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居民小区恒压供水系统设计
恒压供水系统是指在整个供水系统内，保持一定水压的供水方式。
在居民小区中，可以采用多种方式实现恒压供水，主要包括：
1.水泵恒压供水系统：在小区水源外送水压力较低的情况下，
在小区内采用水泵进行水压增压，保持系统内一定的水压。
2.水箱恒压供水系统：在小区水源外送水压力较高的情况下，
建立一个水箱，通过调节进出水管道的流量，保持水箱内部一定水位，从而实现恒压供水。
3.压力容器恒压供水系统：在小区水源外送水压力较高的情况下，建立一个压力容器，通过储存一定量的水压来达到水压恒定的
目的。
在确定使用哪种恒压供水系统之前，需要考虑小区内房屋数量、层数、楼高、水消费量等因素，以及小区内水压和水源的情况。
同时，在设计恒压供水系统时，要对各个部件进行合理的布局，保证
系统工作稳定、可靠，减少水力冲击和管网损耗。
1 前言.系统概述本课题主若是为了配合某一小区生活供水方案的技术改造而进行的。
该小区原方案是楼顶高水位水箱供水。
依照该小区改造要求，该小区要求投资少，节约能源，水质不遭二次污染，或遭二次污染少。
众所周知，随着城镇人口的不断增加，楼房愈来愈高，如何利用有效的水源保证高层建筑的正常供水已是迫在眉睫。
传统的方式是利用高层水塔或高位水箱，但高层水塔占地面积大，建筑费用高，塔内污物不易清理，故此刻发达国家早已淘汰。
高位水箱一样建于楼顶，它虽幸免了水塔占地面积大等问题，但又人为地增加了楼房的重量，使建筑设计及楼房造价提高，亦是不可多用的方案。
人们对水的利用要求也愈来愈高，不仅对水的质量有了必然的要求，而且对水的压力、流量也有了更高的要求。
但由于供水系统的宠大性、高程和距离产生的压差性、水阻变异性等诸多不确信因素，致使供水压力、流量等技术参数在用水顶峰和低峰转变较大，若是在供水系统中仍采纳过去的供水方式供水，就常可能显现顶峰期供水结尾压力不足、乃至高层用户无水，低峰期管网静水压力不足、低峰期管网静水压力过大而致使一些老化的管网崩裂漏水问题。
目前，工业和生活供水系统普遍采纳恒压供水方式。
这种供水方式克服了传统供水系统占地面积大、水质易污染、基建投资多的缺点，且技术先进、水压恒定、操作方便、运行靠得住。
随着微电子技术和电力电子技术的飞速进展，变频器的靠得住性不断提高，价钱又趋于低廉，许多泵类负载越多地由传统的固定转速拖动改成变频调速拖动。
多数供水系统是以知足用户所需流量为操纵目标的，最近几年来，愈来愈普遍地采纳了变频调速的恒压供水系统。
采纳变频调速操纵的优势：1）压力、流量、水位等容易操纵；2）可节约由阀门引发的管阻损失；3）便于和上位微机联接；4）容易实现反复多次的起动和停止。
变频恒压供水系统研究的意义一样给水管网中的水压(自来水厂的一次供水压力)已很难知足用户的用水需求，除建筑低层可由市政管网直接供水外，其余高层用户或大型用水单位(如高校，企业)均须加压供水目前经常使用的加压方案，不管是水塔、高位水箱、仍是气压罐，都必需由水泵以高出用户实际所需水压的压力进行“提升”，从而造成能源的浪费。
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，此时会造成能量的浪费，同时还有可能造成水管爆裂和用水设备的损坏。
传统调节供水压力的方式，多采用频繁启／停电机的控制和水塔二次供水调节的方式，前者产生大量能耗的，而且对电网中其他负荷造成影响，设备不断启停会影响设备寿命；后者则需要大量的占地与投资。
且由于是二次供水，不能保证供水质的安全与可靠性。
而变频调速式的运行十分稳定可靠，没有频繁的启动现象，启动方式为软启动，设备运行十分平稳，避免了电气、机械冲击，也没有水塔供水所带来的二次污染的危险。
由此可见，变频调速恒压供水系统具有供水安全、节约能源、节省钢材、节省占地、节省投资、调节能力大、运行稳定可靠的优势，具有广阔的应用前景和明显的经济效益与社会。
§1.2 设计目的《机电一体化系统设计》课程设计是大学生在完成《机电一体化系统设计》等专业课学习后进行综合性实践性教学环节，总的目的是在老师的指导下使学1生通过课程设计对所学课程理论知识进行一次系统的回顾检查复习和提高并运用所学理论通过调研设计一个机电控制方面的课题受到从理论到实践应用的综合训练，培养学生独立运用所学理论解决具体问题的能力具体有以下几点：1、通过检索查阅运用有关手册、标准及参考资料，培养起学生检索查阅资料、使用资料的方法和能力。
2、通过回顾查阅课程理论知识、运用所学的基础课专业技术课和专业课知识，培养学生根据实际问题正确设计总体方案分析具体问题、进行工程设计的能力。
3、本例综合了PLC 在多方面的应用，既有开关量I/O 也有模拟量I/O；既有PID 调节的典型应用，又有复杂的逻辑控制。
另外本例中使用的三菱的变频器使电机实现软启动控制。
通过一系列的学习，查找资料使得我们学到的知识加以巩固。
§1.3 PLC 的历史及发展趋势§1.3.1 PLC 的历史20 世纪60 年代中期，美国通用汽车公司（GM）为适应生产工艺不断更新的需要，提出了一种设想：把计算机的功能完善、通用灵活等优点和继电控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，制成一种通用控制装置，并把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化，采用面向控制过程、面向问题的语言编程，使不熟悉计算机的人也能方便地使用。
摘要随社会经济的迅速发展，人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高；再加上目前能源紧缺，利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术，设计高性能、高节能、能适应不同领域的恒压供水系统成为必然趋势。
本设计是针对居民生活用水而设计的。
由变频器、PLC、PID调节器和组成控制系统，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的速度和切换，使系统运行在最合理状态，保证按需供水。
本文介绍了采用PLC控制的变频调速供水系统，由PLC进行逻辑控制，由变频器进行压力凋节。
在经过PID运算，通过PLC控制变频与工频切换，实现闭环自动调节恒压变量供水。
运行结果表明，该系统具有压力稳定，结构简单，工作可靠等特点。
关键词：变频调速；PID调节；PLCABSTRACTWith the rapid development of social economy；it demands the better of water supply' s quality and reliability of water supply system. Meanwhile energy resources are seriously lack. So it is inevitable tendency to design water supply system which has high function and saves on energy well，with help of advanced technique of automation，control and communication. At the same time this system can adapt different water supply fields.It is very important of the Water Supply System