恒压变频供水控制系统设计毕业设计说明书

1、 2014届毕业设计说明书 恒压变频供水控制系统设计 摘 要近几年我国城市建设发展迅猛，同时在基础设施建设方面提出了跟高的要求。城市高楼居民用水，一直是困扰城市发展的一个难题，供水的可靠性、稳定性和经济+性直接影响这人们的正常工作和生活。随着人们生活方式的变化和生活水平的提高，供水系统的个项性能要求不断提高。利用高效的自动化技术，设计低能耗、高效率、能适应复杂环境的恒压供水系统。本文首先根据管网和水泵的运行特性曲线，阐明了供水系统的变频调速节能原理；具体分析了变频恒水压供水的原理及系统的组成结构，通过研究和比较，得出结论:变频调速是当今国际上一项效益最高、性能最好、应用最广、最有发展前途的电机

2、调速技术。因此本文以采用变频器和plc 组合构成系统的方式，以某居民小区水泵电动机控制系统为对象，逐步阐明如何实现水压恒定供水。通过对本系统i/o点数的统计，得出本系统有15个输出点数，9个输入点数，依据plc选型留有10%的裕量的原则，系统选用了三菱fx2n系列plc。水泵选型时，从流量、功率、扬程三方面进行综合考虑，水泵扬程应是实际扬程的1.11.2倍，本次设计选用了80dl2型号的水泵。变频器选用了fr-f700，可接电机功率为15(kw)，在变频控制过程中，由变频器内部的pid控制方式完成。在程序设计时结合硬件电路，选用顺序功能控制设计方法进行程序设计。程序由gx-developer编

3、写完成，通过mcgs进行该系统的组态设计，最后分析该系统的供水效益，结果显示具有明显的节能效益。 关键词：plc；变频调速；恒压供水；设计；mcgsabstract fast development of city construction in china in recent years, at the same time, in the aspect of infrastructure construction is proposed with high requirements. city high-rise residential water, has always been a di

4、fficulty in urban development, water supply reliability, stability and economy directly affects the normal work and life of people. as people lifestyle changes and improvement of living standards, increasing water supply system of a performance requirements. efficient automation technology is used t

5、o design low power consumption, high efficiency, can adapt to the complex environment of constant pressure water supply system. in this paper, first of all, according to the operation of the pipe network and pump characteristic curve illustrates the principle of frequency control of motor speed and

6、energy saving water supply system; analyzes the composition of the principle of variable frequency constant pressure water supply and system structure, through research and comparison, draw the conclusion: frequency control of motor speed is a benefit is the highest in the world, and the best perfor

7、mance, the most widely used, the most promising motor speed control technology. so this article, in the form of combination of the frequency converter and plc system, with a water pump motor control system in residential area as an object, expounds how to realize the constant pressure water supply g

8、radually. this system for plc output has 15 points, nine input points. based on the principles of type selection of plc, the system selects the mitsubishi fx2n series plc, mitsubishi and dedicated fr - f700 series inverter, the inverter can be a very good drive pump motor startup. in the process of

9、frequency conversion control, performed by frequency converter internal pid control method. when programming combined with hardware circuit, selects the sequential function control design method for program design. programs are written by gx - developer complete, through the mcgs configuration desig

10、n of the system, in the final analysis the system of water supply benefits, results showed that has obvious energy saving efficiency. keywords: plc;frequency control;constant pressure water supply;mcgsiv目 录1 绪论11.1 本课题产生的背景和意义11.2 变频恒压供水的现况11.3 变频供水系统的应用21.4 本人的主要工作22 变频恒压供水的理论分析32.1 水泵的工作原理32.2 供水电

11、机的搭配32.3 离心泵的调节方式42.4 恒压供水系统供水特性分析42.5 水锤效应52.6 供水系统的组成53 恒压变频供水控制系统硬件的设计73.1 恒压变频供水控制系统的设计方案73.2 选择供水设备的原则73.3 供水设备的选择8 3.3.1 水泵的参数计算与型号的选择8 3.3.2 变频器9 3.3.3 压力传感器的选择103.4 plc的选型11 3.4.1 plc选型的基本原则11 3.4.2 输入输出点的统计11 3.4.3 i/o的分配123.5 系统硬件线路设计134 变频恒压供水控制系统软件的设计164.1 plc编程设计方法16 4.1.1 经验设计法16 4.1.2

