恒压供水系统控制 设计报告提纲样本1.doc

恒压供水（供气）电气控制系统的设计 论文提纲摘要 以PLC与变频器控制水泵工况，实现运行可靠、节能、低噪，维护简单，经济实用的恒压供水系统。这个系统能自动控制水泵转速，实时读入管网压力值，与设定值比较，由PID控制算法得出一调节参量，控制调速泵的转速，最终实现恒压供水。文中重点叙述了PLC与变频器的使用，以及PID控制反馈， A/D转换模块的应用，如何实现对管网经济有效地利用。通过编程并提供控制系统硬件和控制软件，经现场使用，通过PLC与变频器对水泵的控制，能很好的实现水泵对不同要求下的实际运用。关键词： 恒压供水；PLC控制；闭环PID Abstract To PLC and inverter control pump operating conditions to achieve reliable operation, energy saving, low noise, easy maintenance, economical and practical pressure water supply system. The system can automatically control the pump speed, real-time read into the pipe network pressure, compared with the set value, obtained by the PID control algorithm an adjustable parameter to control the speed of the pump speed, and ultimately constant pressure water supply. This paper describes the focus of the use of PLC and inverter, and PID feedback control, A / D converter module application, how to achieve cost-effective use of the pipe network. Provided through the program and control system hardware and control software, the field use of the pump through the PLC and inverter control of pump can be a good request for the practical application of differentKey Words：Water Supply；PLC control；Closed-loop PID 1 引言随着人们生活水平的不断提高，人们对用水要求也在不断提升。供水系统成为了国民生产生活中不可缺少的重要一环。传统供水方式占地面积大，水质易污染，基建投资多，而最主要的缺点是水压不能保持恒定，导致部分设备不能正常工作。变频调速技术是一种新型成熟的交流电机无极调速技术，它以其独特优良的控制性能被广泛应用于速度控制领域，特别是供水行业中。由于安全生产和供水质量的特殊需要，对恒压供水压力有着严格的要求，因而变频调速技术得到了更加深入的应用。恒压供水方式技术先进、水压恒定、操作方便、运行可靠、节约电能、自动化程度高。将管网的实际压力经反馈后与给定压力进行比较，当管网压力不足时，变频器增大输出频率，水泵转速加快，供水量增加，迫使管网压力上升。反之水泵转速减慢，供水量减小，管网压力下降，保持恒压供水。 2 恒压供水技术和优点2.1 工作原理变频恒压供水系统以管网水压 (或用户用水流量)为设定参数，通过微机控制变频器的输出频率从而自动调节水泵电机的转速，实现管网水压的闭环调节 (PID)，使供水系统自动恒稳于设定的压力值：即用水量增加时，频率升高，水泵转速加快，供水量相应增大；用水量减少时，频率降低，水泵转速减慢，供水量亦相应减小，这样就保证了供水效率用户对水压和水量的要求，同时达到了提高供水品质和供水效率的目的，“用多少水，供多少水”；采用该设备不需建造高位水箱，水塔，水质无二次污染，是一种理想的现代化建筑供水设备。 2.2 泵节能理论（叙述泵负载曲线、节能理论和变频器技术运用，确定水泵的功率、效率和选型） 图2-2-1 供水系统的基本特征节能理论：一般的供水系统采用调节阀门的大小来控制出水量，而流量却未变，它虽然能满足广大用户的供水要求，但整体来说，还只能算是粗放型的控制，不符合我们国家对于集约型的要求，然而采用变频器恒压控制系统供水则能很好的实现上述要求，它保持阀门大小不变，通过变频的方式调节转速的大小从而实现对水流量的调节。