【毕业设计】变频控制恒压供水模拟系统毕业设计

在恒压供水技术出现以前，出现过许多供水方式，主要有台恒速泵直接供水系统。

恒速泵水塔的供水方式。

射流泵十水箱的供水方式。

恒速泵十高位水箱的供水方式。

恒速泵十气压罐供水方式。

变频调速供水方式。

它又主要分为出口恒压控制出口变压控制最不利点恒压控制。

变频恒压供水产生的背景和意义泵站担负着工农业和生活用水的重要任务，运行中需大量消耗能量，提高泵站效率降低能耗，对国民经济有重大意义。

我国泵站的特点是数量大范围广类型多发展速度快，在工程规模上也有定水平，但由于设计中忽视动能经济观点以及机电产品类型和质量上存在的些问题等等原因，致使在技术水平工程标准以及经济效益指标等方面与国外先进水平相比，还有定的差距。

目前，大量的电能消耗在水泵风机负载上，城乡居民用水设备所消耗的电量在这类负载中占了相当的比例。

这方面是由于我国居民多，用水量大，造成用电量大另方面是因为我国供水设备工作效率低，控制方式不够科学合理。

造成不必要的能量浪费。

因此，研究提水系统的能量模型，找出能够节能的控制策略方法，这里大有潜力可挖，是减少能耗，保障供水的个很有意义的工作。

以变频器为核心结合组成的控制系统具有高可靠性强抗干扰能力组合灵活编程简单维修方便和低成本等诸多特点，变频恒压供水系统集变频技术电气技术防雷避雷技术现代控制远程监控技术于体。

采用该系统进行供水可以提高供水系统的稳定性和可靠性，方便地实现供水系统的集中管理与监控同时系统具有良好节能性，这在能量日益紧缺的今天尤为重要，所以研究设计该系统，对于提高企业效率以及人民的生活水平降低能耗等方面具有重要的现实意义。

综上所述，在实验室里建立变频控制恒压供水模拟系统，以模拟变频恒压供水系统的真实运行情况，对学习和理解恒压供水系统的工作原理工作方式工作特点和工作特性等都具有十分重要的意义。

本论文课题内容本控制系统是对现场恒压供水系统的模拟，控制核心单元根据压力设定信号与现场压力的反馈信号经过的分析和计算，将控制信号送到的输出端口，通过开关量驱动切换继电器组，以此来协调投入工作的电机的台数，并完成电机的起停变频与工频的切换。

通过调整电机组中投入的电机的台数和控制电机组中每台电机的工作状态，使供水系统的的工作压力恒定，进而达到恒压供水的目的。

第章恒压供水系统随着人们对生活饮用水的品质和要求的不断提高，变频调速恒压供水系统逐渐取代了原有的水塔供水系统。

变频调速恒压供水设备是新代节能型供水设备，具有技术先进设计合理操作简便运行可靠噪音低无污染占地少节能等诸多优点。

下面我们就来对变频恒压供水系统做简单初步的介绍，并对变频控制恒压供水系统的模拟系统进行具体的研究。

变频恒压供水系变频恒压供水系统简介随着变频技术的发展和人们对生活饮用水品质要求的不断提高，变频恒压供水系统以其环保节能和高品质的供水质量等特点，广泛应用于多层住宅小区及高层建筑的生活消防供水中。

变频恒压供水的调速系统可以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要求，是当今最先进合理的节能型供水系统。

在实际应用中如何充分利用专用变频器内置的各种功能，对合理设计变频恒压供水设备降低成本保证产品质量等有着重要意义。

变频恒压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，而且具有显著的节能效果。

目前变频恒压供水系统正向着高可靠性全数字化微机控制多品种系列化的方向发展。

追求高度智能化系列化标准化，是未来供水设备适应城镇建设中成片开发智能楼宇网络供水调度和整体规划要求的必然趋势。

目前国内有不少公司在做变频恒压供水的工程，大多采用国外品牌的变频器控制水泵的转速，水管的管网压力的闭环调节及多台水泵的循环控制，有的采用可编程控制器及相应的软件予以实现有的采用单片机及相应的软件予以实现。

但在系统的动态性能稳定性能抗干扰性能以及开放性等多方面的综合技术指标来说，还远远没能达到所有用户的要求。

原深圳华为现己更名为艾默生电气公司和成都希望集团森兰牌变频器也推出了恒压供水专用变频器，无需外接和调节器，可完成最多四台水泵的循坏切换定时起动停止和定时循环月麦丹佛斯公司的系列变频器可实现七台水泵机组的切换。

该变频器将压力闭环调节与循环逻辑控制功能集成在变频器内部实现，但其输出接口限制了带负载容量，同时操作不方便且不具有数据通信功能，因此只适用于小容量，控制要求不高的供水场所。

可以看出，目前在国内外变频调速恒压供水控制系统的研究设计中，对于能适应不同的用水场合，结合现代控制技术网络和通讯技术同时兼顾系统的电磁兼容性的变频但压供水系统的水压快速地改变相关参数配方。

因此，在现今的稍微复杂些的控制系统中，通常与工业控制计算机配合使用，实现完整的控制功能。

的特点现代可编程控制器不仅能实现对开关量的逻辑控制，还具有数学运算数学处理运动控制模拟量控制通信网络等功能。

在发达的工业化国家，可编程控制器已经广泛的应用在所有的工业部门，其应用已扩展到楼宇自动化家庭自动化商业公用事业测试设备和农业等领域。

归纳可编程控制器主要有以下几方面的优点编程方法简单易学功能强，性能价格比高硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强系统的设计安装调试工作量少维修工作量小，维修方便体积小，能耗低。