in Constant Pressure for the water supply in industrial and citizen existence. It is consist of the variable frequency and speed regulation，PLC，PID control system for the control system. It controls the outcome of the pumps. The generator pumps are consist of parallel three pumps，and the power come from variable frequency and speed regulation or power grid. According to the water supply of constant pressure’s outcome water press and flux，the control system control the variable frequency and speed regulation，parallel pumps’ speed and cut over，cause the system move in the best rational situation，assure according to wants supply water. This design has many merits such as save energy.In this paper，the control principle of VVVF providing-water system is introduced，we use PLC to carry on logic control and use inverter to modulate pressure．Through PID control principle .we realize Closed-loop control in VVVF Providing-water System．The result indicates that the system has the stable pressure，simple structure，and reliable work．Keywords：variable frequency and speed regulation；water supply of constant pressure；PID control system；PLC目录摘要 (1)ABSTRACT (2)1 绪论 (1)1.1变频恒压供水产生的背景和意义 (1)1.2变频恒压供水系统的国内研究现状 (3)1.3课题来源及本文的主要研究内容 (5)1.4本论文中所做的工作 (5)2 恒压供水系统的基本构成 (6)3 变频器和压力传感器 (8)3.1 变频器的基本结构 (8)3.2 变频器的分类及工作原理 (11)3.3 变频器的操作方式及使用 (12)3.4 变频器硬件选择 (13)3.5 压力传感器 (14)4 PLC选择及应用 (16)4.1 PLC在恒压供水泵站中的主要任务 (16)4.2 PLC模拟量扩展单元的配置及应用 (16)4.2.1 模拟量输入模块的功能及与PLC系统的连接 (17)4.2.2 模拟量输入模块缓冲存储器（BFM）的分配 (18)4.2.3 模拟量输出模块的功能及PLC系统连接 (20)4.2.4 模拟量输出模块的偏置、增益及分配 (21)5 PID控制器的设计 (22)5.1 PID控制算法及特点 (23)5.2 PID参数整定的相关原则 (25)5.3 PID指令的使用注意事项 (26)5.4 PID回路类型的选择 (26)5.5 正作用或反作用回路 (27)6 系统的设计 (28)6.1 系统要求 (28)6.2控制系统的I/O及地址分配 (28)6.3 PLC系统选型 (30)6.4 电气控制系统原理图 (30)6.4.1主电路图 (30)6.4.2 控制电路图 (32)6.5 系统程序设计 (33)6.5.1由“恒压”要求出发的工作泵组数量管理 (34)6.5.2 多泵组泵站泵组管理规范 (34)6.5.3系统流程图设计 (34)6.5.4程序的结构及程序功能的实现 (36)6.5.5系统的运行分析 (38)致谢 (39)1 绪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。
摘要基于变频器的智能恒压供水系统以西门子S7-200系列PLC作为控制器，采用其扩展模拟输入输出模块EM235，利用其内部的PID控制指令，配合MM420型号的变频器和电机，同时用KBY压力变送器来检测管网压力。
构成闭环调速系统。
变频调速技术是一种新型的、成熟的交流电机无级调速驱动技术，变频器的作用是为电机提供可变频率的电源，实现电机的无级调速，从而使管网水压连续变化。
压力变送器的作用是检测管网水压。
智能PID调节器实现管网水压的PID调节。
PLC控制单元则是泵组管理的执行设备，同时还是变频器的驱动控制，根据用水量的实际变化，自动调整输出模拟量，进而控制变频器。
变频恒压供水控制系统通过测到的管网压力，经PLC内置PID 调节器运算后,通过EM235模拟输出端传送到变频器，调节输出频率，实现管网的恒压供水。
关键词：恒压供水、可编程控制器、无级调速、PID控制、闭环调速系统、山东科技大学专科毕业论文目录目录1 绪论 (1)1.1 恒压供水系统的发展历程 (1)1.2 恒压供水系统研究的目的和意义 (2)1.3 恒压供水系统的应用 (3)2 基于变频器的智能恒压供水系统的设计方案 (4)2.2 恒压供水系统设计总体方案设计 (4)2.3 变频恒压供水原理 (6)3 基于变频器的智能恒压供水系统的硬件设计 (7)3.1 系统中硬件电路构成 (7)3.2 PLC型号选择和系统硬件配置 (20)3.3 外部硬件电路设计 (22)4 基于变频器的智能恒压供水系统的软件设计 (24)4.1 系统流程图 (24)4.2软件设计 (25)结术语 (31)致谢词 (32)参考文献 (33)1 绪论变频恒压供水系统成为现在建筑中普遍采用的一种水处理系统。
随着社会和变频调速技术发展和人们节水节能意识的不断增强，变频恒压供水系统的节能特性使得其越来越广泛用于工厂、住宅、高层建筑的生活及消防供水系统。
恒压供水是指用户端在任何时候，不管用水量的大小，总能保持网管中水压的基本恒定。
瑚献油tl 灌式醛関式込冲供水方式水加惨水画■高『未观的時純•使水屣的肋壮毗「拿it 没化忠.才*:讥水诃F 虫据空寸「咲 对就童三-4行盛霖幵肚帕比吃也・勲熾尬乱茁罠秋M 曲.軽1K 甲貳牴门k d '拧制H 引*卜卅就 U L 台:* i ｛功 辻跡变模医存+糕期便熙断的耶m .'1 '■ rfc-^T2. 3系统软件设计系统软件设计主要包括上位机监控软件设计和 下位机PI 。
C 控制软件设计。
上位机与下位机之间 通过以太网方式通信，共同完成整个控制系统的现 场流程控制和远程监测管理功能。
上位机控制系统主要实现远程监测和管理功能，利用组态软件进行组态，通过具体运行工况动态 显示、实时数据获取及显示、历史数据存储与打印、 故障报警等功能，实现整个系统的集中监测和控制。
由于供水系统是一个惯性较大的系统，不需要过高的响应速度，因而在 PI 。
C 程序的设计思想上以 查询方式为主，中断方式为辅。
其具体程市政给水 浮感开黄 I L i 1O I G ?i H "T 用 户亠 箱7K ------ ./ 电捋m /序流程如图3所示。