通常而言，功率与转速的立方成正比，流量与转速成正比，损耗功率与流量成正比，变频控制比阀门调节来得更经济节能。2.3 恒压供水的优点 变频恒压供水系统同其它供水方式相比较，除了具有显著的节能效果外，还有以下显而易见的优势： 1、恒压供水技术因采用变频器改变电动机电源频率，而达到调节水泵转速改变水泵出口压力，比靠调节阀门的控制水泵出口压力的方式，具有降低管道阻力大大减少截流损失的效能。 2、由于变量泵工作在变频工况，在其出口流量小于额定流量，泵转速降低，减少了轴承的磨损和发热，延长泵和电动机的机械使用寿命。 3、实现恒压自动控制，不需要操作人员频繁操作，降低了人员的劳动强度，节省了人力。3 自动控制系统的原理 图3-1-1 PLC的PID恒压供水控制 4 电气控制系统设计与实现4.1 电路控制方案 若采用调节水泵开关来控制水流量，虽然能达到要求，但它既繁琐，也不符合我们国家当前推行的集约型社会发展，而采用变频器调节则能得到很好的响应。 图4-1-1 变频器控制方案图当大楼水的需求增大，管网水压无法达到预期，此时远程压力表检测到情况，将水压值反馈到水泵变频控制系统，而后系统频率提升，水泵电动机转速升高，管网水压上升，水流量增大，满足大楼所需用水。相反情况也类似。4.2 系统硬件 图4-2-1 系统硬件图 系统采用压力传感器、PLC和三菱变频器作为中心控制装置，实现所需功能。 来源:输配电设备网安装在管网干线上的压力传感器，用于检测管网的水压，将压力转化为420 mA的电流或者是010V的电压信号，提供给三菱变频器。三菱变频器是水泵电机的控制设备，能按照水压恒定需要将050 Hz的频率信号供给水泵电机，调整其转速，三菱变频器功能强大，即预先编置好的参数集，将使用过程中所需设定的参数数量减小到最小，参数的缺省值依应用宏的选择而不同。系统采用PID控制的应用宏，进行闭环控制。三菱变频器根据恒压时对应的电压设定值与从压力传感器获得的反馈电流信号，利用PID控制宏自动调节，改变频率输出值来调节所控制的水泵电机转速，以保证管网压力恒定要求。4.2.1 控制系统原理图（主电路和控制图、PLC地址分配表） 图4-2-1 主电路 图4-2-2 控制线路图 序号电气符号地址功能 1SA1X0 2SA2X1 3KVX2 4KM1Y0 5KM2Y1 6KM3Y2 7LMY4 8SDY10 9 10 表4-2-3 PLC地址分配表4.2.2 电气设计与选择（主电路电器设计、电器安装特殊要求、电器额度值包括元件清单） 图4-2-4 元件清单 4.3.3 系统接线图 图4-2-1 主电路接线 图4-2-2 控制电源接线4.3 系统软件 图4-3-1 程序框图4.3.1 系统程序（重点分析PID指令及其子程序、A/D模块接口子程序、报警与故障等子程序）梯形图或语句表4.3.2 变频器参数设置 （ 各基本参数和关键参数的说明）Pr1: 上限频率，设定为45Hz左右Pr2：下限频率，设定在5Hz左右Pr13：启动频率，设定在10Hz左右Pr79：运行模式选择，1为AU模式，2为EXT模式4.3.3 人机界面设计 （ 各控制菜单设计说明）4.4 调试（包括通信线连接及下载注意事项）4.4.1 软件仿真4.4.2 实验模拟测试4.4.3 现场调试调试注意事项（逐级调试，即先软件，再硬件；先弱电，再强电；先低压，再高压；先输入，再输出；先开环，再闭环；先电气，再机械。）4 结语（概要本系统的优点，并提出改进设想）致谢参考文献1 冉翔.变频调速技术在恒压供气系统中的应用.J 电气传动自动化, 2009,6（31）:36-492 元友德. PLC、变频器、触摸屏综合应用实训M .北京：中国电力出版社，2004.013 王 建. 三菱变频器入门与典型应用M .北京：中国电力出版社，2004.84 陈 浩.案例解说PLC、触摸屏及变频器综合应用M.北京：中国电力出版社，2008.85 周志敏.变频调速系统 工程设计 参数设置 调试维护M.北京： 电子工业出版社6 xxxxx .J电世界 2009.4：9-10.97 何 超.交流变频调速技术M.北京：北京航空航天大学出版社，2006.8 8 Edgar L.Villarreal and Andrew Dixon. Analysis of a rainwater collection system for domestic water supply in Ringdansen, NorrkOPing, SwedenJ.Building and Environment,Volume 40，Issue 9,SePtember 2005,Pages1174-1184.9 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(l):84-88.10 Chengzhao Zhi,Yisun Zhi.Stable-Pressure Water-Su