的选型由于在模拟系统中，水泵，可变频运行，也可工频运行，需的个输出点，变频器的运行与关断由的个输出点，控制变频器使电机正转需个输出信号控制，报警器的控制需要个输出点，输出点数量共个。

控制起动和停止需要个输入点，变频器极限频率的检测信号占用个输入点，系统自动手动起动需输入点，手动控制电机的工频变频运行需个输入点，控制系统停止运行需个输入点，检测电机是否过载需个输入点，共需个输入点。

系统所需的输入输出点数量共为个点。

本系统选用西门子型。

变频器变频器的构成通常由变频器主电路或作逆变元件给异步电动机提供调压调频电源。

此电源输出的电压或电流及频率，由控制回路的控制指令进行控制。

而控制指令则根据外部的运转指令进行运算获得。

对于需要更精密速度或快速响应的场合，运算还应包含由变频器主电路和传动系统检测出来的信号和保护电路信号，即防止因变频器主电路的过电压过电流引起的损失外，还应保护异步电动机及传动系统等。

图变频器的构成变频器的特点变频器具有过压欠压过流过载短路失速等自动保护功能。

能实现电机软起动，减小电气和机械冲击噪音，延长设备使用寿命。

变频恒压供水系统主要有以下几个特点节能变频调速恒压供水设备使整个供水系统始终保持最优工作状态节电率可达，这特点已被广大用户所认识并带来效益占地面积小，投人少，效率高设备结构紧凑占地面积少维护方便维护费用低投资省安装快如仅供几栋居民楼生活用水的小型供水设备在楼梯间楼梯下几平方米的地方即可安装配置灵活，功能齐全，自动化程度高。

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，大大降低水质污染的可能性众所周知南方气候炎热潮湿细菌和微生物极易繁殖和滋生尤其是高位水箱很容易生红虫必须定期清洗改用变频调速恒压供水设备后只需个低位水箱原来也有将水质污染降到最低限度。

通过通信控制，可以实现无人值守，节省了人力物力。

控制在系统中的作用是控制交流接触器组进行工频变频的切换和水泵工作数量的调整。

工作流程如图所示。

系统起动之后，检测是自动运行模式还是手动运行模式。

如果是手动运行模式则进行手动操作，人们根据自己的需要操作相应的按钮，系统根据按钮执行相应操作。

如果是自动运行模式，则系统根据程序及相关的输入信号执行相应的操作。

手动模式主要是解决系统出错或器件出问题在自动运行模式中，如果接到频率上限信号，则执行增泵程序，增加水泵的工作数量。

如果接到频率下限信号，则执行减泵程序，减少水泵的工作数量。

没接到信号就保持现有的运行状态。

图程序流程图手动运行当挂件箱上的手动自动按钮扳至手动时，用手动方式运行。

按下变频器启动开关手动启动变频器。

当系统压力不够需要增加泵时，切断变频运行的电机，同时启动电机工频运行，再起动下台电机。

当压力过大时，可以手动切断工频运行的电机，同时启动电机变频运行。

可根据需要，停按不同电机对应的启停按钮，可以依次实现手动启动和手动停止三台水泵该方式仅供自动故障时使用自动运行由分别控制台电机工频和变频继电器，在条件成立时，进行增泵升压和减泵降压控制升压控制系统工作时，每台水泵处于三种状态之，即工频电网拖动状态变频器拖动调速状态和停止状态系统开始工作时，供水管道内水压力为零，在控制系统作用下，变频器开始运行，第台水泵，启动且转速逐渐升高，当输出压力达到设定值，其供水量与用水量相平衡时，转速才稳定到定值，这期间处在调速运行状态当用水量增加水压减小时，通过压力闭环调节水泵按设定速率加速到另个稳定转速反之用水量减少水压增加时，水泵按设定的速率减速到新的稳定转速当用水量继续增加，变频器输出频率增加至工频时，水压仍低于设定值，由控制切换至工频电网后恒速运行同时，使第二台水泵投入变频器并变速运行，系统恢复对水压的闭环调节，直到水压达到设定值为止。

如果用水量继续增加，每当加速运行的变频器输出频率达到工频时，将继续发生如上转换，并有新的水泵投人并联运行当最后台水泵投人运行，变频器输出频率达到工频，压力仍未达到设定值时，控制系统就会发出故障报警降压控制当用水量下降水压升高，变频器输出频率降至起动频率时，水压仍高于设定值，系统将工频运行时间最长的台水泵关掉，恢复对水压的闭环调节，使压力重新达到设定值当用水量继续下降，每当减速运行的变频器输出频率降至起动频率时，将继续发生如上转换，直到剩下最后台变频泵运行为止。

第四章结论我的这篇论文是以变频恒压供水系统为基础的模拟系统。

此模拟系统以和变频器和实验挂件箱为核心进行设计，借助于强大而灵活的控制功能和内置的变频器优良的变频调速性能以及实验挂件箱的实时显示功能，实现了对恒压供水系统运行的模拟演示。

该系统采用控制变频器进行调节，按实际需要随意设定压力给定值，根据压差调整水泵