摘要
该毕业设计对环保、节能、自动补压型给水设备作了介绍。从节能科技的实践出发，阐述了双恒压无塔供水系统在给高楼供水设备中的应用。以PLC电路控制方式，介绍了智能水压控制系统的工作原理及PLC控制系统。在分析水压控制的工作流程的基础上，给出了PLC控制系统的硬件和软件设计。智能水压控制系统的基本控制策略是：采用电动机调速装置与可编程控制器（PLC）构成控制系统，进行优化控制，完成供水压力的恒定控制，当管网流量变化来达到稳定的供水压力和节约电能。系统的控制目标是总泵的出口压力、系统设定的压力值和反馈给水压力实际值进行了比较。处理后的差值输入逆变器，发出控制指令，控制泵电动机的投运台数和运行变量泵电动机的转速，从而达到给水总管压力稳定在设定的压力值上。
关键词PLC控制器，压力传感器，变频器PID运算，双恒压供水。
ABSTRACT
The graduation design of environmental protection, energy saving, automatic type pressure feed water equipment are introduced. Starting from the practice of energy saving technology, and expounds the double constant pressure no tower water supply system for high-rise buildings water supply equipment application. Circuit with PLC control method, this paper introduces the working principle of hydraulic control system and PLC intelligent control system. On the basis of analyzing the working process of the hydraulic control, PLC control system hardware and software design are given. Intelligent hydraulic pressure control system of the basic control strategy is: USES motor drive device and a programmable controller (PLC) control system, optimization control, complete water pressure constant control, when the network traffic variation to achieve stable water supply pressure and save power. Control objectives of the system is always pump outlet pressure, system pressure set value and feedback feed pressure compares the actual values. After treatment the difference between the input inverter, sends out control instructions, control stations and pump motor was put into operation of variable pump motor speed, so as to achieve stable water supply main pipe pressure on the set pressure value.
Keywords PLC controller，pressure sensors，inverter PID arithmetic，the double constant pressure water supply.
目录
摘要 ............................................................................................................................... I ABSTRACT .................................................................................................................... I I
1 绪论 (1)
1.1 选题的意义和背景 (1)
1.2双恒压供水系统简介 (1)
1.3本文的主要内容 (2)
2 恒压供水的基本构成 (3)
2.1 总体概述 (3)
2.2设计内容 (3)
2.3 控制要求 (3)
2.4变频恒压控制理论模型 (4)
3变频器与压力传感器的选型 (5)
3.1 变频器的介绍 (5)
3.2 变频器的基本结构 (5)
3.3 变频器的分类和工作原理 (7)
3.4 变频器的操作方法和使用 (8)
3.5 变频器的选型 (8)
3.5.1 变频器的控制方式 (8)
3.5.2 变频器容量的选择 (8)
3.6 压力传感器 (10)
4 PID控制 (12)
4.1 PID控制原理 (12)
4.2 PID控制器的选取 (13)
4.3 电气系统控制原理图 (14)
5 硬件设计 (15)
5.1 PLC控制器的概述 (15)
5.2 PLC型号的选择 (15)
5.3 PLC的CPU选择 (16)
5.4 I/O模块选择 (16)
6 系统软件设计 (19)
6.1 编程软件的选择 (19)
6.2 基本功能 (19)
6.3 程序框图 (19)
6.4 程序框图控制系统的I/O及地址分配 (20)
6.5系统运行 (20)
6.6 PLC主程序 (22)
结论 (23)
参考文献 (24)
附录:PLC控制程序 (25)
致谢 (38)
1 绪论
1.1选题的意义和背景
水和电是一个重要的和不可或缺的人类生活、生产材料,在节水节能已成为时代特征的现实条件下，我们的国家水资源和电力短缺，很长一段时间,在高层建筑供水、市政供水、工业生产循环的水已经相对落后的技术，自动化程度低。随着中国社会和经济的发展，人民生活水平的不断提高，以及住房制度改革的深化，在发展所有类型的住宅建筑在城市非常迅速，但也把着更高的要求，用于基础设施建设区。小区供水系统建设的一个重要方面，供水的可靠性，稳定性，经济直接影响小区住户的正常工作和生活，但也直接反映了小区物业管理的水平。一般传统的供水存在不同程度的可靠性差，电资源，浪费水，自动化程度不高，效率低下的缺点，严重影响了居民用水和工业用水系统。
目前供水朝着节能，高效，自动化和可靠的方向，变频技术，以其显着的节能效果和可靠的控制模式，水泵，风机，制冷压缩机，空气压缩机，广泛使用的高能耗设备，特别是在城市和农村的工业用水压力系统各级，家用净水恒压供水系统，变频调速水泵的节能效果特别突出，其优势在于：首先，显着的节能，其次是开，关机，以减少电流对电网的冲击和水的压力对管道系统的影响，还可以减少水泵，电机的机械冲击损失。供水系统基于PLC和逆变技术，变频技术，现代控制技术，电气技术。供水可以提高的稳定性和可靠性的供水系统，和该系统有一个良好的能源，这是特别重要的日益发展的今天的能源短缺，系统的研究设计，该系统中，用于提高效率的企业和人的生活水平，降低能源消耗，具有重要的现实意义。
1.2双恒压供水系统简介
恒压供水系统的原理是通过安装在系统中的压力传感器将系统压力信号与设定压力值作比较，再通过控制器调节变频器的输出，无级调节水泵转速。使系统水压无论流量如何变化始终稳定在一定的范围内。恒压供水控制系统的基本控制策略是：使用调速装置和一个可编程序控制器(PLC)控制系统，优化运行速度控制泵组，并自动调整泵组运行数据和完整的供应压力闭环控制，网络流量的变化来达到目的的稳定供水压力和节约电能。系统的控制目标是总泵出口压力，系主供水压力和反馈系统设置实际价值，其差额输入CPU处理，发出控制指令，控制泵电动机的投运台数和运行变量泵电动机的转速，从而达到压力稳定在设定的压力
值上。电机在自动恒压供水系统采用交流变频技术、调速装置和系统控制装置与PLC控制器或特殊的供水控制系统。由PLC不仅可以实现逻辑的泵、阀门、控制，并能完成系统的数字PID调节功能，但在各种运行参数，控制系统中的点的实时监控,并完成系统操作条件的CRT屏幕显示、故障报警、打印报表等功能，所以在一些高标准控制系统中被广泛使用。在市政供水管网中：自动恒压供水系统具有一个标准的通信接口，可与电脑连接到互联网的城市供水系统，实现最优控制的城市供水系统，为城市供水系统提供了现代化手段的调度，管理、监控、经济运行。随着城市建设规模的不断扩大和生活水平的提高，加上住宅区实施某种形式的供水，市政管网供水的可靠性（压力，流量）越来越高，各种分散或集中的压缩设施的需求也逐渐增多。加压设施，空调箱和变频调速恒压供水系统变量供水已经显示出很大的优势。
1.3本文的主要内容
本设计是以小区供水系统为控制对象，采用PLC和变频技术相结合技术，设计一套城市小区恒压供水系统，并引用计算机对供水系统进行远程监控和管理保证整个系统运行可靠，安全节能，获得最佳的运行工况。