12、 继电器电路直接转换为梯形图法16 4.1.3 逻辑代数设计方法164.2 编程软件的简单介绍164.3 恒压供水系统程序的设计17 4.3.1 程序流程图17 4.3.2 程序设计185 组态的设计235.1 mcgs软件简介235.2 恒压供水系统的mcgs界面设计23结束语29参考文献30致 谢321 绪论1.1 本课题产生的背景和意义这些年城市建设和城乡结合发展迅速，但市政供水、工业供水，高层建筑供水，居民生活供水在我国一直落后，这种局面严重恶影响我国城市建设的发展和小康社会的发展。电机供水和水塔二次供水时我国传统供水方式，传统供方式是靠建在高处的水塔来储存水的，然后通过水塔的高度形成

13、一个压力差实现供水。传统的电机供水，电网由于电机频繁启动首到很大影响，设备寿命受到影响。水塔供水，修建水塔要占据很大面积且投资成本大，而水长期储存在水塔内，对水质有严重的影响容易受到污染。因传统供水存在各方面的不足，人们开始寻求一种更好的供水方式。恒压变频供水，是随着变频器的发展而兴起的，恒压变频供水的出现，弥补了传统供水个方面的缺陷，给供水方式带来一场变革。在恒压变频供水中，电机运行稳定，占地面积小，电机也不需要电机频繁启动，不会像水塔二次供水一样带来二次污染。这种自动化程度高的供水方式，在生产中有效的提高了劳动者的生产效率，降低了管理难度，在生活中，有效的供水方式，提高了人们的生活质量。明

14、显可以看出恒压变频供水有传统供水方式。在国内恒压变频供水还有很好的发展前景，能带来更高的社会效益。1.2 变频恒压供水的现况变频变频调速技术的发展，促使了恒压变频技术的快速发展，恒压供水在国外已经相当成熟可靠，变频技术也十分先进。在国外有不少变频器生产商，专门针对变频供水研发变频器。日本的samco公司，开发了一种集成的基板具有两种变频方式，固定式和循环式。一台变频器只驱动一台水泵，是国外的主要设计方式。单一驱动这种设计，安全可靠，更加灵活。变频器本身就比较昂贵，采取一对一控制，投资成本很高。在国内做恒压变频供水有不少公司，但在各方面的性能，都很难满足用要求。国内有用plc实现的，也有用单片机

15、实现的，在某些方面落后与国外，主要是因为国内变频技术没国外先进。国内的艾默生和程度希望集团，也专门设计了应用于供水变频器，该变频器把plc和pid集成在一起，这种变频器在安装的时候比较方便。但由于国产变频器技术的限制，该变频器适应于供水量小，而且供水要求较低的地方。随着变频器技术的不断创新、国内科研人员的不断完善，恒压供水一定会有更好的发展前景和更大的发展空间。最终将广泛应用于生产生活中，从而改善人民生活质量，提高人们的生活水平。1.3 变频供水系统的应用在很多行业中都用到了变频恒压供水，大致可分为三类依据适用范围：（1）小型供水系统 工厂，高层建筑，小型加压站都适用该供水系统，适用的原因是，

16、功率小成本低，操作简单。这些场所在国内应用的最多，而用户群比较大。（2）中小型水供水系统中小供水厂、辅助供水厂常常用到此类型系统。此类供水系统，供水能力比较强，一般功率有135kv320kw。由于该种系统对控制要求不是很高，所以一般有国产的变频器控制。（3）大型供水系统大中型城市的供水往往采用的就是这种系统，这种系统供水能力强，供水范围广。供水能力强和供水范围广，使得该系统的能耗大、水泵机组多和需要采用高压供电。这种系统控制要求高，一版采用国外的变频器控制1。1.4 本人的主要工作恒压变频供水主要由plc和变频器控制实现。本次设计中，进行了系统主电路、控制电路设计，首先要对plc进行选型，选型

