摘  要

随着社会的发展，对生产和生活供水的质量要求也越来越高。而供水质量的重要指标之一就是供水压力的相对稳定。为此，本论文紧密结合当前供水现状，设计了一套基于PLC和变频器的恒压供水系统。

变频调速恒压自动控制供水系统由可编程控制器、变频器、水泵机组、压力传感器、工控机、及控制柜等组成。系统采用一台变频器拖动四台电机的运行、启动、调速。其中，三台大电机和一台小电机采用循环使用的方式运行。

在变频调速恒压供水系统中，水泵的启停和工作方式的切换是由PLC来控制的。单台水泵工况的调节是通过变频器实现的。分析水泵的能耗比较图，可以看出，在利用变频器实现调速恒压供水时，当转速降低，流量与转速成正比，功率以转速的三次方下降，这与传统供水方式—阀门节流控制相比，在一定程度上可以减少能量损耗，节能效果明显。

该系统能够对供水系统进行自动控制，并有效的降低能耗，可使系统维持在最佳运行状态，并提高生产管理水平。

关键词：恒压供水；变频调速；可编程控制器；自动控制；节能

Automatic control system of constant press water supply based on converter and PLC

Abstract

With the developement of society,it demands higher and higher water supply quality,both in producing and living. However,one of the important guide lines of the water supply quality is offer the relatively steady water supply hydraulic pressure.Therefor, the paper closely combines actuality of water supply and designs a suit of constant pressure water supply automatic control system based on variable frequency speed-regulating technology and PLC.

The constant pressure water supply automatic control system is made up of PLC,transducer,pump assembling unit,pressure sensor,industrial control computer and console.The system used a transducer to make four electromotors starting,running,and timing. The three high-power electromotors and one low-power electromotors are circulated running.

In the system, water pump’s start & stop and workings switch are controled by PLC.Single water pum’s working condition is adjusted by transducer.After analyzing the figure of energy wasting of pump ,we know when using transducer timing constant water supply, rotate speed lower,flux and rotate speed is direct proportion,the power of electromotor drop three cube of rotate speed. So the energy wasting of constant pressure water supply based on variable frequency speed regulation technology is evident less than the traditional mode is used throttle to supply water.

This water supply system can control automationally,reduce the energy consumption effectively,keep the system in optimum state and improve the standards of production management.

Key words: constant presssure water supply; frequency control;PLC; Automatic control; energy saving

目  录

摘  要I

AbstractII

第一章 引 言4

1.1 变频恒压供水产生的背景及研究意义4

1.2 变频恒压供水系统的国内外研究现状8

1.3 变频恒压供水系统的发展前景9

1.4 课题来源及本文的主要研究内容10

1.4.1 课题来源10

1.4.2 主要研究内容10

第二章 变频恒压供水自动控制系统简介12

2.1 供水系统的基本特性12

2.2 恒压供水系统的基本构成与原理简介13

2.3 变频调速的节能原理14

2.3.1 变频节能14

2.3.2 功率因素补偿节能19

2.3.3 软启动节能19

2.3.4 多泵并联恒压供水节能19

2.4 水泵运行方式的选择21

2.4.1 变频循环方式切换21

2.4.2 变频固定方式切换22

2.5 多泵并联变频恒压供水系统相关问题研究23

2.5.1 变频泵与固定泵容量配比问题23

2.5.2 多泵并联供水系统中电机的供电源切换问题研究24

2.6 变频恒压供水系统的特点26

2.7 本章小结27

第三章 变频恒压供水自动控制系统的总体方案设计28

3.1 变频恒压供水自动控制系统工作原理简述28

3.2 变频恒压供水常用实现方法介绍29

3.2.1 PID控制法29

3.2.2 模糊控制法29

3.2.3 自适应控制法29

3.3 变频恒压供水系统控制方式简介30

3.3.1 全自动变频恒压控制方式30

3.3.2 全自动工频运行方式31

3.4 恒压供水系统总体概况介绍32

3.5 本章小结34

第四章 变频调速恒压供水系统硬件设计35

4.1 功能设定35

4.2 总体结构关系和工作流程的简单介绍36

4.2.1 总体结构关系介绍36

4.2.2 工作流程简介37

4.3 系统硬件设计38

4.3.1 主电路设计38

4.3.2 控制电路设计39

4.3.3 信号检测40

4.3.4 系统工作过程详细分析41

4.4 主要设备选取42

4.4.1 PLC的选取42

4.4.2 变频器的选取43

4.4.3 变送器的选取43

4.5 本章小节44

第五章 变频调速恒压供水系统软件设计45

5.1 变频恒压供水系统中的PID调节45

5.1.1 PID控制算法及特点46

5.1.2 PID参数整定的相关原则49

5.1.3 变频器参数设置及原理分析50

5.2 PLC配置58

5.2.1 S7-200型PLC的特点58

5.2.2 PLC的开关量输入输出点58

5.2.3 PLC在该系统中的功用59

5.2.4 PLC程序设计60

5.3 本章小节61

总结62

参考文献65

附录67

致谢72

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