(1)构筑城镇小区的双恒压供水系统(设计、论证)。
(2)系统详细的组件(变频器、PLC、水泵、电动机和电气辅助驱动装置等)，这些构件的理论基础选择。
(3)整个系统调速过程和节能的理论分析。
(4)通信系统的实现，包括逆变器，硬件实现和软件实现PLC通信。
(5)PLC、变频器、外围接口的连接及PLC的编程。
(6)整个系统的调试(关键设备参数设置、调试问题和解决方案和措施)。
本论文在理论分析和解决实际工程问题的设计来实现一个完整的控制系统，并证明是可行的，它是设计和实施城市供水系统提供了一个很好的例子。
2 恒压供水的基本构成
2.1总体概述
PLC控制的恒压无塔供水是一种新的控制方式，主要是针对城市高层建筑的供水问题。他一方面能通过变频调速的恒压控制实现供水的水压稳定，提高供水质量，另一方面能保证供水的可靠性和安全性，在发生火灾时能可靠地供水。双恒压即指的是生活用水的恒压和消防用水的恒压控制。
2.2设计内容
图2-1为双恒压无塔供水系统的工艺流程。市网自来水用高低水位控制器EQ 来控制注水阀YV1，自动把水注满储水水池，只要水位低于高水位，则自动向水箱注水。水池的高低水位信号也直接送给PLC，作为水位报警。生活用水和消防用水共用三个泵、电磁阀YV2平时的状态损失的电力，关闭消防管网，三个泵根据多少水，按照一定的逻辑控制操作，保持低恒压供水。当有火灾发生时，电磁阀YV2得电，打开消防用水管网，三台泵供生活/消防用水使用，和维护消防水高恒压值。火灾结束后，三台泵改为生活供水使用。
图2-1系统工艺流程图
2.3控制要求
对三泵消防、生活双恒压供水系统的基本要求是：
(1)生活供水，系统应该是一个低恒压值，消防供水系统应该运行高恒压值；
(2)三台泵根据恒压的需要，采取的接入和退出原则是“先开先停”；
(3)当用水量小时，如一台水泵连续运行时间超过3 h，则要切换到下一台泵，即系统具有“倒泵功能”；
(4)三台泵启动时要有软启动功能。
(5)要求报警功能完善；
(6)操作泵手动控制功能，只有在紧急或俭修时临时使用。
2.4变频恒压控制理论模型
变频恒压控制系统，目的是控制出口的供水管网水压，在实际控制在总出口管道的供水压力设置供应压力。设置供水压力可以是常数，也可以是一个分段函数,在每一段时间是一个常数。因此，在某一段时间，恒压控制的目标是使实际压力的水供应的总出口管道维护一组供水压力。
从图2-2中可以看出，在系统运行过程中，如果实际的水压力低于设定压力的压力差，控制系统将是之间的差异，计算和转换，计算变频器输出频率的附加价值，价值是为了减少实际压力的水供应和集合之间的差异值，递增和逆变器的输出电流的附加价值，得出的值是逆变器电流应该输出的频率。泵转速的增加，因此，实际的水压力增加，在运行过程这个过程会重复，直到实际供水压力等于设定压力。如果运行过程中的实际供水压力高于设定压力，恰恰相反逆变器的输出频率会降低，泵的速度降低，实际的水压力将相应减少。同时，最后的调整是由于实际供水压力等于设定压力。
图2-2 变频恒压控制原理图
3 变频器与压力传感器的选型
3.1变频器的介绍
变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备。变频器包括控制电路、整流电路、中间直流电路及逆变电路组成。包括控制电路来完成控制主电路，整流电路将交流电转化为直流电(DC)，直流中间电路的滤波输出的整流电路、逆变电路，直流到交流逆变器。对于如矢量控制变频器，需要大量的计算频率转换器，有时也需要一个转矩计算的CPU，以及一些相应的电路。
3.2变频器的基本结构
从频率变换的形式来说。变频器分为交-交和交-直-交两种形式。交-流逆变器频率的交流电直接转换成交流电的频率，电压可控制，称为直接式变频器。交-直-交逆变器是第一频率的交流电通过整流成直流电。然后返回到直流电到交流电的频率，电压可以被控制，又称间接式变频器。市售通用变频器多是交-直-交变频器，其基本结构图如图3-1所示。
图3-1 交-直-交变频器的基本结构
变频器由主回路，包括整流器、中间直流环节、逆变器和控制回路组成，现将各部分的功能分述如下：
(1)整流器。电网侧的变流器是整流器，它的作用是把三相(也可以是单相)交流整流成直流。
(2)直流中间电路。直流中间电路的作用是对整流电路的输出进行平滑，以保证逆变电路及控制电源得到质量较高的直流电源。由于逆变器负载更多的异步电
动机，属于感性负载。不管是电动机处于发电或电动制动状态其功率因数总不会为1。因此，在中间直流环节，没有无功功率交换电机之间。这没有函数取决于中间直流环节能源存储组件(电容器和电抗器)来缓冲。所以他们通常被称为中间直流环节中间直流储能环节。
(3)逆变器。负载侧变频器是逆变器。逆变器的主要作用是在控制电路的控制下将直流平滑输出电路的直流电源转换为频率及电压都可以任意调节的交流电源。
(4)控制电路。变频器的控制电路包括外部接口电路及保护电路、门极驱动电路、信号检测电路、主控制电路等几个部分。其主要任务是完成对逆变器的开关控制，对整流器的电压控制及完成各种保护功能。控制电路是驱动器的核心部分。性能的优劣决定高性能变频器性能。
一般三相变频器的整流电路由三相全波整流桥组成。直流中间电路的储能元件在整电路是电压源时是大容量的电解电容，在整流电路是电流源时是大容量的电感。为了电动机制动的需要，中间电路中有时还包括制动电阻及一些辅助电路。逆变电路最常见的结构形式是利用6个半导体主开关器件组成的三桥式逆变电路。有规律的控制逆变器中主开关的通与断，可以得到任意频率的三相交流输出。现代变频器控制电路的核心器件是微型计算机，全数字化控制为变频器的优良性能提供了硬件保障。图3-2和图3-3为变频器主电路基本结构示意图。
图3-2电压型变频器
电动机
图3-3电流型变频器
3.3变频器的分类和工作原理
非智能控制方式在交流变频器中使用的有直接转矩控制、V/f协调控制、矢量控制、转差频率控制等。
(1)V/f控制
V/f控制是为了获得所需的转矩-速度特性，基于电源的变化频率控制电机转速的同时，又要保证电动机的磁通不变的思想而提出的，通用型变频器基本上都采用这种控制方式。V/f控制逆变器结构很简单，但逆变器采用开环控制方法，不能达到更高的控制性能。而且，在低频时，转矩补偿将进行改变低频转矩特性。(2)转差频率控制
转差频率控制是一种直接控制转矩控制模式，它是根据V/f控制，据了解实际速度与电源频率感应电动机，基于转矩调节输出频率的想的变频器，可使电动机与相应的输出转矩。安装速度传感器是控制系统的控制方式，有时与电流反馈和控制频率和电流，因此，这是一个闭环控制方式，可以使逆变器有很好的稳定性和快速减速和响应特性的负载变化。
(3)矢量控制
矢量控制是通过矢量坐标电路控制电动机定子电流的大小和相位，以达到对电动机在d、q、0坐标轴系中的励磁电流和转矩电流分别进行控制，进而达到控制电动机转矩的目的。通过控制各矢量的作用顺序和时间以及零矢量的作用时间，又可以形成各种PWM波，达到各种不同的控制目的。例如形成开关次数最少的PWM波以减少开关损耗。目前在变频器中实际应用的矢量控制方式主要有基于转差频率控制的矢量控制方式和无速度传感器的矢量控制方式两种。
(4)直接转矩控制
直接转矩控制采用空间矢量坐标的概念，分析定子坐标系下的数学模型，控制交流电机磁链和转矩的电机，通过检测定子电阻实现的目的，因此观测定子磁链定向消除复杂的转换，如矢量控制计算，直观、简单的系统，计算速度和精度都比矢量控制方式。即使条件下的开环，可以输出额定转矩的100%，阻力更有负载平衡功能。
(5)最优控制
最优控制在实际应用需求的不同而异，可以根据最优控制理论在一定的控制要求个别参数优化。在高压变频器控制应用程序，例如，是一个成功的时间采用分段控制和相位平移控制两种策略，以实现一定条件下的电压最优波形。
3.4变频器的操作方法和使用
和PLC一样，变频器是一种可编程的电气设备。在前面的逆变器连接到电路的工作，根据实际应用的通用变频器的逆变器函数代码修改。函数的代码通常有数十甚至数百个，涉及接口指定的操作，频率变化范围的速度和转矩控制、系统保护等各方面。函数代码根据默认值存储在工厂。修订是为了使换能器的性能和实际的工作任务更加匹配。变频器接口与外界交换信息很多，除了主电路的输入和输出终端，控制电路也有许多输入和输出终端、通信接口和一个操作面板，否则函数代码修正是通常的解决操作面板。
变频器的输出频率控制有以下几种方式：
(1)操作面板控制模式。这是在操作面板按钮手动设置输出频率的一种操作模式。具体操作有两种方法：一个由面板在频率向上或向下的按钮来调节输出频率，另一个方法是通过直接数字控制设置频率输出频率。
(2)外输入端子数字量频率选择操作方式。常设有多级变频器选择函数。段落频率值通过设置函数代码，选择频率通过外部端子。变频器通常有一些控制在控制终端。这些终端连接组合通过转换设备，如PLC控制的实现。
(3)外输入端子模拟量频率选择操作方式。方便模拟电流或电压调节器和输出链接，控制器，逆变器也有模拟输入到最后，当在输入电流和电压输入端口的电流或电压变化在一定范围内是平稳，变频器输出频率在一定范围内的连续变化。
(4)通信数字量操作方式。为了方便与网络接口，变频器一般都设有网络接口，都可以通过通信方式接收频率控制指令，不少变频器生产厂家还为自己的变频器与PLC 通信设计了专用的协议。
3.5变频器的选型
3.5.1变频器的控制方式
控制方式是决定变频器使用性能的关键所在。目前市场上低压通用变频器品牌很多，包括欧洲、美国、日本和国内共计大约50种。当选择逆变器不认为等级越高越好，事实上只要根据负载特性，满足使用要求，可以做量使用经济实惠。下表中参数供选用时参考。如下表3-1所示。