篋行给舉埔岀卸* PLC输岀鮭电器，f押智水更运行或停机图3 PLC控制主程序流程国2. 4核心技术该恒压系统采用PID控制，具体结构如图4所示。
其流程如下所述：当系统开始工作时，首先接通变频器，然后通过接触器把水泵电机接入变频输出电路，实现电机软启动；同时，安装在供水管网出水1: 1的压力传感器将水压转换为4〜20 mA的电信号，PLC根据给定值与测量值的偏差大小，按照PID控制器的控制策略选择原则，在压力允许范围内，由变频器调整电机转速达到调节压力的目的。
在超出压力允许的范围内，通过结构调整，再结合变频达到调节压力的目的。
当用户用水量增加时，使得水管压力下降，此时PLC输出相应控制信号，使变频器带动水泵电机升速，直至变频器输出至工频，把更多的水送往出水管网。
毕业设计开题报告一、课题设计（论文）目的及意义变频调速恒压供水设备以其节能、安全、高品质的供水质量等优点，变频调速恒压供水设备以其节能、安全、高品质的供水质量等优点,变频控制技术的进步不仅仅是异步电动机结构简单、坚固、易于维护等优点，更主要的是采用变频调速技术的异步电动机的机械特性达到了直流电动机调压调速的特性。
由于计算机技术的介入，使得变频器具有丰富的功能和方便好用的特点，因此人们才有可能按照实际要求，自行构成一个适用和可靠的调速系统。
随着电力电子技术的飞速发展，变频器的功能也越来越强。
充分利用变频器内置的各种功能,对合理设计变频调速恒压供水设备，降低成本，保证产品质量等方面有着非常重要的意义。
二、课题设计（论文)提纲1、恒压供水系统技术指标分析2、硬件电路设计3、软件设计4、总体调试三、课题设计（论文)思路、方法及进度安排设计思路:详细分析设计要点及参数确定，系统的工艺要求，对主要元器件选型.根据工艺要求进行硬件设计和软件设计进度安排1-2周，根据任务书搜集资料，方案论证，写开题报告,制定元器件购买计划及预算；3-4周，电路设计,电路组装、调试、成型5-6周,整理论文材料,毕业答辩。
四、课题设计（论文）参考文献；［1］袁任光.可编程控制器选用手册,北京：机械工业出版社,2002。
[2] 陈宇。
可编程控制器基础及编程技巧,广州：华南理工大学出版社，1999.［3] 马云峰、徐群岭.PLC的PID功能在恒压供水系统中的应用，潍坊:潍坊高等专科学校。
[4] FX—20MX可编程控制器操作手册及编程手册［5］ YASKAWA CIMRG7变频器用户手册、产品目录、编程手册[6］滑海穗、郎宏仁。
可编程控制全自动恒压供水系统,哈尔滨:哈尔滨市自来水公司.［7] 陈少波.带PID功能的变频器在恒压供水系统中的应用，广东：广东汕头大学机电系.[8］韩焱青.PLC控制变频调速恒压供水系统，武汉化工学院学报 2000年04期恒压供水系统的设计内容摘要: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PLC 控制的恒压供水系统。
恒压供水系统设计摘要建设节约型社会,合理开发、节约利用和有效保护水资源是一项艰巨任务.由于传统供水方式的缺陷，本文设计了一套PLC控制的变频调速恒压供水系统.恒压供水是指在供水网系中用水量发生变化时，出口压力保持不变的供水方式.系统由可编程控制器、变频器、水泵电机组、压力变送器等构成。
共三台电机，其中由一台变频器拖动2台电动机的起动、运行与调速，1台电机备用。
控制系统中采用德国SIEMENS公司的S7—300可编程控制器来控制水泵电机的投入台数及运行方式;同时利用其中的数字PID控制器，由FB41将压力给定值与测量值的偏差进行处理，实时控制变频器的输出频率，进而改变水泵电动机的转速来改变水泵出水口流量,实现管网压力的自动调节，使管网压力稳定在设定值附近。
此方法具有短路保护、过载保护功能,工作稳定可靠,大大延长了电机的使用寿命。
关键词:PLC;变频调速；恒压供水The Constant Pressure Water Supply System DesignAbstractBuilding the conservation-oriented society，the reasonable development, saves and the effective protecting water resources is an arduous task. As a result of the flaw of the tradition water supply system，a set of PLC control’s frequency conversion velocity modulation constant pressure water supply system is designed。
Constant pressure water—supply means that the water supply networks in the event of changeable water consumption，but the exports still remain the same pressure. The component of this system includes the PLC, tranducer, pump motor group, and the pressure sensor。
摘要建设节约型社会，合理开发、节约利用和有效保护水资源是一项艰巨任务。
根据高校用水时间集中，用水量变化较大的特点，分析了校园原供水系统存在成本高，可靠性低，水资源浪费，管网系统待完善的问题。
提出以利用自来水水压供水与水泵提水相结合的方式，并配以变频器、软启动器、PLC、微泄露补偿器、压力传感器、液位传感器等不同功能等传感器，根据管网的压力，通过变频器控制水泵的转速，使水管中的压力始终保持在合适的范围。
从而可以解决因楼层太高导致压力不足及小流量时能耗大的问题。
另外水泵耗电功率与电机转速的三次方成正比关系，所以水泵调速运行的节能效果非常明显，平均耗电量较通常供水方式节省近四成。
结合使用可编程控制器，可实现主泵变频，副泵软启动，具有短路保护、过流保护功能，工作稳定可靠，大大延长了电机的使用寿命。
关键词：恒压变频供水，PLC，压差供水，自动控制ABSTRACTBuilding the conservation-oriented society, the reasonable development, saves and the effective protecting water resources is an arduous task. Be centralized according to the university water used time, the water consumption change major characteristic, analyzed the campus original water supply system existence cost to be high, the reliability was low, the water resources waste, the pipe network system treated the consummation the question. Proposed that draws water the way which using the running water hydraulic pressure water supply and the water pump unifies, and matches by the inverter, the soft