毕业论文：PLC供水系统设计李林 ㊣ 精品文档 值得下载

器已工作在最低速信号有效，这时压力上限信号如仍出现，首先将工频运行的泵停掉，以减少供水量。

当上述两个信号仍存在时，再停掉台工频运行的电机，直到最后台泵用主频器恒压供水。

另外，控制系统设两台泵为组，每台泵的电机累计运行时间可显示，小时轮换次，既保证供水系统有备用泵，又保证系统的泵有相同的运行时间，确保了泵的可靠寿命。

电路组成及工作原理电路元件选择与计算系统包括个电源单元个单元个上位机联结单元，还有单元和单元。

上位机采用研华工控机公司组态软件，上位机联结单元通过适配器与之通讯。

工控机对整个系统进行监控，显示器显示了整个加压系统结构各个阀门与水泵的实时状态读出各个水压及流量阀门的开度水池水位等参数，并有各种报警实时显示和故障记录。

系统既有模拟量输入，也有开关量输入。

模拟量通过模块输入，共个通道。

各有个点。

电控系统的主电路图三台电机分别为。

接触器分别控制电机的供频运行接触器分别控制电机的变频运行分别为三台水泵电机的过载保护的热继电器，分别为变频器和三台水泵电机主电路的隔离开关为主电路的熔断器为通用变频器。

电控系统控制的电路图为手动自动转换开关，打在的位置时候为手动控制状态打在的位置时候为自动控制状态在手动运行时，可用按钮控制三台电机的起停和电磁阀的通断自动运行时，系统在程序控制下运行。

外部设备接线图首先选择利用的输入继电器输出继电器以及内部继电器，确定本设计方案所包括的仪器仪表。

即台富士系列两台水泵台富士变频器台压力传感器台系列调节器若干个空气开关断路器中间继电器等。

根据接线原理图如图所示，进行详细接线，并参考系列可编程控制器得参考手册，对输入输出端子进行定义。

水泵的输出特性既决定于水泵的种类，也随供水管网系统的阻力特性曲线不同而不同。

离心式水泵的特性公式如下式中，为水泵的功耗为使用工况点的水泵流量为使用工况点的扬程为输出介质常数η为使用工况点的泵效率。

图离心水泵的曲线图给出了离心式水泵的曲线，可见，在水泵的工作过程中，在等于原设计工况点时效率最高，偏离这个工况点在两点间效率就会降低。

根据水泵理论的相似定律，当水泵的转速发生变化时，它的扬程流量及水泵功率也随之变化，它们之间的关系可以表示为流量与转速的次方成正比扬程与转速的平方成正比水泵功率与转速的立方成正比。

图供水管网的曲线供水管网的曲线如图所示。

管网装置特性可根据闸阀全开时测得的各种数据由式求得。

其中为水泵的进出口水位高度差，其大小与流量无关为供水管路的阻力系数。

管网特性曲线与泵特性曲线之交点即为泵的正常使用工况点。

⒉变频恒压供水系统的设计与实现变频恒压供水系统的核心在于使用台或几台变频器对供水系统的水泵进行变频控制，使供水水泵尽量工作在最佳效率状态。

变频恒压供水系统的节能原理图供水流量变化时的曲线在图中，水泵额定运行时的工况点是泵的特性曲线与管路阻力曲线的交点。

传统的利用阀门控制的水泵，由于要减小流量，关小阀门，使阀门的摩擦阻力变大，阻力曲线从转移到，扬程则从升到，流量从减小到，运行工况点从点转移到点。

而调速控制水泵时，阀门没有开关变化，因此阻力曲线不变。

为使流量改变，需要改变水泵的转速。

如果把速度从降到，特性曲线也从转移到。

此时，运行工况点从点转移到点，扬程从下降到，流量从减小到。

根据公式求出，运行时，在点水泵的功耗为，点水泵的功耗为，两者的差值为。

也就是说，用阀门控制水泵流量时，有功率被浪费掉了，并且这个损耗随着阀门的关小而增加。

系统构成与控制方式选择针对给定的条件进行系统设计，由于各泵容量相等，可只用个变频器，额定功率稍大于或等于泵的额定功率。

由于变频器的价格较高，因此不建议使用变频器的双余度备份，但可在保护和故障容错中做定投资，以更好地保证系统安全稳定运行。

对于专用变频器，由压力传感器检测到的管网压力直接送入变频器中的调节器输入口对微处理器包括设定水管水压的给定值接受传感器送来得管网水压的实测值根据给定值与实测值的综合依定的调接规律发出的系统调接信号等功能。

调节器的输出信号般是模拟信号，变化的电流信号或间变化的电压信号。

信号的量值与前边的提到的差值成正比例，用于驱动执行器设备工作。

在变频器恒压供水系统中，执行设备就是变频器。

用代替调节器，其控制性能和精度大大提高了，因此，作为恒压供水系统的主要控制器，其主要任务就是代替调节器实现水压给定值与反馈值的综合与调节工作，实现数字调节它还控制水泵的运行与切换，在多泵组恒压供水泵站中，为了使设备均匀的磨损，水泵及电机是轮换的工作。

如规定和变频器相连接的泵为主泵主泵也是轮流担任的，主泵在运行时达到最高频时，须增加台工频泵投入运行。

则是泵组管理的执行设备。

同时还是变频器的驱动控制。

恒压供水泵站中变频器常常采用模拟量控制方式，这需采用的模拟量控制模块，该模块的模拟量输入端子接受到传感器送来的模拟信号，输出端送出经给定值与反馈值比较并经处理后得出的模拟量信号，并依此信号的变化改变变频器的输出频率。