3.5.2变频器容量的选择
变频器的容量直接关系到变频调速系统的运行可靠性，因此，合理的容量将保证最优的投资。变频器的容量选择在实际操作中存在很多误区，这里给出了三种基本的容量选择方法，它们之间互为补充。
故选择U/f=C控制。
从电流的角度：
大多数的变频器容量从3个角度额定电流、额定功率的电机和可用容量。在这两个,逆变器制造商从家里或公司标准马达是给定的,或逆变器输出电压和减少,很难准确地表达了逆变器容量。
表3-1 变频器的控制方式
选择变频器，只有额定电流的逆变器是一种反映半导体设备负载能力的关键。负载电流不得超过额定电流的逆变器是选择的基本原则，变频器容量。需要确认你的逆变器容量在着重指出，应该仔细了解工艺状态设备和电机参数，如额定电流的电动潜油泵、绕线转子电动机比普通鼠笼式异步电动机额定电流，传送带电机不仅是额定电流的冶金工业常用的更多，它允许短时间工作在同一时间堵转状态，电机驱动和辊传动是主要状态。应保证在无故障状态下负载总电流均不允许超过变频器的额定电流。
2、从效率的角度：
产品的变频器和电动机效率是系统效率的两个方面，只有两个是在一个更高的效率在工作，那么系统效率更高。当选择逆变器功率，要注意以下几点：
(1)最适合的是电动机功率值与变频器功率值相当时，有利于变频器在高效率值下运转。
(2)变频器的额定功率和电机功率等级不同时，转换器有权尽可能接近电机的功率,但应略大于电机的功率。
(3)当电动机是一个制动工作、频繁起动或重载起动的工作和更频繁的，可以选择大级别的频率转换器，使用变频器，安全运行很长一段时间。
(4)经测试，有实权盈余，可以考虑选择功率小于电动机电源转换器，但必须注意瞬态峰值电流将引起过电流保护动作吗。
(5)当逆变器和电动机功率是不一样的，他们必须调整节能项目设置，并达到较高的节能效果。
3、从功率计算的角度：
为连续运转的变频器还必须满足以下三个计算公式：
(1)负载输出满足：Pcn≥Pm／η (3.1)
(2)电动机的容量满足：Pcn≥3KUeIe cosφ×10-3(3.2)
(3)电动机的负载电流满足：I≥KIe(3.3)
式中Pcn为变频器的容量（单位kW），PM--负载要求的电动机轴的输出功率（单位kW），Ue为电动机的额定电压（单位V），Ie为电动机的额定电流（单位A），η为电动机的效率（通常约为0．85），cosφ为电动机的功率因数（通常约为0．75），k是电流的波形补偿系数(由于变频器的输出波形并不是完全的正弦波，而含有高次谐波的成分，其电流应有所增加，通常K约为1.05～1.1)。
将本系统参数带入求得所取变频器的容量最低为88KW故取100KW，额定电流139.26A，故取150A。
根据计算所得的所需参数可以选取西门子MicroMaster430（风机水泵专业）变频器，具体的可以选择MM430-110K型号的变频器，他配接电机的容量是110kw，额定电流为205A满足使用需求，可以选择。
3.6压力传感器
在智能系统中检测是非常重要的一部分，它将检测到控制量反馈给系统，才能实现自动控制，给系统所用的检测的是水压，这个系统中选用压力传感器，它的作用是通过安装在出水管网上的压力传感器，压力传感器采用CY-YZ-1001型绝
对传感器。该传感器采用硅压阻效应原理实现压力测量的力-电转换。传感器由敏感芯体和信号调理电路组成，当压力作用于传感器、敏感核心硅片在身体的惠斯通电桥的输出电压变化，信号处理电路输出的电压信号放大处理、温度补偿和非线性补偿的同时，使传感器的电性能满足技术指标的要求。传感器的量程为0～2.5MPa，工作温度为5℃～60℃，输出电压为0～5V，作为本系统的反馈信号供给PLC。
4 PID 控制
4.1 PID 控制原理
PID 控制方式是最广泛应用于现代工业控制一种类型的反馈控制。它通过控制量的传感器等检测控制对象(反馈)，与目标价值(如温度、流量、压力设置点)。如果有偏差，通过这个函数的控制作用偏差为零。也就是使反馈量是符合目标的一般控制方法。适用于温度控制、压力控制、流量控制等过程量的控制。
图 4-1 PID 控制原理
简单来说，PID 控制器各校正环节的作用是这样的：
（1）比例环节：即时成比例地反应控制系统的偏差信号e(t)，偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用以减小误差。
（2）积分环节：主要用于消除静差，提高系统的无差度，积分作用的强弱取决于积分时间常数Ti ，Ti 越大，积分作用越弱，反之则越强。
（3）微分环节：可以反应方向的偏差信号(变化率)之前，在偏差信号的值变得太大，在介绍系统的一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调节时间。
PID 调节器的传递函数是：
)](11[1)(s T n s Gc d ++=δ
当该公式只包含第一项，被称为比例(P)。只包含一个第二称为积分(I)；但只包含第三个纯微分(D)函数没有使用，因为它不可能，接近设定值，控制变量的影响只包含第一和第二项是PI ；只包含第一、三是PD 作用；同时包含所有三个是PID 功能。
只使用P电动机控制,不能完全消除偏差。为了消除残余偏差，常用来增加我的PI 控制。当使用PI控制，它可以消除通过改变目标和当前外部干扰引起的如偏差。但是，当我动作也慢响应快速变化的偏差。有积分组件的负载系统P电动机控制可以独立使用。
对PID控制，偏差发生,迅速产生大量的操作比一个单独的D行动，为了抑制偏差的增加。控制对象包含负载情况不可或缺的组成部分，只有P行动控制，有时由于行动的整体组件，系统振荡。在这种情况下，为了使振动衰减和P操作系统稳定性，可用PD控制。换句话说，这种控制方式适用于过程本身没有制动功能的负荷。
用行动来消除偏差函数和我D行动来抑制振动，结合P行动构成了PID控制，该系统是采用这种方式。采用PID控制效果优于其他组合控制，基本上可以得到没有偏差、精度高和稳定性的控制过程的系统。从这个控制方法用于产生偏差出现需要时间反应系统负载(即实时要求不高，工业过程控制系统一般都是这样的一个系统，该系统适用于PID)效果较好。
4.2PID控制器的选取
PID控制器的性能和处理速度只与所采用的CPU的性能有关。对于任意给定的CPU，控制器的数量和每个控制器被调用的频率是相互矛盾的。控制环执行的速度，也即在每个时间单元内操作值必须被更新的频率决定了可以安装的控制器的数量。对要控制的过程类型没有限制，迟延系统（温度、液位等）和快速系统（流量、电机转速等）都可以作为被控对象。
过程分析时应注意：静态性能的控制过程(率)和动态性能,时间延迟和死区和复位时间)控制器的结构和设计过程的指责和静态(率)和维度的动态参数(积分和微分)选择有很大的影响。准确理解的类型和特性控制过程的数据是非常必要的。
控制器选取时应注意：过程控制特点的环的指责或者是由机械控制的物理性质,可以改变设计的程度不是很大。只有选择最适合控制对象的控制器，使其适应过程的响应时间，可以获得高质量的控制。
在恒压供水中常见的PID控制器的控制形式主要有两种：
(1)硬件型：即通用PID控制器，在使用时只需要进行线路的连接和PID参数及日标值的设定。
(2)软件型：使用离散形式的PID控制算法在可编程序控制器(或单片机)上做PID 控制器。
根据设计的要求，本次使用软件型，用PLC实现。
4.3电气系统控制原理图
基于PLC的变频恒压供水系统主电路图如图4-2所示。M1、M2、M3分别是三台电机，它们分别带动水泵1#、2#、3#；接触器KM1、KM3、KM5分别控制M1、M2、M3的工频运行；接触器KM2、KM4、KM6分别控制M1、M2、M3的变频运行；FR1、FR2、FR3分别为三台水泵电机过载保护用的热继电器；分变频器和三台水泵电机主电路的隔离开关分别为QS1、QS2、QS3、QS4；主电路的熔断器是FU。
本系统采用三泵循环变频运行方式，即3台水泵中只有1台水泵在变频器控制下作变速运行，其余水泵在工频下做恒速运行，在用水量小的情况下，如果变频泵连续运行时间超过3h，则要切换下一台水泵，即系统具有“倒泵功能”，避免某一台水泵工作时间过长。因此在同一时间内只能有一台水泵工作在变频下，但不同时间段内三台水泵都可轮流做变频泵。
图 4-2系统控制原理图
5 硬件设计
5.1PLC控制器的概述
在PLC的发展过程中，美国电气制造商协会（NEMA）经过4年的调查，于1980年把这种新型的控制器正式命名为可编程序控制器（Programmable Controller），英文缩写为PLC。PLC的特点如下：1.高可靠性，2.丰富的I/O接口模块，3.采用模块化结构，4.编程简单易学，5.安装简单，维修方便。它可以采用程序存储器，用于其内部存储执行算术运算指令、顺序操作、顺序操作、逻辑运算、计数和计时，并能按照模拟或数字的输出和输入，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及相关外围设备应该按照容易和工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则设计。
5.2PLC型号的选择
机型的选择主要考察PLC的CPU的能力、能够支持的最大I/O点数、响应速度及指令系统等指标。PLC的基本原理，选型是满足要求的功能的前提下，选择最可靠、维护、使用最方便和成本性能优化模型。是固定在这个过程中，更好的环境条件维修，建议选择整体结构的PLC，其他的事情是最好的选择PLC模块化结构。