17、是根据plc的输入输出点数来选择，我们的系统有15个输入点，和9个输出点，所以plc选用了三菱的fx2n系列plc(fx2n-32mr)，变频器选用了三菱变频器系列变频器。程序由gx-developer编写完成，系统组态设计由mcgs设计完成。在控制过程中，电控系统由fx2n完成，变频器完成pid控制。2 变频恒压供水的理论分析2.1 水泵的工作原理水主要由离心泵从深水区抽出地表在送往用户，离心泵的工作示意图如图1所示：水泵在电机的带动下，使泵轴随着电机一起转动，半轴带动叶轮转动，叶轮将水从深水区吸上来达到抽水的效果。详细过程为：液体灌满水泵后，启动时电机带动泵轴转动，泵轴带动叶轮转动，叶轮带

18、动液体流动。液体在离心力的作用下，获得能量往外流动，最后在压力的作用下排出管道。排出管道后，送至用户。图1 离心泵工作示意图2.2 供水电机的搭配电机主要是给水泵通过能量，所以电机的备置取决于供水负载。电动机要尽量在额定负载下运行。电机选择时应注意功率的选择：电动机功率过大，将造成电机长期过载，损坏绝缘层，甚至烧毁电机；电动功率过小，可能出现电机堵死情况，功率过小电机的机械输出功率低，功率因素低和效率低，严重影响用户和电网，还造成较大浪费2。电机功率的选择，负载一定时，负载的功率(kw)，可以通过1计算所需电机功率(kw): （1） 式中，机械效率是，电动机效率是。2.3 离心泵的调节方式（1

19、）变速调节改变水泵的转速n，使水泵的性能发生变化，从而使水泵的工况点发生变化，这种方法称为变速调节。 （2）变径调节叶轮经过车削以后，水泵的性能将按照一定的规律发生变化，从而使水泵的工况点发生改变。我们把车削叶轮改变水泵工况点的方法，称为变径调节。（3）变角调节改变叶片的安装角度可以使水泵的性能发生变化，从而达到改变水泵工况点的目的。这种改变工况点的方式称为水泵的变角调节。（4）节流调节对于出水管路安装闸阀的水泵装置来说，把闸阀关小时，在管路中增加了局部阻力，则管路特性曲线变陡，其工况点就沿着水泵的q-h曲线向左上方移动。闸阀关得越小，增加的阻力越大，流量就变得越小。这种通过关小闸阀来改变水泵

20、工况点的方法，称为节流调节或变阀调节。关小闸阀，管路局部水头损失增加，管路系统特性曲线向左上方移动，水泵工况点也向左上方移动。闸阀关得越小，局部水头损失越大，流量也就越小。由此可见节流调节不仅增加局部水头损失，而且减少了出水量，很不经济。但由于其简便易行，在小型水泵装置和水泵性能试验中应用较多3。2.4 恒压供水系统供水特性分析 本系统的供水特性曲线如图2所示。由图可知，水流量q越大，扬程h月小。在水泵电机转速和供水系统阀门开度不变的情况下，居民用水决定了流量的大小，所也扬程特性去先反应了扬程与流量的关系。水泵转速一定，管阻特性描述的是，阀门开度在某一值，流量与扬程的关系。管组特性反应了水泵克

21、服管壁阻力及水泵系统压力差时，管道中流体流动的变化规律。图2中扬程特性和管阻特性的交点，是系统稳定运行的工作点，在这点供水量与用水量基本处于平衡，这点符合扬程特性，也符合管组特性4。 对整个供水系统而言，最终要达到的目的是，满足用户对水量的需求。流量越大水量也就越大，对系统而言只能对流量进行控制。由此看来，系统的基本控制对象是水的流量。在系统动态情况下，系统供水能力、用户用水量、管道水压大小之间的平衡关系如下： 供水量 用水量时，管道压力变大； 供水量 用水量时，管道压力变小； 供水量 = 用水量时，管道压力不变； 由上面的关系可知，管道的压力变化反应了供水量与用水量之间的关系。由此可以通过压

22、力传感器，取得管道压力变化的参数，压力的变化可以做为控制流量的参变量。通过压力传感器反馈回来的信号，可有效地调节系统供水的压力值5。 图2 供水特性曲线2.5 水锤效应水锤效应是指水泵在起动和停止时，水流冲击管道，产生的一种严重的水击。异步电动机在全压起动时，从静止状态加速到额定转速，水量从零猛增到额定流量。流体不像气体有那么大可压缩性，水量猛增时流体具有动量和一定的可压缩性，极短时间内管道里的水量巨增，水会对管道产生过高的压强。管壁受到巨大压力的撞击，管壁发受力发出噪声，声音就像锤子敲击管道一样，这就称为水锤效应6。水锤效应对供水系统具有极大的破坏性，过高的压强容易引起管道爆裂，在空化时，压