starter, PLC,Micro reveals the compensator, the pressure transmitter, the fluid position sensor and so on. according to the network management pressure, controls water pump's rotational speed through the inverter, causes in water pipe's pressure maintains at throughout the appropriate scope, thus may solve the problem which the floor high pressure is too insufficient when small current capacity the energy consumption is big.Moreover the water pump consumes the electric power and the electrical machinery rotational speed is proportional three cubed the relations, therefore the water pump velocity modulation movement's energy conservation effect is obvious, the average power consumption usual water supply way saves 40%.The union uses the programmable controller, may realize the main pump frequency conversion, the auxiliary pump soft start, has the short circuit protection, the overflow protection function stably, the work reliable, lengthened electrical machinery's service life greatly.Key words: Constant pressure frequency conversion water supply, PLC, differential pressure water supply, automatic control目录摘要 (I)ABSTRACT ................................................................................................................................. I I 目录 (III)第一章绪论.......................................................................................................................... - 1 - ............................................................................................................................................. - 1 - ............................................................................................................................................. - 2 - ..................................................................................................................................... - 2 -..................................................................................................................................... - 3 - 本课题的总体方案....................................................................................................... - 4 - ..................................................................................................................................... - 4 -..................................................................................................................................... - 5 -..................................................................................................................................... - 5 - ............................................................................................................................................. - 7 - 第二章恒压供水系统的原理 ............................................................................................ - 8 - ............................................................................................................................................. - 8 - ..................................................................................................................................... - 8 -..................................................................................................................................... - 9 -................................................................................................................................... - 