另外，泵站的其他控制逻辑也由承担。

对于实际系统来说，四台等容量的供水泵并不是特别合理。

在选取水泵时，应考虑在几乎所有工况下都能使工作中的水泵处于高效率工作区间，因此，在夜间或需水量非常少的工况下工作的水泵可选个比其他容量都小的。

同时，如果该系统是针对实际供水而设计的话，则应该同时考虑楼宇泵房中所需要的另两种泵深井泵与污水泵，显然那样的话系统会比现在的复杂些。

主要由于绝大多数城市都不允许直接从市政管网吸水，因此采用变频调速恒压供水方式时仍然需要设置调节水池。

在调节池中应安装液深传感器以检测液面高度。

当水池液面下降到定高度时，为了保证消防用水，就需停止水泵运行，这个高度就是消防水位。

只有当水池液面达到设定水位时才能恢复正常供水。

测试与性能分析恒压供水的起动与停机在水泵出口母管处装设压力变送器和流量变送器，将压力和流量信号送入控制器，控制器将接收到的信号进行比较运算，并发出指令，对变频器进行控制。

如果检测得管网压力大于设定值，则系统不起动，当管网压力小于设定值时，系统起动。

变频器带泵软起动，此时泵处于变频调速运行状态，变频器根据收到的信号随时调整水泵的转速。

当泵达到额定转速仍不能满足水压值要求时，则该水泵自动切换到工频状态下运行，变频器则控制水泵，使之软起动并运行。

依此类推，直到管网压力满足压力设定要求。

在用水高峰过后，由于投入多台泵而使管网压力超过设定值，系统依据先投先停的原则，依次停止泵，泵，。

先投先停可以实现对多台泵的平均使用，有利于延长泵的使用寿命。

对于所有泵的起停控制，完全由管网压力决定。

休眠控制在夜间用水量非常少的情况下，为了节能，可以设置可以使水泵暂停工作的休眠状态。

在管网压力允许的条件下，当变频器输出频率低于下限频率时，变频器停止输出。

当管网压力小于下限设定时，再唤醒变频器使之重新开始工作。

⒊实际系统的设计实际系统中应考虑的其他因素污水泵控制般泵房都漏水，因此有集污池。

在集污池中安装液位控制器，当污水池液面达到排污高度时，自动起动排污泵，排完污水后自动停止排污泵。

管网水压控制点的选择在本文设计的系统中，为了减少成本及增加可靠性而采用了泵口恒压方式，只能对由水量变化而引起的水泵剩余扬程进行监控，它不包含管网阻力下降而产生的剩余扬程若采用最不利点恒压控制方法，则水泵的调速幅度同时决定于上述两个变化因素，使水泵调速后的扬程与管网阻力特性曲线更好地符合，以获得最佳的节能效果。

在实际工程中，较现实的做法是在条件允许的情况下，尽可能将压力控制点靠近最不利点。

抗干扰问题为保证系统可靠运行，在电气连接上应注意采取抗干扰措施交流电源侧可采用低通滤波，以防止来自电网的干扰。

器件的直流电源输入端跨接电容滤波。

处理好点多点接地，数字地和模拟地分开等问题。

信号线选用带屏蔽的双绞线电源线与信号线不平行布设，弱电强电分开。

④模拟信号采样后，采用中值数字滤波，增加抗干扰能力。

在硬件设计中，增加看门狗电路软件设计中采取了指令冗余，软件陷阱等保护措施。

当系统出现故障时，能自动声光报警，可转手动操作。

故障时的问题对整个系统来说，不仅需要实现自动调节水泵转速和软起动的功能，电机应有过载短路过压缺相欠压过热等保护功能，对于供水管路出现的问题也应该有所识别，在故障不严重的情况下应能继续运行，并对故障作出报警。

对于调节池缺水的情况，可通过液深传感器检测，立刻停止水泵运行。

当水池水位达到运行水位时，自动恢复水泵运行。

在管网出现漏水问题及管道阀门损坏不出水少出水问题时，水泵运行会出现不出水或水压达不到设定值的情况。

在这种情况持续个设定的时间之后，认定为管网缺水，系统发出故障报警信号，并提示及时进行系统检修。

在运行过程中，若变频器出现突然故障时，当前运行的变频泵应自动切换至工频状态继续运行，同时发出故障报警信号若水泵电机出现故障，应及时切除有故障的水泵并发出报警信号，同时将闲置的水泵投入系统中运行。

综上所述，采用自动化程度较高的变频恒压供水系统，不仅能够最大程度地提高整个系统效率延长系统寿命节约能源，而且灵活性较好，能构成复杂的功能强大的供水系统。

恒压供水控制系统的优点采用变频恒压供水，消除了主管网压力波动，保证了供水质量，而且节能效果明显，并延长了主管网及其阀门的使用寿命。

用稳压减压阀经济地解决了不同用水压力的问题。

拓宽运用变频恒压控制原理，较好地解决了加压泵房与抽水泵房的远程通讯总是并达到异地连锁控制的目的。

在抽水泵房设置连续液位显示，并将信号传与，防止泵缺水烧坏电机，设定的取水位置，确保水的质量。

电机既有电机保护器，又有软起动器，克服了起动时的大电流冲击，相对延长了电机制使用寿命。

由于采用控制的压力自动控制，可以实现无人远程操作，系统的预留有接口，可与公司总调度室计算机网络进行连接。

通过采用变频器控制，可在不同季节节假日日夜及上下班等全面调控水量。

结束语经过两个多月的学习与努力，我终于完成了自动控制供水系统。

回顾这充实而有富有挑战性的学习与实践过程，从开始接到论文题目，到整个论文的完成。

每步的探索与尝试，对于我来说，收获颇丰。

通过这次论文，我不仅仅提高了学习与分析问题的能力，更重要的是，让我认识到要想做