23、强过低可能导致管道瘪塌。除此之外，阀门和其他固定器件也可能因水锤效应而损坏。防止水锤效应的几种措施：（1）采取恒压变频控制技术（2）采取泄压保护技术 （3）采取控制流技术（4）在管道中的峰点，安装可靠的排气阀。2.6 供水系统的组成本系统的主要组成部分是变频器，压力传感器，恒压调控单元，水泵机组和低压电器7。各部分功能如下： （1）变频器，变频器用于接收传感器返回的压力信号，通过pid调节器可以调节电机转速，从而达到调节管网压力和水量的目的。 （2）压力传感器，压力传感器能将得到的压力信号，转变成电信号的形式。 （3）plc，plc对水泵进行切换、控制等。 （4）水泵，实现从低处往高处供水，用

24、来提高水压。（5）低压电器，低压电器与设计外围电路，当控制系统自动运行出现故障时，可以同过人工调节维持系统的运行，以保供水的可靠性。3 恒压变频供水控制系统硬件的设计3.1 恒压变频供水控制系统的设计方案从系统的原理依据来看，系统由五个部分组成，变频器即恒压控制单元；plc，即系统控制单元；敏感器件压力传感器，即信号检测单元；水泵机组，即执行机构；低压电器，即电控单元，有低压继电器，接触器等。这五部分组成了一个完整恒压变频系统8。图3 系统构成框图plc能够很好的是模块化控制，而且通用性强，用户可以灵活的设计适合具体环境的控制系统。由于plc是可编程控制设备，在硬件修改和维护上也十分简便，很多

25、时候只要重新编写程序，就可以改变功能来适应新的硬件电路。plc能在恶劣的环境下稳定运行，所以系统在稳定性和可靠性方面大大提高9。3.2 选择供水设备的原则在供水设备的选择上主要考虑的依据是用户的水量需求，用户量大供水量也就大。有关数据依据统计在表1中。 按照城市居民生活用水标准gb/t 50331-2002，得到我国人均日用水量标准，如表1所示。表1 居民人均日用水量统计表分类拘谨型(l/d)(%)节约型(l/d)(%)一般型(l/d)(%)冲厕3034.83532.14029.1淋浴21.825.332.429.739.628.8洗衣7.328.48.557.89.326.8厨用21.382

26、4.80252329.621.5饮用1.82.121.832.2浇花22.332.885.8卫用22.332.885.8合计86.21100108.95100137.52100 用水规模换算，不同的小区有不同的用户数量，表2是在给定用户量时的用水规模表。表2 供水规模换算表人数拘谨型 ()节约型()一般型 ()45038.8049.0261.8860051.7265.3782.5170060.3476.2796.2680068.9787.16110.01100086.21108.95137.52小区供水的水泵功率计算公式： （2） 式中q是流量，t1时间，=10103kg/m3 。 （3） 式

27、中h是供水高度，g=10m/s2 系统水泵根据以下原则设计： （3）蓄水池的最大容量应大于每小时用户对水的需求量； （4）水泵扬程应是实际供水高度的1.11.2倍10。 （5）水泵最大流量总和应大于实际最供水的最大流量。3.3 供水设备的选择3.3.1 水泵的参数计算与型号的选择 （1）由水泵的设计原则，人均每天的用水量，应以用水情况一般的住户为准。 （2）针对用户人600人的住宅小区设计时，由水泵的设计原则可知，该住宅区一小时内的用户最大的需求量q为82.51(m3/h)。 （3）楼层 高度一般3.5米，那么10层楼为35米，由公式（2）和公式（3） （kg）（kw）根据功率，扬程等要求，本