对于开关控制和开关控制为主，少量的模拟量控制的工程项目，一般控制速度不需要考虑，因此，选择与A / D转换、D / A转换，加法和减法，数据传输功能的机器可以满足要求。
任何一种电气控制系统都是为了实现控制对象(生产设备或生产过程)，技术要求，为了提高生产效率和产品质量。因次，在PLC控制系统设计时，应遵循一些基本原则。
选择PLC除了满足技术指标外，还应考虑该公司的产品主要的技术支持和售后服务。在中国一般应选择在当地设计系统具有方便的技术服务机构或更强大的代理公司产品，应选择尽可能同时主流模型。
(1)最大满足发展的要求，控制对象。首先应深入进行时常调查研究，搜集资料，和机械部分设计和实际操作人员密切合作，开发电气控制方案，协调解决问题的设计。
(2)在满足控制要求的前提下，力求使控制系统、经济、使用及维修方便。
(3)保证控制系统的安全可靠。
当然对于不同的用户需求的侧重点是不同的，设计原则应该是不同的。如果为了提高产品质量和安全为目标，系统可靠性设计的重点应该放在，甚至考虑所有的冗余控制系统；如果要求改善信息管理，系统应该加强沟通能力与总线网络设计。
在考虑上述性能后，还要根据工程应用实际考虑其它一些因素，这些因素包括：①性能价格比；②备品、备件的统一考虑；③技术支持等。
水泵M1、M2、M3可变频运行，也可工频运行，需要6个输出点，根据系统设计要求需要五个输入点，则选择西门子的S7-200系列PLC。
5.3PLC的CPU选择
存储容量是可编程序控制器本身可以提供硬件存储单元大小，用户应用程序，使用程序内存容量是存储单元的大小，所以程序容量小于内存容量。设计阶段，由于用户应用程序还没有准备，因此，过程能力在设计阶段是未知的，需要知道程序调试后。PLC的选型设计估算过程能力在某种程度上，通常采用存储容量估计来取代。
内存记忆容量估计没有固定的公式，给出了不同公式在许多文学，一般都是根据数字量10 ~ 15倍大小的I / O点，再加上100倍的模拟I / O点，根据数量的总内存字(16比特的话)，然后根据数量的30% ~ 50%考虑余量。
如果选择CPU224 PLC，还需要扩展单元；如果选择CPU226 PLC，价格较高，因此形成的浪费较大。所以参考市场价格的西门子S7-200产品目录以及选择CPU222主机，再加上一个数字量EM222扩展模块，扩展一个模拟模块EM235再次。这个配置是最经济，整个PLC配置如下图所：
图 5-1PLC的系统组成
5.4I/O模块选择
PLC的普通开关的输入和输出端口都处理接口，为了使PLC可以完成加工的模拟，常见的方法与模拟扩展单元积分PLC。模拟扩展元素可以转换外部模拟量
自动恒压供水设备使用方法： 在试用前，应先关闭供水阀，检查各密封阀情况，不允许有泄露现象，开车后，应注意机泵转向。当压力表指针到上限时，机泵自动停止。打开供水阀，即可正常供水、如需定时供水，可把选择开关扳到手动位置。 自动恒压供水设备维护： 自动恒压供水设备泵机组应经常检查，定期保养并加注润滑油。离心泵和止回阀如发现漏水现象，应及时紧固法兰螺丝或更换石棉根，检查机泵底脚螺栓不能松动，以防损坏机器。罐体如发现漆皮脱落，应及时涂漆维护，以延长使用寿命。 自动恒压供水设备电器自动控制系统，应防水、防尘、经常检查线路绝缘情况，连接螺栓是否松动和保险丝完好等情况。压力表外部最好用透明材料包裹，以防损坏。 1、为了提高控制系统的可靠性，我们对控制线路和软件专门进行了可靠性设计，比如可编程控制器PLC的输入、输出端子，都采取继电器隔离措施，如果利用控制器PLC的输出端直接启动接触器，因接触器线圈的电感量比较大，长时间运行容易烧毁PLC触点，因控制器PLC中编制有控制程序，如果因故障需要更换则比较困难。采取对控制器PLC的输入、输出继电器隔离措施，可以提高PLC 的可靠性，因控制器PLC是整个控制部分的核心，提高PLC的可靠对提高整机可靠性具有十分重要的意义。 2、在配有供水视窗(触摸屏)控制系统的#城市##关键词#中，触摸屏和变频器之间通讯采取了光电隔离措施，以保证各电器运行安全通讯可靠。 3、在配有远程语音报警系统设备中，当设备出现故障停机时，设备自动拨通预存的电话号码，通知设备管理人员进行及时维修以不影响用户用水。
4、在大中型控制系统中，#城市##关键词#控制通常采用的循环软启动存在着严重的缺陷，在水泵从变频到工频的转换中，会产生致命的电气和机械冲击，导致危害电路和管网安全，无冲击转换技术可以做到无冲击软起、软停避免机械及电气冲击，此项技术在大中型#城市##关键词#中应用十分重要。 5、在大型设备供水压力要求波动比较大的设备中，可以做变压变量方式供水，控制系统根据开启的工频泵数量及变频器输出频率，估算设备流量，对设备出口压力进行补偿，以达到进一步节能的目的。 自动恒压供水设备阐述： 自动恒压供水设备采用气压式供水。利用密封罐体，利用罐内高压气水压力达到供水目的。具体工作顺序是由水泵将水通过逆止阀压入罐体，使罐内气体受到压缩，压力逐渐增大。当压力达到指定上限时电接点压力表通过控制柜使泵机自动停止。设备中的水压高于外界管网压力，自动送水至供水管网。当罐体内水位下降，罐内气体膨涨压力减小到指定的下限位置时，电接点压力表通过控制柜使水泵重新启动。如此反复，使设备不停供水。当罐内气体不足时，补气阀可自动补气。 自动恒压供水设备功能特点: 1.全自动控制，水压恒定，直接在控制器上设定压力，参数设定简单; 2.内置压力或流量传感器，水位开关信号等各种接口; 3.采用控制方式，无人或少量用水时自动监测停泵功能并进入休眠状态; 4.无需配置电箱和PLC即可实现自动交替泵功能，节约成本; 5.断电或缺水复后自动启动运行，无需人工干预;
基于 PLC 和变频器控制的恒压供水系统设计 赵华军钟波 （广州铁路职业技术学院） 摘要：文章介绍一种基于三菱PLC 和变频器控制恒压供水系统，详细地介绍了硬件的构成和控制流程。系 统较好地解决高层建筑、工业等恒压供水需求。系统具有节能、工作可靠、自动控制程度高、经济易配置等优点。 关键词：变频器；PID；PLC；恒压供水 1 引言 目前，在城市供水系统中，还有很多高楼、生活 小区、边郊企业等采用高位水塔供水方式。这样，由 于用水量具有很大随机性，常常出现在用水高峰时供 水量很小甚至没有水用的问题；且采用高位水塔，很 容易造成自来水的二次污染问题。针对这一情况，本 文设计了一套基于变频器内置PID 功能的恒压供水 系统，采用了PLC 控制及交流变频调速技术对传统 水塔供水系统的技术改造。该系统根据用水量的变 化，经过压力传感器将水压变化情况反馈给系统，使 得系统能自动调节变频器输出频率，从而控制水泵转 速，调节输出数量，使得水量变化时可保持水压恒定； 可取代高位水塔或直接水泵加压供水方式，为城市供 水系统的建设提出了一条极具推广、应用的新途径[1]。 2 工作原理 本文采用的变频器是三菱FR-A540，该变频器内 置PID 控制功能；供水系统方案如图1 所示。 将通往用户供水管中的压力变化经传感器采集 到变频器，与变频器中的设定值进行比 较，根据变频器内置的PID 功能，进行数 据处理，将数据处理的结果以运行频率的 形式进行输出[2]。 当供水的压力低于设定压力，变频器 就会将运行频率升高，反之则降低，且可 根据压力变化的快慢进行差分调节。由于 本系统采取了负反馈，当压力在上升到接 近设定值时，反馈值接近设定值，偏差减小，PID 运算会自动减小执行量，从而降低变频器输 出频率的波动，进而稳定压力。 在水网中的用水量增大时，会出现“变频泵” 效率不够的情况，这时就需要增加水泵参与供水，通 过PLC 控制的交流接触器组负责水泵的切换工作； PLC 是通过检测变频器频率输出的上下限信号，来判 断变频器的工作频率，从而控制接触器组是否应该增 加或减小水泵的工作数量。
高层建筑PLC控制的恒压供水系统的设计 1 概论 随着社会经济的迅速发展，水对人民生活与工业生产的影响日益加强，人民对供水的质量和 供水系统可靠性的要求不断提高。把先进的自动化技术、控制技术、通讯及网络技术等应用到供水领域，成为对供水系统的新要求。 变频恒压供水系统集变频技术、电气技术、现代控制技术于一体。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，同时系统具有良好的 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。 1.1 变频恒压供水产生的背景和意义 众所周知，水是生产生活中不可缺少的重要组成部分，在节水节能已成为时代特征的现实条
件下，我们这个水资源和电能短缺的国家，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环 供水等方面技术一直比较落后，自动化程度低。主要表现在用水 高峰期，水的供给量常常低于需 求量，出现水压降低供不应求的现象，而在用水低峰期，水的供 给量常常高于需求量，出现水压 升高供过于求的情况，此时将会造成能量的浪费，同时有可能使 水管爆破和用水设备的损坏。在恒压供水技术出现以前，出现 过许多供水方式，以下就逐一分析。 1．一台恒速泵直接供水系统 这种供水方式，水泵从蓄水池中抽水加压直接送往用户，有的甚至连蓄水池也没有，直接从 城市公用水网中抽水，严重影响城市公用管网压力的稳定。这种 供水方式，水泵整日不停运转， 有的可能在夜间用水低谷时段停止运行。这种系统形式简单、造 价最低，但耗电、耗水严重，水压不稳，供水质量极差。 2．恒速泵加水塔的供水方式 这种方式是水泵先向水塔供水，再由水塔向用户供水。水塔的合理高度是要求水塔最低水位 略高于供水系统所需要压力。水塔注满后水泵停止，水塔水位低
