压供水是目前较合理的一种节能型供水系统。
　　本文针对某城市小区的生活供水要求，设计了一套基于PLC的变频恒压供水自动控制系统。它主要由变频器、PLC、计算机、水泵机组、远程压力表等组成，同时设计了基于组态软件MCGS的远程监控系统。该系统以PLC作为主要的控制设备，并使用计算机对整个供水系统进行远程监控和管理，克服了传统供水方式中普遍存在的可靠性差、效率低、自动化程度不够高等缺点，使整个供水系统节能效果好、可靠性高、使用维护方便，可以获得最佳的运行效果。因此，对该系统的研究设计具有较好的应用前景和推广价值。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．2 国内外的研究现状

1．3 可编程控制器的原理及应用

1．3．1 可编程控制器的发展

1．3．2 可编程控制器的特点

1．3．3 可编程控制器的原理

1．3．4 可编程控制器的应用

1．4 变频器的原理及应用

1．4．1 变频器的发展

1．4．2 变频器的工作原理

1．4．3 变频器的应用

1．5 变频恒压供水系统的特点

1．6 本课题研究的主要内容

第2章 变频恒压供水系统的理论剖析和方案制定

2．1 变频恒压供水系统的理论剖析

2．1．1 供水系统的基本特性

2．1．2 变频调速原理

2．1．3 变频恒压供水系统的节能原理

2．1．4 变频恒压控制的理论模型

2．1．5 变频恒压控制的数学模型

2．2 变频恒压供水系统的控制方案的确定

2．2．1 控制方案的设计与确定

2．2．2 变频恒压供水系统的构成

2．2．3 变频恒压供水系统的控制过程

2．2．4 水泵的切换条件

2．3 本章小结

第3章 变频恒压供水系统的硬件设计

3．1 系统主要设备的选型

3．1．1 可编程控制器的选型

3．1．2 变频器的选型

3．1．3 水泵机组的选型

3．1．4 压力变送器及数显仪的选型

3．2 供水系统主电路分析及设计

3．3 系统控制电路分析及设计

3．4 PLC的I／O接口的分配

3．5 变频器接线及参数的设置

3．6 本章小结

第4章 变频恒压供水系统的软件设计

4．1 系统水泵运行过程及转换条件分析

4．1．1 系统水泵运行过程分析

4．1．2 系统水泵运行状态的转换条件分析

4．2 系统控制程序分析及设计

4．3 PID控制及其控制算法

4．4 PID调节过程分析及参数的设置

4．4．1 PID调节过程分析

4．4．2 PID控制参数的设置

4．5 本章小结

第5章 变频恒压供水系统远程监控的设计

5．1 监控系统结构设计

5．2 MCGS组态软件

5．2．1 MCGS组态软件的整体结构

5．2．2 MCGS工程的组成

5．3 编辑界面

5．3．1 窗口的建立

5．3．2 定义数据对象

5．3．3 编辑画面

5．3．4 对象元件的选择

5．3．5 报警窗口

5．4 MCGS与PLC之间的连接

5．5 本章小结

第6章 结论

6．1 本课题研究总结

6．2 课题存在的问题与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果

附录