28、设计中选择80dl2，水泵参数如下表3表3 水泵参数型号流量(m3/h)扬程(m)转速(r/min)电机功率(kw)80dl232.4422900113.3.2 变频器 本系统采用三菱fr-f700系列变频器，适应电机容量15(kw)，图4 变频器端子功能介绍各端子的功能如表4所示。表4 fr-f700端子功能表端子端子功能stf正转起动str反转起动stop起动rh，rm，rl多段速度选择jog电动模式选择rt第二/减速时间选择mrs输出停止res复位au电流输入选择cs瞬停再启动选择sd公共输入端(漏型)pc直流24v电源和外部晶体管公共端接入点10e频率设定电源10频率设定电源2频率设定

29、(电压)4频率设定(电流)1辅助频率设定5频率设定公共端a,b,c异常输出run变频器正在运行su频率到达ol过负荷报警ipf瞬时停电fu频率检测se集电极开路输出公共端fm指示仪表用am模拟信号输出pupu接口3.3.3 压力传感器的选择cyyb-120的参数如表5所示应用范围广，在航空航天、石油化工、科学试验、制冷设备、工程机械、污水处理等液压系统产品中都能选用cyyb-12进行压力检测。cyyb-120几乎所有压力测控领域都可以适应11。主要特点：（1）精度高、稳定性高、工作温度范围大。（2）耐震动、防水、抗冲击、体积小。（3）良好的互换性、抗干扰能力强、标准信号输出。（4）价格低矩有价

30、格优势。表5 cyyb-120的参数参数类型参数值电源电压24v零点输出（20）4.000满量程输出（20）20.000静态精度（20）0.2%f.s灵敏度温度系数0.02%f.s零点温度系数0.02%f.s工作温度-25+85响应时间1ms3.4 plc的选型3.4.1 plc选型的基本原则plc是系统主要的控制元件，plc系统应用设计中，plc选型很重要的一步。目前，国内外生产的plc种类很多，大多都能实现恒压变频供水系统的设计。在plc选型时，应考虑以到下几个方面12。（1）输入输出点的规模要适当，。（2）功能，结构要合理。（3）输入，输出功能及负载能力的选择要正确。（4）要考虑运行环境

31、条件。（5）在设计i/o时应留有10%裕量，确保其有良好的可扩展性。（6）考虑可投入的成本支出3.4.2 输入输出点的统计 本系统设计有15个输入点，9个输出点。输入输出点的统计结果如表6所示。由i/o统计表，表5和plc的选型原则，这次设计选择三菱plc，fx2n-32mrfx2n系列是三菱plc中最先进的系列。有高速处理及可扩展大量满足单个需要的特殊功能模块，灵活性和控制能力强，可扩展到256点。输入点：启动按钮（sb1），停止按钮（sb2），m1工频（sb3），m1变频（sb4），m2工频（sb5），m2变频（sb6），m1工频（sb7），m1变频（sb9），自动手动选择（sb10），手

32、动变频启动（sb16），上限增泵（fu），下限减泵（ol），m1过载检测（s2），m2过载检测（s3），m3过载检测（s4）。输出点数：m1变频（km0），m2工频（km1），m3变频（km2），m4工频（km3），m5变频（km4），m6工频（km5），电机正转（km6），接变频器（km7），报警信号（km8）。表6 i/o统计表 输入器件输出器件编号符号作用编号符号作用1sb1启动按钮1km0m1变频2sb2停止按钮2km1m1工频3fu上限增泵3km2m2变频4ol下限减泵4km3m2工频5s2m1过载检测5km4m3变频6s3m2过载检测6km5m3工频7s4m3过载检测7km6电机正

33、转8sb3m1工频8km7接变频器9sb4m1变频9km8报警信号10sb5m2工频11sb6m2变频12sb7m3工频13sb9 m3变频14sb10自动手动选择15sb16手动变频器启动3.4.3 i/o的分配 根据系统控制要求，我们进行了输入输出点的分配。恒压变频供水系统的分配表如表7所示。根据plc口的分配原则和系统的控制要求以及合理利用i/o口的原则，对系统i/o进行合理的分配。输入分配：x0x7分别分配sb1，sb2，fu，ol，s1，s2，s3，sb3；x10x16分别分配sb4，sb5，sb6，sb7，sb9，sb10，sb16。输出分配：y0y10分别分配km1，km2，km