无塔供水压力罐 -得汛胡鑫独家讲解意大利阿库斯坦无塔供水压力罐，本文详述了无塔供水压力罐的产品说明，无塔供水压力罐的技术参数，无塔供水压力罐的结构，无塔供水压力罐定义，什么是无塔供水压力罐，工作原理，的作用，无塔供水压力罐的安装： 无塔供水压力罐的产品说明： 早期的供水方式多采用高位水塔利用落差产生的静压来完成,无塔供 水就是取消了高位水塔，直接用水泵加压力罐的模式来取代了水塔， 压力罐起缓冲水锤和延长水泵休眠的作用,由于经常用在无塔供水设 备上,与水泵配套的压力罐通常也叫无塔供水压力罐,无塔供水压力在 整个系统中起缓冲水泵启动和停止瞬间产生的水锤冲击的作用,以及 配合压力开关使用延长水泵的休眠时间。
无塔供水压力罐的技术参数： 最大工作压力：10bar 最高工作温度：-10-100℃预充压力：1.5bar 无塔供水压力罐的结构： 罐体：碳钢法兰盘：碳钢镀锌 气囊：EPDM（三元乙丙橡胶）颜色：蓝色 无塔供水压力罐定义： 意大利阿库斯坦无塔供水压力罐用于系统中用于系统中起缓冲压力波动及部分给水的作用，在热力系统中主要是用来吸收工作介质因温度变化增加的那部分体积；在供水系统中主要用来吸收系统因阀门、水泵等开和关所引起的水锤冲击，以及夜间少量补水使水 系统主泵休眠从而减少用电，延长水泵使用寿命。起缓冲压力波动及部分给水的作用，在热力系统中主要是用来吸收工作介质因温度变化增加的那部分体积；在供水系统中主要用来吸收系统因阀门、水泵等开和关所引起的水锤冲击，以及夜间少量补水使供水系统主泵休眠从而减少用电，延长水泵使用寿命。
无塔供水压力罐选意大利阿库斯坦，要了解什么是无塔供水压力罐要先从早期传统的供水方式说起，早期的农村集体供水和一些单位、学校等都是先用加压泵把水泵到一个很高的水塔上面，再由水塔利用高度差产生的静压来供水，一个很明显的特点就是有一个很高的水塔，后来每家每户自己抽水的时候改用不锈钢的高位水箱其实也是水塔的一种形式。无塔供水就是取消了这种水塔，直接用水泵加压力罐的模式来取代了高位水塔，用压力开关来控制水泵的启动和停止，阿库斯坦压力罐起缓冲水锤和延长水泵休眠 （见下图）
恒压变频成套供水设备是一种新型的无塔给水设备，由水泵机组控制设备、增压稳压设备三大部分组成。供水能力由水泵机组决定，系统的协调运行由控制系统控制，增压稳压设备主要作用是贮能保压，应付少量供水以及正常的管道泄漏，同时也是实行自动控制不可缺少的一部分。大量用水时，管网压力下降，水泵自动启动供水。 （该图与正文无关，为长沙奔宇机电广告展示，如对本产品有购买、代理意向，可添加图片 上QQ或拨打电话，欢迎来厂参观） 恒压变频成套供水设备根据工作方式的不同时可分为气压自动给水设备和变频调整恒压给水设备，各有特点。广泛应用于生活、消防、生产、喷淋等到多种领域。 水泵是给水设备的基础，是给水设备显现其供水能力的根本保证，为给水设备配套的水泵是通用的，可以是各种流量、扬程式合适的泵类。按照流量、扬程式的需要产品可以1~4或更多的水泵并联运行，水泵机组与另外一套增压稳压电源压设备（水流量泵组）作为在小流量范围内与主泵切换运行，以提供效率，进一步降低能源。 根据恒压变频成套供水设备的工作方式不同可分为生活型、消防型、喷淋型和生活消防共用型号等形式。 恒压变频成套供水设备选型依据
选择一套恒压变频成套供水设备的基本依据是设计的供水流量和供水压力（水的扬程），另外还需考虑到用途的流量变化类型。 连续型：一天内很少有流量为零的时候，或本身管网的正常泄漏就保持有一定的流量，例如，大型宾馆，饭店工矿企业的加压系统等。 间歇型：用水低谷时间较长且流量很小或为零，例：小型办公楼、写字楼、商住楼、各类住宅，及生产用水等 同时还应考虑在供水的某一段时间内流量的变化，以及不同季节流量的变化、不同地区用水的不同等多方面的因素。 消防给水设备以及喷淋给水设备一般应选择气压式给水设备，因其长期处于系统保压状态，无流量的变化，气压式给水设备可以应付一般的管内的泄漏，并增加一台小流量的副泵，平时就无需启动主泵，节省能源。 （该图与正文无关，为长沙奔宇机电上产的三用一备变频恒压供水设备）生活给水设备选择变频给水设备或气压式给水设备都可，两者各有优点。
家用无塔供水压力罐 意大利阿库斯坦家用无塔供水压力罐-深圳市得汛科技有限公司独家代理 家用无塔供水压力罐定义 家用无塔供水压力罐的产品说明 什么是家用无塔供水压力罐图文解释 家用无塔供水压力罐工作原理 家用无塔供水压力罐故障及解决办法 家用无塔供水压力罐的作用 家用无塔供水压力罐的安装 家用无塔供水压力罐的安装图 家用无塔供水压力罐的结构 家用无塔供水压力罐的结构图 家用无塔供水压力罐的技术参数 家用无塔供水压力罐的选型 太阳能高温家用无塔供水压力罐 隔膜式家用无塔供水压力罐的缺点
家用无塔供水压力罐定义： 意大利阿库斯坦家用无塔供水压力罐用于系统中用于系统中起缓 冲压力波动及部分给水的作用，在热力系统中主要是用来吸收工作介质因温度变化增加的那部分体积；在供水系统中主要用来吸收系统因阀门、水泵等开和关所引起的水锤冲击，以及夜间少量补水使水 系统主泵休眠从而减少用电，延长水泵使用寿命。起缓冲压力波动及部分给水的作用，在热力系统中主要是用来吸收工作介质因温度变化增加的那部分体积；在供水系统中主要用来吸收系统因阀门、水泵等开和关所引起的水锤冲击，以及夜间少量补水使供水系统主泵休眠从而减少用电，延长水泵使用寿命。 的产品说明 家用无塔供水压力罐 家用无塔供水压力罐的产品说明 早期的供水方式多采用高位水塔利用落差产生的静压来完成,无塔供水就是取消了高位水塔，直接用水泵加压力罐的模式来取代了水塔，压力罐起缓冲水锤和延长水泵休眠的作用,由于经常用在无塔供水设备上,与水泵配套的压力罐通常也叫家用无塔供水压力罐,无塔供水压力在整个系统中起缓冲水泵启动和停止瞬间产生的水锤冲击的作用,以及配合压力开关使用延长水泵的休眠时间。
毕业设计论文 论文题目：基于单片机恒压供水系统的设计 系部电子通信工程系 专业通信技术 班级 学生姓名 学号 指导教师 2012年5月5日
目录 摘要................................................................................................................................I Abstract.......................................................................................................................... II 第1章绪论 .. (1) 1.1 关于恒压供水系统 (1) 1.2 变频恒压供水系统主要特点 (1) 1.3 恒压供水技术实现 (1) 第2章变频恒压调速供水系统的工作原理 (3) 2.1 系统工作过程 (4) 2.2 变频调速的基本调速原理 (6) 2.3 水泵变频调速节能分析 (7) 2.4 本章小结 (8) 第3章变频恒压调速供水系统硬件设计 (9) 3.1 硬件总体说明 (9) 3.2 555定时器复位电路 (9) 3.3 LED数值显示 D/A数值采集 D/A数值反馈 (11) 3.3.1 LED数值显示模块 (11) 3.3.2 数据采集A/D转换电路 (11) 第4章变频恒压调速供水系统软件设计 (13) 4.1 编程软件 (13) 4.1.1 C051编译器介绍 (13) 4.1.2 KEIL编译器 (13) 4.2 单片机资料 (13) 4.3 软件的程序设计图 (14) 致谢 (18) 参考文献 (19) 附录1 (20) 附录2 (24)
任务4：全自动恒压供水系统 该任务（课题）来自2006年校企合作单位宜兴金燕自动化有限公司和我院合作设计中水处理恒压供水系统。该系统投入运行后，该企业典型先进可操作项目就成为本课程的教学内容，并且聘该公司负责人周其华工程师担任该项目的现场教学指导教师。该任务由上位机组态MCGS监控，下位机为PLC，由PLC 采集压力传感器信号，驱动变频器按照要求进行工作。 任务目的： 1．全自动恒压供水控制工程的要求 2．掌握全自动恒压供水控制工程的动画连接及数据库操作 3．掌握全自动恒压供水控制流程的编写及功能调试 4．掌握全自动恒压供水控制工程数据处理的方法 5．掌握全自动恒压供水设备组态方法 6．全自动恒压供水控制工程总体报告（实训报告） 1 全自动变频恒压供水电气控制系统介绍 虽着社会的发展和进步，城市高层建筑的供水问题日益突出、一方面要求提高供水质量，不要因为压力的波动造成供水障碍；另一方面要求保证供水的可靠性和安全性在发生火灾时，能够可靠供水。 对供水系统进行控制，是为了满足用户对流量的需求，所以流量是供水系统的基本控制对象。但流量的测量比较复杂，考虑到在动态情况下，管道中某一点水压p的大小与供水能力和用水流量之间的平衡情况有关。如果以安装压力表的位置作为分界点，把压力表之前的流量称为供水流量（Q1 ），压力表之后的流量称为用水流量（Q2 ）。则：如Q1>Q2，则p>0 ；如Q1 变频调速恒压供水系统，该系统能够根据运行负荷的变化自动调节供水系统水泵的数量和转速，使整个系统始终保持高效节能的最佳状态。 本文主要针对当前供水系统中存在的自动化程度不高、能耗严重、可靠性低的缺点加以研究，开发出一种新型的并在这三个方面都有所提高的变频式恒压供水自动控制系统。