PLC控制的变频调速恒压供水系统程序

摘  要
传统的供水系统存在着占地面积大、建设费用高、管理维护复杂困难、供水质量低下等缺点和不足。为了解决这些问题，本文采用 控制技术和变频调速技术相结合的方法来研究恒压供水系统，该系统与现场液位传感器、压力传感器一起组成了两个独立的闭环控制子系统。设计好的系统每天24小时不间断按预先设定的水压恒定地向城市供水，保证了水厂的不间断生产。
通过该项目的研制和应用，不仅能够节约宝贵的水、电资源，降低了生产成本，减少设备维护，降低维修成本；而且提高了整个水厂的生产调度管理水平，减轻工人劳动强度，有效的提高了生产率。
关键字：恒压供水， 控制，变频器，
 
 
ABSTRACT
Traditional water supply system has the shortages including occupying wide surface area、high expenses、management complex and difficult、water pollution again, and so on. In order to solve these problems, this paper combines   control technology and transducer technology to research constant pressure water supply system. Two independent sub-systems are irrespectively built with water place sensor and pressure sensor. The finished system can fulfill constantly supplying water to city day and night according to the water pressure given to assure the continuously produce.
With the research and use of this project, we can save large sum of precious water、electrical source, and decrease the produce price, reduce device management and lessen repair price. Moreover, this system also can improve the lever of produce and management, lighten the work’s strength, and increase the productivity.

Key Words: constant water supply system,  control transducer, 

 
目  录
第1章  绪论 1
1.1  采用恒压供水系统的目的和意义[1、2、7、9] 1
1.2  恒压供水的特点 1
1.2.1  恒压供水方式讨论 1
1.2.2  恒压供水的实现 2
1.3  现行高楼供水的模式[19] 2
1.3.1  恒速泵供水 2
1.3.2  高位水箱供水 2
1.3.3  气压罐供水 3
1.4  毕业设计的主要任务 3
第2章  变频调速恒压供水分析 4
2.1  变频恒压供水的工艺调节过程介绍[6] 4
2.2 调速系统的构建[25-29] 4
2.2.1  调速原理 4
2.2.2  恒压供水系统的组成 5
2.2.3  调节系统的计算方法[12、13] 5
2.2.4 变频恒压供水频率变化分析 7
2.3  节能分析[3] 8
2.3.1  水泵的基本参数和特性[14-18，36，37] 8
2.3.2  水泵调速运行的节能原理 11
第3章  恒压供水系统 13
3.1  系统概述[31] 13
3.2  控制系统的组成 13
3.2.1  供水系统的组成 13
3.2.2  系统功能说明 13
3.3  恒压供水系统的机理及调速泵的调速原理 14
3.3.1  恒压供水系统的工作原理 14
3.3.2  调速泵系统构成 14
3.4  变频器[6] 14
3.4.1  变频器输入输出接口 14
3.4.2  变频器外围设备的选择及保养 15
3.5 变频调速恒压供水系统的特点 16
第4章  可编程控制器PLC 17
4.1   的定义[20-22] 17
4.2   的发展阶段及发展方向 17
4.3   的特点与应用领域 18
4.3.1  可编程序控制器的特点 18
4.3.2  可编程序控制器与继电器控制系统的比较 19
4.3.3  可编程序控制器的应用领域 19
4.3.4   在现代自动控制系统应用中所面临的问题 20
4.4  我国常用 的性能比较研究 20
4.4.1   的一般结构 20
4.4.2   基本工作原理 22
4.5  我国常用 的性能特点 23
4.5.1  SIMATIC S7系列  [24] 23
4.5.2  S7-200系列可编程序控制器 23
4.5.3   控制系统设计内容 24
4.5.4   控制系统设计步骤 24
4.5.5   控制系统的硬件设计 25
4.6   控制系统的软件设计 26
4.6.1   软件设计概述 26
4.6.2  软件设计 27
4.6.3   程序设计的常用方法 28
4.6.4   程序设计步骤 29
第5章  PLC控制系统的设计 31
5.1 概述 31
5.2   输入输出 分配 31
5.2.1  输入口 31
5.2.2  输出口 31
5.2.3 辅助触点 31
5.3   控制系统功能介绍 32
5.4  恒压供水系统 的流程图 33
5.5   控制系统的可靠性及应用程序设计 34
5.5.1   程序的优化设计 34
5.5.2  应用程序的设计 35
5.5.3  故障检测程序的设计 37
第6章  系统调试 38
6.1  变频器关键参数的设定 38
6.2   的调试 38
致  谢 43
附录  PLC程序 44

随着社会经济的飞速发展，城市建设规模的不断扩大，人口的增多以及人们生活水平的不断提高，对城市供水的数量、质量、稳定性提出了越来越高的要求。我国中小城市水厂尤其是老水厂自动控制系统配置相对落后，机组的控制主要依赖值班人员的手工操作。控制过程繁琐，而且手动控制无法对供水管网的压力和水位变化及时做出恰当的反应。为了保证供水，机组通常处于超压状态运行，不但效率低、耗电量大，而且城市管网长期处于超压运行状态，曝损也十分严重[7]。本文从我国中小城市供水厂的现状出发，设计了一套基于 的变频调速恒压供水系统。

恒压供水的特点
    恒压供水是指用户段不管用水量大小，总保持管网水压基本恒定，这样，既可满足各部位的用户对水的需求，又不使电动机空转，造成电能的浪费。

变频恒压供水的工艺调节过程介绍
泵组的切换开始时，若硬件、软件皆无备用（两者同时有效时硬件优先），1＃泵变频启动，转速从 开始随频率上升，如变频器频率到达 ，而此时水压还在下限值，延时一段时间（由 内部时间继电器控制，目的是避免由于干扰而引起误动作）后，1＃泵切换至工频运行，同时变频器频率由 滑停至 ，2＃泵变频启动，如水压仍不满足，则依次启动3＃、4＃泵；若开始时1＃泵备用，则直接启2＃变频，转速从０开始随频率上升，如变频器频率到达 ，而此时水压还在下限值，延时一段时间后，2＃泵切换至工频运行，同时变频器频率由 滑停至 ，3＃泵变频启动，如水压仍不满足，则启动4＃泵；若1＃、2＃泵都备用，则直接启3＃变频，具体泵的切换过程与上述类同。
同样，如水压在上限值，若３台泵（假设为1＃、2＃和3＃）运行时，3＃泵变频运行降到  ，此时水压仍处于上限值，则延时一段时间后使1＃泵停止，3＃泵变频器频率从  迅速上升，若此后水压仍处于上限值，则延时一段时间后使2＃泵停止。这样的切换过程，有效地减少泵的频繁启停，同时在实际管网对水压波动做出反应之前，由变频器迅速调节，使水压平稳过渡。以往的变频恒压供水系统在水压高时，通常是采用停变频泵，再将变频器以工频运行方式切换到正在以工频运行的泵上进行调节。这种切换的方式，理论上要比直接切工频的方式先进，但其容易引起泵组的频繁启停，从而减少设备的使用寿命。而我们这次的设计的系统中，要求直接停工频泵，同时由变频器迅速调节，只要参数设置合适，即可实现泵组的无冲击切换，使水压过渡平稳，有效的防止水压的大范围波动及水压太低时的短时缺水现象，提高供水品质。

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