34、3，km4，km5，km6，km7，km8，表7 i/o分配表i/o地址外接端子作用i/o地址外接端子作用x0sb1启动按钮y0km0m1变频x1sb2停止按钮y1km1m1工频x2fu上限增泵y2km2m2变频x3ol下限减泵y3km3m2工频x4s1m1过载检测y4km4m3变频x5s2m2过载检测y5km5m3工频x6s3m3过载检测y6km6电机正转x7sb3m1工频y7km7接变频器x10sb4m1变频y10km8报警信号x11sb5m2工频x12sb6m2变频x13sb7m3工频x14sb9 m3变频x15sb10自动手动选择x16sb16手动变频器启动3.5 系统硬件线路设计 系

35、统主电路设计如图7所示。 水泵有两种工作模式，一种是在工频下运行，另一种是在变频下运行。km1、 km3、 km5 接触器分别控制着水泵m1、m2、m3工频运行时与电源的通断。km0、 km2 、km4接触器分别控制着水泵m1、m2、 m3 变频运行与电源的通断。图5 主电路 plc接线如图6所示。 图6 主控制电路接线图4 变频恒压供水控制系统软件的设计4.1 plc编程设计方法4.1.1 经验设计法对于有经验的设计者而言，经验设计方法是一种有效的设计方法。设计者在十分熟悉，低压继电器电路控制设计方法的基础上，并且能轻易地理解各种指令功能，凭着经验能够准确地使用各种指令，设计出相应的程序。设

36、计步骤如下： （1）了解输入点有哪些；（2）输入、输出点的统计；（3）选择选择合适plc 并编程；（4）将每个环节的程序，合理的链接起来。经验设计编程方法，这种方法一般只用于很简单的梯形图设计。因为这种设计方法可靠性不高，程序的质量得不到保证，跟设计者的经验有很大关系13。4.1.2 继电器电路直接转换为梯形图法它是直接把电路中继电器接触器翻译成梯形图，设计步骤如下14：（1）将系统的输入点(各种开关和按钮)统计出来并合理的安排。（2）将系统的输出点统计出来，并合理的链接到plc。（3）用梯形图中的软元件，依次把输入输出对应起来。4.1.3 逻辑代数设计方法逻辑代数设计方法，在程序设计中是最常

37、用的一种设计方法。因为该设计容易得出合理的设计方案，并且设计出的系统可靠性高且经济合理15。设计步骤如下（1）首先要了解系统输入与输出之间的关系，才能确定输入输出之间的关系状态表。（2）写出输入输出之间的逻辑表达式。（3）化简逻辑表达式，根据化简出的逻辑表达式进行梯形图设计。4.2 编程软件的简单介绍 gx developer编程软件是一款基于windows的工具软件，是三菱公司开发的专用软件。gx developer功能完善，为程序设计者提供了很大的便利。只要是三菱的plc，都可以通过gx developer来设计程序。该软件工能强大，指令表、梯形图、sfc、st及fb、lable语言程序设

38、计都能在gx developer上实现设计。4.3 恒压供水系统程序的设计 本系统采用顺序控制方法设计程序。该系统整个是进行一个闭环控制，闭环控制有变频器和压力变送器实现。该程序设计的关键，巧妙的利用输入的开关信号和水池信号，来判断系统的工作情况和控制低压器件和变频器等，最后达到控制该系统的要求。工频和变频的切换有plc控制完成16。4.3.1 程序流程图在系统中plc的作用是控制继电器实现工频变频的转换，还有水泵数量的增减。plc的工作流程图如图7所示。图7 程序流程图 系统启动后，系统将自动检测运行模式，手动还是自动。如果是手动模式，工作人员可以根据自己的要求起动相应电机的工作模式，手动运

39、行主要是为了系统在出现故障是还能有效供水。自动运行时，系统将通过传感器和变频器的调节实现自动运行，plc接受到上限频率信号和下限频率信号后，分别执行增泵和减泵程序。4.3.2 程序设计根据流程设计程序如下：自动启动部分：1#泵起动： 起动按钮按下后，系统将自动匹配运行模式。sb7没输入信号，则系统选择自动运行。1#水泵变频起动。如图8所示图8 系统自动启动1#,2#泵起动： 变频器发出上限信号，plc接收到上限信号后，plc控制继电器等低压器件是1#水泵转为工频运行，km1常闭断开，km0常开吸合,同时km3常开吸合2#水泵变频起动。如图9所示。图9 1#泵起动1#泵起动： plc通过下限信号

