恒压供水双水箱水位PLC控制系统与监控系统的设计.doc

专业文献综述恒压供水双水箱水位plc控制系统与监控系统的设计题 目:姓 名:学 院: 工学院 专 业: 农业电气化与自动化 班 级: 学 号: 指导教师: 职称: 讲师 恒压供水plc控制系统的设计 摘要：基于plc的变频调速恒压控制是现代供水控制系统的主要方式，它采用plc 进行逻辑控制，采用带pid 功能的变频器进行压力调节，系统存在工作可靠，使用方便，压力稳定，无冲击等优越性。设备运行时,压力传感器不断将管网水压信号变换成电信号送入plc,经plc运算处理后,获得最佳控制参数,通过变频器和继电器控制元件自动调整水泵机组高效率地运行。供水系统的监控主要包括水泵的自动启停控制、供水压力的测量与调节、系统水处理设备运转的监视、控制、故障及异常状况的报警等。关键词：可编程控制器；恒压；变频；压力传感器the design of constant pressure water supply plc control system abstract：the frequency control and constant pressure control based on plc is a main way of the modern water supply control system. it adopts plc logic control, and transducer with pid function to adjust the pressure, which presents many advantages, such as high reliability, convenience in use, stability in pressure，and without impact. when the equipment on-the-fly, pressure gauge without intermission translates the pipe network hydraulic pressure signal to electrical signal enter microcomputer, and through microcomputer arithmetic processing, obtains optimal control parameter. the dam press beforehand made up software program came satisfaction self governing oblige，namely on the basis of high or low-water signal came control radial diffuser influent valves switch, and proceed overfull and low waters grade from water tank and pond back of the monitor prime include radial diffuser automatism open cease dam , water level flow, man metric measuring and regulate use water flow, displacement measure .key words: plc；constant；transducer；pressure sensor 引言：一般为了满足可靠安全的供水，在供水系统中都会采用“提升”水压的方法来达到目的。以前大多采用传统的水塔、高位水箱，或气压罐式增压设备，但它们都必须由水泵以高出实际用水高度的压力来“提升”水量，其结果增大了水泵的轴功率和能量损耗。而目前较为流行的恒压供水调速系统能够实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求。新型供水方式与过去的水塔或高位水箱以及气压供水方式相比，不论是设备的投资，运行的经济性，还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有无法比拟的优势。在短短的几年内，调速恒压供水系统经历了一个逐步完善的发展过程。1 恒压供水系统的构成及特点 1.1 恒压供水系统的构成 恒压供水泵站一般需要多台水泵及电机，这比单台水泵及电机系统更节能可靠。配单台电机及水泵时，它们的功率必须足够的大，在用水量少时开一台大电机肯定是浪费的电机选小了用水量大时供水会不足。而且水泵与电机都有维修的时候，备用设备是必要的。恒压供水的主要目标是保持管网水压的恒定，水泵电机的转速要跟随用水量的变化而变化，这就要用变频器为水泵电机供电。这也有两种配置方案，一是为每台水泵电机配一台变频器，这当然方便，电机与变频器间不须切换，但购变频器的费用较高。另一种方案是数台电机配一台变频器，变频器与电机间可以切换，供水运行时，一台水泵变频运行。其余水泵工频运行，以满足不同用水量的需求。plc送水水箱1水箱2变频器工频/变频切换电路1号泵2号泵3号泵压力罐压力传感器调节器调节器 图为恒压供水系统构成示意图。图中压力传感器用于检测管网中的水压，常装设在泵站的出水口。