全文共分为四章。第一章阐明了供水系统的应用背景、选题意义及主要研究内容。第二章阐明了供水系统的变频调速节能原理。第三章详细介绍了系统硬件的工作原理以及硬件的选择。第四章详细阐述了系统软件开发并对程序进行解释。 关键词：变频器；恒压供水系统； PLC Frequency conversion constant pressure water supply system, the system is capable of automatically adjusting water supply system based on load changes of quantity and speed of the pump, always maintain the high efficiency and energy saving the best state of the This article primarily for current there is a high degree of automation in the water supply system, serious disadvantages, reliability, low energy consumption study developed a new and increased in these three areas of automatic control system of frequency conversion constant pressure water supply. The text is divided into four chapters. Chapter I sets out the water supply system of main research topics on background, meaning and content. Chapter II sets out the principle of variable frequency speed adjusting energy saving of water supply systems. Chapter III details the working principle of system hardware and hardware choices. The fourth chapter elaborates system software development and to explain the procedures Key words：Cam、high deputy、automation 高楼恒压供水系统 高楼恒压供水系统的PID控制原理: 根据反馈原理：要想维持一个物理量不变或基本不变，就应该引这个物理量与恒值比较，形成闭环系统。我们要想保持水压的恒定，因此就必须引入水压反馈值与给定值比较，从而形成闭环系统。但被控制的系统特点是非线性、大惯性的系统，现在控制和PID相结合的方法，在压力波动较大时使用模糊控制，以加快响应速度;在压力范围较小时采用PID来保持静态精度。这通过PLC加智能仪表可时现该算法，同时对PLC的编程来时现泵的工频与变频之间的切换。实践证明，使用这种方法是可行的，而且造价也不高。 无负压变频供水设备要想维持供水网的压力不变，根据反馈定理在管网系统的管理上安装了压力变送器作为反馈元件，由于供水系统管道长、管径大，管网的充压都较慢，故系统是一个大滞后系统，不易直接采用PID调节器进行控制，而采用PLC参与控制的方式来实现对控制系统调节作用。 高楼恒压供水系统指导： 1、无负压供水设备由专业人员提供或指导，普通状况可采用建筑设计图中的给排水设计图所标定的流量及扬程停止供水设备。 2、无负压供水设备主要根据用户的供水参数(流量、扬程等)，满足最不利点请求，应思索系统沿程和部分压力损失。(普通沿程损失的计算可参考每10米沿程增加1米扬程的办法计算。即大楼从泵房至楼顶最不利配水点管路总长100米，那么沿程损失可大约以为是10米，在肯定扬程时，应增加10米计算)。 3、无负压供水设备的工作点应充沛思索水泵效率区域。 4、用户提供供水量与供水压力外，还应提供自来水管网管径和自来水管网在用水顶峰时的供水压力值(因无负压供水设备为叠压该数据便于计算扬程)。 高楼恒压供水系统安装的过程： 1、将设备控制柜水平安放在水泥基础上，并用膨胀螺丝固定好; 2、找好进水口、出水口; 3、将自来水管引入到设备进水口，设备进水口法兰前端请顺序阀门，过滤器; 4、将用户出水管引入到设备出水口，设备出水口法兰前端请阀门，扰性街头; 5、将三相四线电引入到控制柜电源接线端，电源线大小根据设备总功率来定; 目录 1 摘要 (1) 1.1 引言 (1) 1.1变频恒压供水系统理论分析 (2) 1.1.1变频恒压供水系统的原理 (2) 1.1.2 变频恒压控制理论模型....................... 错误！未指定书签。 1.2恒压供水控制系统构成............................. 错误！未指定书签。 2 变频恒压供水系统设计................................. 错误！未指定书签。 2.1 设计任务及要求................................... 错误！未指定书签。 2.2 系统主电路设计.................................. 错误！未指定书签。 2.3 系统工作过程.................................... 错误！未指定书签。 3 器件的选型及介绍..................................... 错误！未指定书签。 3.1 变频器简介...................................... 错误！未指定书签。 3.1.1 变频器的基本结构与分类.................... 错误！未指定书签。 3.1.2 变频器的控制方式.......................... 错误！未指定书签。 3.2 变频器选型...................................... 错误！未指定书签。 3.2.1 变频器的控制方式.......................... 错误！未指定书签。 3.2.2 变频器容量的选择.......................... 错误！未指定书签。 3.2.3 变频器主电路外围设备选择.................. 错误！未指定书签。 3.3 可编程控制器() .................................. 错误！未指定书签。 3.3.1 的定义及特点.............................. 错误！未指定书签。 3.3.2 的工作原理................................ 错误！未指定书签。 3.3.3 及压力传感器的选择........................ 错误！未指定书签。 4 编程及变频器参数设置................................. 错误！未指定书签。 4.1 的接线图......................................... 错误！未指定书签。 4.2 程序............................................ 错误！未指定书签。 4.3 变频器参数的设置................................ 错误！未指定书签。 4.3.1 参数复位.................................. 错误！未指定书签。 4.3.2 电机参数设置.............................. 错误！未指定书签。总结.................................................... 错误！未指定书签。参考文献................................................ 错误！未指定书签。 家用无塔供水器生产设备 家用无塔供水器生产设备安装的过程： 1、将设备控制柜水平安放在水泥基础上，并用膨胀螺丝固定好。 2、找好进水口、出水口。 3、将自来水管引入到设备进水口，设备进水口法兰前端请顺序阀门，过滤器。 4、将用户出水管引入到设备出水口，设备出水口法兰前端请阀门，扰性街头。 5、将三相四线电引入到控制柜电源接线端，电源线大小根据设备总功率来定。 6、将每台水泵线经穿线管引入到控制柜底下电接线接线处。 7、进水压力检测三芯线，引入到控制柜底下信号端，检测进水压力。 8、出水压力检测三芯线，引入到控制柜底下信号端，检测出水压力。 9、缺水保护检测三芯线，引入到控制柜底下信号端，缺水保护。 家用无塔供水器生产设备特点: 1、占地少安装方便：整套设备只有一组供水控制柜和水泵机组，安装非常简单方便。 2、高效节能，运行成本低∶可充分利用市政管网供水压力，差多小，补多少，不产生负压，与传统水池(水箱)式变频供水设备相比可节能30%~70%。 3、定时换新功能：控制系统定时对水池(水箱)中的水自动进行换新，以保持水池(水箱)中的水的新鲜程度。 4、保护功能齐全：具有完美的过载、短路、过压、欠压、缺相、过流、短路、水源缺水等自动保护功能。