40、控km3，km0断电，km1常开闭合，1#水泵单独变频运行。如图10所示。图10 1#,2#泵起动1#，2#水泵起动： plc接受到下限信号后关闭km5,km2,开启km3,变频起动2#水泵，如图11所示。图11 1#泵起动1#泵起动： plc接受大下限信号后关闭km3、km0，闭合km1，1#水泵单独变频运行，图12 1#2#水泵起动 通过按钮sb10使变频器启动，如图13所示。手动运行部分图13 1#泵起动 sb2按下后km0断开，计数器开始计时，计时时间到后，1#在变频电源下运行。如图14所示。 图14 手动启动变频器 sb4按下后km0断开，计数器开始计时，计时时间到后，m2在变频电源

41、下运行。如图15所示。图15 m1换变频运行 sb6按下后km0断开，计数器开始计时，计时时间到后，m3在变频电源下运行。如图16所示。 图16 m2切换到变频运行 sb1按下后km0断开，计数器开始计时，计时时间到后，m1在变频电源下运行。如图17所示。图17 m3切换变频运行 sb3按下后km0断开，计数器开始计时，计时时间到后，m2在变频电源下运行。如图18所示。 图18 m1变频运行 sb5按下后km0断开，计数器开始计时，计时时间到后，m3在变频电源下运行。如图19所示。 图19 m2变频运行 热继电器只要一断开系统就就会自动报警。如图20所示。 图20 m3变频运行 一台电机工作状

42、态只能有一种，只要系统中有一台电机，同时打开着工频和变频时，系统报警而且将自动停止。如图21所示。 图21 自动报警 输出继电器y0-y7和y10辅助继电器m1-m9依次控制。如图22所示。 图22 报警控制 图23 输出继电器与辅助继电器 5 组态的设计 5.1 mcgs软件简介 mcgs是基于windows的一套可以快速开发上位机系统的组态软件系统。mcgs是由昆仑通态自动化有限公司开发的，mcgs具有简便的操作、完善的功能、好的可视性、易于维护的特点，该系统可以完成现场数据采集和监测，还可以完成前端数据的处理与控制，与微软的的windows操作系统能够很好的兼容。5.2 恒压供水系统的m

43、cgs界面设计工程的建立步骤： （1）选中文件菜单的“新建工程”。软件自动会在默认目录下生成一个新建工程。默认目录为：根目录：mcgswork新建工程。默认工程名为“工程名x.mce。 （2）将所建工程另存为“变频恒压供水系统”，点击“保存”按钮，工程就创建成功。图24 创建工程制作工程画面步骤：（1）在工作台“用户窗口”下选择“新建窗口”，建立“窗口0”。（2）在用户窗口界面下，选择“窗口0”，选中“窗口属性”。设置窗口属性，将属性窗口中的，窗口名称和窗口标题改为“变频恒压供水系统”，其他不变。设置完窗口属性后界面如图25所示。图25 工程画面窗口 双击变频恒压供水系统或者单击动画组态，进入

44、组态设计界面。 组态设计界面如图26所示。图26 组态设计界面 在图27中的小框是工具箱，变频恒压供水系统所需的元件，都能在工具箱中找到，单击工具箱中的“插入元件”图标，将弹出对象元件库，如图27所示。图27 对象元件库双击对象元件库中的泵对象，将弹出如图28所示窗口。图28 泵对象库元件 元件库中可选择水泵、阀门、管道、按钮等相应元件，设计恒压变频供水系统组态如图29所示。图29 组态系统整体画面 定义数据对象，数据对象的定义主要包括制数据变量的名称，初始值，类型，数值变化范围。在mcgs中的实时数据库中，可对数据对象进行定义。在实时数据库中单击“新增对象”，添加的数据对象双击，弹出数据对象

45、属性设置窗口，对该元件进行属性设置。定义数据对象如图30所示。图30 数据定义 运行策略设计，即编写控制流程。在编写脚本时用的语言，与普通basic语言类似，但在用法上比basic语言简单直观。在策略窗口，单击新建策略，弹出窗口中有多中策略用户策略、循环策略、报警策略、事件策略，热键策略。双击窗口中的循环策略，进入策略组态设计窗口，在该窗口中右击鼠标，选择“新增策略行”。然后在策略工具箱中选择“脚本程序”,并拖如新增策略行，双击策略行进入脚本编辑。如图31所示。图31 脚本编写 变频恒压供水系统模拟工作，变频方式起动1#泵界面如图32所示.图32 变频运行1#泵画面1#泵工频运行，2#泵变频运