当用水量大时，水压降低。用水量小时，水压升高。水压传感器将水压的变化转变为电流或电压的变化送给调节器。调节器是一种电子装置，在系统中完成以下几种功能：(1) 设定水管压力的给定值。恒压供水水压的高低依需要设定。供水距离越远，用水地点越高，系统所需供水压力越大。给定值即是系统正常工作时的恒压值。另外有些供水系统可能有多种用水目的，如将生活用水与消防用水共用一个泵站，水压的设定值可能不止一个，一般消防用水的水压要高一些。量进行设定，也有的调节器以模拟量方式设定。(2)接收传感器送来的管网水压的实测值。管网实测水压回送到泵站控制装置成为反馈，调节器是反馈的接收点。 (3)根据结定值与实测值的综合，依一定的调节规律发出系统调节信号。调节器接收了水压的实测反馈信号后，将它与结定值比较，得到给定值与实测值之差。如给定位大于实际值，说明系统水压低于理想水压，要加大水泵电机的转速如水压高于理想水压，要降低水泵电机的转速。这些都由调节器的输出信号控制。为了实现调节的快速性与系统的稳定性，调节器工作中还有个调节规律问题，传统调节器的调节规律多是比例-积分-微分调节，俗称pid调节器。调节器的调节参数，如p、i、d参数均是可以由使用者设定的。pid调节过程视调节器的内部构成有数字式调节及模拟量调节两类，以微计算机为核心的调节器多为数字式调节。1.2恒压供水的特点节能，可以实现节电20%-40%，能实现绿色用电。占地面积小，投入少，效率高。配置灵活，自动化程度高，功能齐全，灵活可靠。运行合理，由于是软起和软停，不但可以消除水锤效应，而且电机轴上的平均扭矩和磨损减小，减少了维修量和维修费用，并且水泵的寿命大大提高。由于变频恒压调速直接从水源供水，减少了原有供水方式的二次污染，防止了很多传染疾病的传染源头。通过通信控制，可以实现无人值守，节约了人力物力。 2 恒压供水的工作原理 泵站供水的压力以满足管网中压力最不利点的压力损失p和流量q之间存在着如下关系：p=kq2；式中k一般为系数设pl为压力最不利点所需的最低压力，则泵站出口总管压力p应按下式关系供水，则可满足用水的要求压力值，又有最佳的节能效果。p=pl+p=pl+kq2因此供水系统的设定压力应该根据流量的变化而不断修正设定值，这种恒压供水技术称为变量恒压供水，即供水系统最不利点的供水压力为恒值而泵站出口总管压力连续可调。典型的自动恒压供水系统的结构框图如图所示：系统具有控制水泵出口总管压力恒定、变流量供水功能，系统通过安装在出水总管上的压力传感器，实时将压力、流量非电量信号转换为电信号，输入至可编程控制器(plc)的输入模块，信号经cpu运算处理后与设定的信号进行比较运算，得出最佳的运行工况参数，由系统的输出模块输出逻辑控制指令和变频器的频率设定值，控制泵站投运水泵的台数及变量泵的运行工况，并实现对每台水泵的调节控制。3 系统程序设计系统的控制功能主要通过软件实现结合泵站的控制要求，为了恒定水压，在水压降落时要升高变频器的输出频率，且在一台泵工作不能满足恒压要求时，需启动第二台泵或第三台泵。判断需启动新泵的标准是变频器的输出频率达到设定的上限值。这一功能可通过比较指令实现。为了判断变频器工作频率达上限值的确实性，应滤去偶然的频率波动引起的频率达到上限情况，在程序中考虑采取时间滤波。系统程序设计流程图：开始自动工作？手动工频工作水箱1供水水？水箱1供水程序初始化水箱2供水程序初始化供电故障蓄水池水位过低吗？ 紧急停车 已有一台 泵工作？ 压力不到设定值, 频率达到上限？压力到设定值，频率达到下限？nynnnnnnyyyyyyy将变频运行的泵从变频器上切除，并变频启动下一台泵将变频运行的泵从变频器上切除，并将上一台工频运行的泵接到变频器上变频启动m1泵加压泵是否过载？结束停止否？nnn结论：通过本系统的设计，对plc的特点有了深入的了解。恒压供水控制系统利用了plc的特点，对按钮、变频器、开关等其他一些输入输出点进行控制，实现了供水水泵组切换的自动化。此外，plc 可以重复使用，降低了测试经费。它的灵活性、操作方便性也方便测试者随时输入、调试和修改控制程序。plc 又设有串行接口，方便地与计算机进行连接，组成测控系统，给系统的维护和使用。参考文献：1廖常出. plc编程及应用m.北京:机械工业出版社,2004.2张扣宝.基于plc和变频器控制的恒压供水系统设计j.电气技术应用, 2007,(6). 3戴仙金.西门子s7-200系列plc应用与开发m.北京：中国水利水电出版社2007,(4).4王树主.变频调速系统设计与应用m.机械工业出版社, 2006.5张万钟.可编程控制器入门与应用m.中国电力出版社, 2006.6彭增良.可编程控制器与变频器连接时应注意的问题j.国内外机电一体化技术, 2003,01(6).7崔金贵.变频调速恒压供水在建筑给水应用的理论探讨j.兰州铁道学院学报，2000,01(1).8乔维德.模糊神经网络在plc恒压供水控制系统中的应用j.电气传动自动化,2007,29(2).9international journal of electrical engineering education, apr 2002 by cheded, l, al-mulla, maan 10 grasselli u. parise g. prudenzi a. reliability optimiza