在异常情况下能进行信号报警、自检、故障判断等。 5、运行可靠：停电可维持市政管网水压供水。当用水高峰或自来水停水时，由水池(水箱)供水，大大提高用户用水的可靠性，完全符合自来水供水规范。 6、延长设备的使用寿命：对泵组均能可靠的实现软启动，使电网和管网免冲击，并且轮流运转，大大延长了水泵及电机的使用寿命。设备寿命比传统水池(水箱)变频供水设备大大提高。 7、自动错峰供水功能：当用水高峰时段来临，控制系统根据市网传感器信号，自动切换为变频供水模式，用水高峰过后自动切回无负压供水设备模式，从根本上解决了高峰时段供水压力及流量不稳的供水难题。 8、双模式供水:具有水池(水箱)式变频供水设备和无负压管网叠压变频供水设备两种模式供水，可根据自来水进水压力及流量自动切换，此种运行方式不但避免了市政管网负压的产生,并且保证了供水的连续性,这个功能是通用型无负压供水设备无法做到的。 PLC 控制恒压供水系统 国家职业资格全省统一鉴定 维修电工技师 （国家职业资格二级） 所在省市：江苏省常州市 摘要：本设计是针对居民生活用水 /消防用水而设计的。由变 频器、 PLC 控制系统，调节水泵的输出流量。电动机泵组由三 台水泵并联而成，由变频器或工频电网供电，根据供水 系统出口水压和流量来控制变频器电动机泵组之间的切换 及速度，使系统运行在最合理的状态，保证按需供水。采用 PLC 控制的变频调速供水系统，由PLC 进行逻辑控制，由 变频器进行压力调节。通过PLC控制变频与工频切换，实现闭环自动调节恒压供水。运行结果表明，该系统具有压力稳 定，结构简单，工作可靠操作方便等优点。 关 第一章概 述??????????????????????（1）1-1常的供水方式及恒 的??????????（1） 二、水的一般性原 ????????????????（1） 1-2PLC 、器控制的恒供水系方 案?????????（3） 二、方案特 点??????????????????????（3）四、型及目 的???????????????????（4） 硬件 ??????????????????????（6）二、器介 ?????????????????????（7）二、方 式??????????????????????（7）机速方案的比 ????????????????（9） 二、模供水系的 定?????????????????（10 ） 一、路介 ??????????????????????（11 ）三、入出元件与 PLC 地址照 表????????????（ 15） 程序????????????????????（17）???????????????????????? ?（ 20） 致 ???????????????????????? ?（ 21） 参考文 献???????????????????????（ 22 ）第一章概述 供水的一种典型方式是恒供水。恒供水使用器的速 功能通供水的水的速，以持供水始端力，使之保持相 的恒定，故又称恒供水。在供水以逐步渗透到各种行，品 种也从一的恒供水向多功能和高的、供水及能化控 制的方向展。 基于触摸屏和PLC 作控制器作速的恒供 第一章绪论 1.1 关于高楼恒压供水 恒压供水是指用户段不管用水量的大小, 总保持管网水压基本恒定, 这样既可满足各部位的用户对水的需求, 又不使电动机空转造成电能的浪费。高楼恒压供水通常是采用固定在建筑物上的给水塔或楼顶高位水箱，以自来水局部加压的形式供水，这种气压供水可以取代任何高度的水塔或楼顶高位水箱，水质亦不易污染，占地面积亦小。 建筑给排水是与人民生活、生产活动、卫生安全有密切关系的学科。在日常常生活中，如果供水系统的水压不稳定，会导致不良后果。例如对居民用水而言，水压过高，会导致管路泄露和水源流失严重；水压过低，用户用水会导致供水不足。对于消防用水而言，水压不稳定，会影响灭火质量。因此，保持供水压力的稳定是很有必要的。恒压供水系统是指用户端不管用水量大小，总保持管网中水压基本恒定。随着微机技术及变频技术的发展，设备简单、投资少、可靠性高、抗干扰能力强的控制系统将是高楼恒压供水系统研究的方向。 1.2 PLC的概述 1.2.1 PLC的简介 国际电工委员会（IEC）于1987年对PLC定义如下: PLC是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置,是带有存储器,可以编制程序的控制器。它能够存储和执行指令,进行逻辑运算,顺序控制,定时,计数和算术等操作,并通过数字式和模拟式的输入输出,控制各种类型的机械和生产过程。PLC及其有关的外围设备,都应按易于与工业控制系统形式一体,易于拓展其功能的原则设计。 事实上, PL C就是以嵌入式CPU为核心,配以输入,输出等模块,可以方便的用于工业控制领域的装置。PLC与机器人,计算机帮助设计与制造一起作为现代工业的三大支柱。 1.2.2 PLC的基本结构 PLC实质上是一种工业控制用的专用计算机，PLC系统与微型计算机结构基本相同，也是由硬件系统和软件系统两大部分组成。 (1)通用型PLC的硬件结构 通用型PLC的硬件基本结构如图1.1所示，它是一种通用的可编程控制器，主要由中央处理单元CPU、存储器、输入/输出（I/O）模块及电源组成。 无塔供水设备标准——这有两个标准。一个是国家规定满足六层楼28M服务水头,另一个是建设部规定标准三层楼16m服务水头。一般是按国家规定的28m最不利点服务水头进行平差计算，《城市给水工程规划规范(GB50282-98)》中的第四章“给水水质和水压”有规定。 如果是进行管网平差计算的话，最好使用国家标准28m(0.28MPa)，实在满足不了再用建设部规定的14m(0.14MPa) 根据《室外给水设计规范》(GB50013-2006)中第3节给水系统第3.0.9条有关规定，当按直接供水的建筑层数确定给水管网水压时，其用户接管处的最小服务水头，一层为10m，二层为12m，二层以上每增加一层增加4m。 市政给水管网压力是依据城市总体规划确定，一般设计城市建筑层数按六层考虑，供水压力按 0.28MPa设计。 同时还要视城市的规模而定，一般是保证城市的大部分地区有0.3Mpa(30米水柱)左右的压力，这个压力基本能满足7层楼的直接市政用水需要。但是因为市政供水管网的压力不是以最远、最高端为控制点来设计的(为了顾及最不利点会浪费许多电费)，所以在局部地区可能压力会低至0.2Mpa，甚至更低。而比较靠近水厂的地方，又肯定会高于0.3Mpa 无塔供水设备的执行标准 无塔供水设备标准《微机控制变频给水设备》JG/T3009-93《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》GB/T17219–1998《液体泵带频率转换器的泵设备保证和兼容性试验》EN1248319992)、工程标准《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003。 无塔供水设备性能特点 1、无塔供水设备直接和市政管网相接，不用建水池。 2、无塔供水设备体积小，占地少，安装方便。 3、水源罐，泵组全为不锈钢，水无二次污染。 4、无塔供水设备水压稳定，不会造成相邻用户管网压力波动。 5、全自动运行，可无人值守。 目录 1变频器恒压供水系统简介 ................................................................... 错误！未定义书签。 1.1变频恒压供水系统节能原理 .................................................... 错误！未定义书签。 1.2变频恒压控制理论模型 ............................................................ 错误！未定义书签。 1.3恒压供水控制系统构成 ............................................................ 错误！未定义书签。 1.4恒压供水系统特点 .................................................................... 错误！未定义书签。 1.5恒压供水设备的主要应用场合 ................................................ 错误！未定义书签。2变频恒压供水系统设计 ....................................................................... 错误！未定义书签。 2.1设计任务及要求 ........................................................................ 错误！未定义书签。 2.2系统主电路设计 ........................................................................ 错误！未定义书签。 2.3系统工作过程 ............................................................................ 错误！未定义书签。 2.3.1减泵过程 ....................................................................... 