46、行界面如图33.图33 1#泵工频，2#变频泵画面1#泵出现故障、2#泵变频运行的组态界面如图34。图34 1#泵发生故障，变频运行2#泵，#3泵工频运行画面结束语总结 本论文针对入住人数在600人左右的小区进行供水系统设计，恒压变频工水系统代替了传统的水塔二次供水。恒压变频供水系统改善了传统供水方式在效率、自动化程度、和可靠性方面的而不足。恒压供水在我们的生产生活中具有非常重要的意义，通过plc和变频器设计的恒压供水系统具有高效率、良好的节能效果、自动调节能力强和可靠性高等优点。在实现了恒压供水后，工作人员减少了频繁的操作工作，提高了供水的效率和质量，减轻了劳动者的劳动强度。plc的可编程性

47、，使得整个系统具有良好的可扩展性。在不同的季节，用户对水的需求也有所不同，这样使得管网压力在不同的季节也有差异，变频器很好的解决了这一问题，变频器可以进行不同压力范围的设置，这样同时节约了水资源和电能。变频恒压供水系统在节约成本、节能，供水质量上都有很大的优势。恒压变频供水时水泵电机在工频方式下启动时，由于启动电流过大会对电网造成很大冲击，所以系统应带有降压启动装置。系统启动时，容易出现水锤效应，防止水锤效应的出现能延长水泵的寿命。展望目前实现供水系统的能还有一定的局限性，通过管网压力的反来控制系统的自动运行。随着科技的不断发展，现场采集的数据，可以同过上位机开发来管理，上位机可以对多种数据，

48、进行集中处理。如果把电流变化、电压变化、功率变化、水压变化、水位变化和流量变化的参数进行综合处理，这样从多方面对供水系统进行调节，使得供水系统在稳定性、可靠性等方面更加完善。随着各方面技术的发展以及网络技术被广泛的应用，与此同时能量却日益紧缺，在这种情况下，变频恒压供水系统的使用肯定会越来越普及，当然对恒压供水控制技术将提出更高的要求。如对系统采用基于gprs 的无线方式进行数据的传输、通过网络对系统进行远程诊断和维护等。另外本文的设计、控制方法完全可以用于恒风压控制，进而实现风机的变频节能，因为风机和水泵的能耗大约占整个电能能耗的三分之一左右。所以变频恒压供水技术在逐渐走向成熟的过程中，仍然

49、有必要对其进行更深入的研究。参考文献1 史国生.电气控制与可编程控制技术m.北京：化学工业出版社，2010.52-60shi guosheng,electrical control and programmable control technologym. bei jing: chemical industry press, 2010.52-602 卢建勤.plc及变频器在恒压变频供水系统中的应用m.北京：电子工业出版社，2009.40-54lu jianqing.plc and inverter in the application of the constant pressure freq

50、uency conversion water supply systemm.bei jing: electronic industry press,2009.40-54 3 姚厚伟.变频器供水系统中的应用与节能m. 北京：航空航天大学出版社，2003.66-74yao houwei. the application of inverter water supply system with energy saving m. beijing: university of aeronautics and astronautics press, 2003.66-744 厉无咎.变频调速恒压供水系统m.

51、 北京：电子工业出版社，2005.23-43li wujiu. frequency conversion velocity modulation constant pressure water supply system m. beijing: electronic industry press, 2005.23-435 廖常初.plc编程及应用m，北京：机械工业出版社，2007.65-70liao changchu. plc programming and application m, beijing: mechanical industry press, 2007.65-706 韩安荣.通

52、用变频器及其应用(第二版)m.北京:北京机械工业出版社，2000.20-22han anrong. general frequency converter and its application (second edition) m. beijing: mechanical industry press, 2000.20-227 陈伯时.陈敏逊，交流调速系统m.北京：机械工业出版社，2002.55-57 chen boshi. chen minxun, ac speed regulation system m. beijing: mechanical industry publishing house, 2002.55-578 陈伯时.电力拖动自动控制系统m.北京：机械工业出版社，200