10 - ........................................................................................................................................... - 15 - ................................................................................................................................... - 15 -................................................................................................................................... - 15 - 文本显示器 .................................................................................................................. - 16 - 第三章供水系统的硬件电路设计 ................................................................................. - 17 - ........................................................................................................................................... - 17 - ................................................................................................................................... - 17 -................................................................................................................................... - 17 - ........................................................................................................................................... - 17 - ................................................................................................................................... - 17 -................................................................................................................................... - 18 -................................................................................................................................... - 20 -................................................................................................................................... - 21 -PLC接线图.......................................................................................................... - 21 -................................................................................................................................... - 23 - 第四章恒压供水系统软件设计...................................................................................... - 25 - ........................................................................................................................................... - 25 - ........................................................................................................................................... - 25 - ........................................................................................................................................... - 28 - ........................................................................................................................................... - 28 -........................................................................................................................................... - 28 - 总结............................................................................................................... 错误!未定义书签。
毕业论文（设计）题目：恒压供水系统设计姓名：学号：专业：班级：指导教师：承诺书1.本人郑重地承诺所呈交的毕业论文（设计），是在指导教师的指导下严格按照学校和学院有关规定完成的。
2.本人在毕业论文（设计）中引用他人的观点和参考资料均加以注释和说明。
3. 本人承诺在毕业论文（设计）选题和研究内容过程中没有抄袭他人研究成果和伪造相关数据等行为。
4. 在毕业论文（设计）中对侵犯任何方面知识产权的行为，由本人承担相应的法律责任。