错误！未定义书签。 2.3.2加泵过程 ....................................................................... 错误！未定义书签。 3 器件介绍及选型 .................................................................................. 错误！未定义书签。 3.1变频器介绍 ................................................................................ 错误！未定义书签。 3.2变频器的种类 ............................................................................ 错误！未定义书签。 3.3变频器选型 ................................................................................ 错误！未定义书签。 3.3.1变频器的控制方式 ....................................................... 错误！未定义书签。 3.3.2变频器容量的选择 ......................................................... 错误！未定义书签。 3.3.2变频器主电路外围设备选择 ......................................... 错误！未定义书签。 3.4可编程逻辑控制器（PLC）..................................................... 错误！未定义书签。 3.4.1 PLC的工作原理 ........................................................... 错误！未定义书签。 3.4.2 PLC及压力传感器的选择 ........................................... 错误！未定义书签。4PLC编程及变频器参数设置............................................................ 错误！未定义书签。 4.1 PLC的I/O接线图 ............................................................... 错误！未定义书签。 4.2 PLC .......................................................................................... 错误！未定义书签。 4.3 变频器参数的设置 ................................................................. 错误！未定义书签。总结 .......................................................................................................... 错误！未定义书签。参考文献 .................................................................................................. 错误！未定义书签。 恒压变频给水装置 使 用 说 明 书 一、产品概述 变频恒压给水设备利用可编程控制器，可根据管网瞬间的压力和流量变化自动调节水泵的转速及多台水泵的启停，在满足用户流量需求的基础上，使供水压力始终恒定在预先设定的压力值上，整套系统设计合理，运行可靠。 在供水中应用，可取代水塔、高位水箱和气压罐等供水方式，性能稳定、节能效果显着。 变频供水设备主要有微机变频控制柜、水泵机组、压力传感器、液位控制器（可选）、管道管件和阀门等构成。二、适用的水质范围 适用于生活饮用水、中水，水温00 C—900 C、PH值。三、使用范围 本设备设计合理、系统运行可靠、压力稳定高效节能、安装方便，操作简单，噪音底，可使用于各种需要恒压变量供水的场合； 1、高层建筑、住宅小区、企事业等生活供水系统； 2、各类自来水厂、给水加压泵站； 3、以上旧有系统的节能、降耗改造。 四、主要性能和特点 1、自动化程度高，可实现恒压变量、多恒压变量、变压变量多种控制方式，多种启停方式，压力稳定精度≤±1%； 2、节能效果显着； 3、控制柜控制对多台泵均实现变频软启动，无冲击电流，机械冲击磨损较小，可延长设备使用寿命、提高系统的稳定性和减小对电网的冲击； 4、设备中多台水泵可实现循环启动运行，以均稀各泵的工作量进一步延长水泵寿命； 5、系统设计配置灵活，可根据需求设定多达6台水泵及1台附属小泵的供水控制系统。 五、技术参数 本系列变频给水装置参数如下： 1、电源：3相5线。380V（±10%），50Hz（±5%）； 2、供水流量范围：0—3900m3/h; 3、压力调节范围：0—; 4、适用电机容量：—315kw 5、加减速时间：0—6500秒； 6、变频器效率：85%—95% 7、产品标准：Q/0112GT001-2005 六、设备工作原理简述 以多台水泵并联供水为例，系统设定一恒定的压力值，当用水量变化而产生管网压力的变化，通过远传压力表，将管网压力反馈给变频器内置控制器，通过控制器调整变频器的输出频率，调节泵的转速以保持恒压供水；如不能满足供水要求时，则变频器将控制多台变频泵和工频泵的启停而达 摘要 本设计是专门对日常用水而设计的恒压供水控制系统。根据国内外的研究现状以及系统的控制要求，制定出了一套适合此系统的控制方案。控制方案中，硬件设计主要对可编程控制器（PLC）机型、变频器机型以及电机泵组的机型做出了选择，同时还对系统的输入输出点进行了规划和分配。在软件设计部分，针对控制要求画出了系统的流程图，并且还对每一部分的流程图进行了功能的解释，使读者能更加轻松的了解整个系统的软件设计情况。在此课题中，还采用了MCGS组态软件，对控制系统进行监视与模拟运行，很直观的再现了现场的实际情况。最后，还对整个系统进行了运行调试，运行结果表明该系统具有水压稳定、硬件组成简单、运行可靠和操作方便等优点。 关键词：恒压供水；可编程控制器；变频器；组态软件 Abstract This design is specially designed for water constant pressure water supply control system. According to the requirements of the current research at home and abroad and the system control, develop a set of control scheme suitable for the system. In the control scheme, the hardware design is mainly to the programmable logic controller (PLC) model , frequency converter and motor pump set model made a choice, but also on the system input and output points of planning and allocation. In software design part, according to draw the flow chart of the system, and the required control and flow chart of every part of the function of explanation, so that readers can more easily understand the software design of the whole system. In this topic, also adopted the MCGS configuration software, to monitor and control system’s simulate, intuitive reproduce the actual situation of the scene. Finally, the debugging of the whole system running, the results on the surface of the system has stable pressure, simple structure, reliable operation and convenient operation. Key words: Constant pressure water supply；Programmable logic Controller；Inverter；Configuration software恒压供水系统自动控制设计要点
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