毕业学生签名:时间: 年月日摘要本论文设计了以变频调速技术为基础的恒压供水系统，该系统综合运用变频调速技术以及自动控制技术，实现了恒压供水的控制，保证了供水系统随时维持在最佳运行状况。
系统主要由PLC、变频器、压力变送器以及泵组等组成供水闭环控制系统。
控制系统是由变频器控制水泵的转速以调节供水量，采用变频调速方式自动调节水泵电机转速或加、减泵，自动完成泵组软启动及无冲击切换，这样的切换过程有效地减少了泵的频繁起停。
关键词变频调速恒压供水 PLC目录1 前言 ................................................................................................................... - 9 -1.1 选题背景.................................................................................................... - 9 -1.2 研究意义.................................................................................................... - 9 -1.3 主要设计内容.......................................................................................... - 10 -2 变频供水技术 ..................................................................................................... - 10 -2.1 供水的模式.............................................................................................. - 10 -2.1.1 传统供水模式............................................................................. - 10 -2.1.2 变频调速供水....................................................................................... - 11 -2.2 供水系统的基本特性.............................................................................. - 11 -2.3 变频调速原理.......................................................................................... - 12 -2.4 水泵调速运行的节能原理...................................................................... - 13 -2.5 电机变频转工频原理.............................................................................. - 14 -3 PID在恒压供水中的应用................................................................................... - 15 -3.1 PID控制原理 ........................................................................................... - 15 -3.2 经典PID控制及调节 ............................................................................. - 15 -4 系统设计 ............................................................................................................. - 18 -4.1设计原理................................................................................................... - 18 -4.2 系统方案.................................................................................................. - 18 -4.3 系统的硬件设计...................................................................................... - 20 -4.3.1主回路设计.................................................................................... - 20 -4.3.2 PLC的I/O点分配....................................................................... - 21 -4.3.3 控制回路设计............................................................................... - 21 -4.4 变频器...................................................................................................... - 22 -4.5 软件设计.................................................................................................. - 24 -5 结论 .................................................................................................................. - 32 - 参考文献 ........................................................................................................... - 33 - 致谢 ................................................................................................................. - 34 -恒压供水系统设计1 前言1.1 选题背景近年来，随着居民区的不断扩建与改造，楼房层数的不断加高，我国居民用水难问题越来越突出，特别是高层建筑居民，原有的自来水管网的压力出现不足，大部分地区普遍存在着用水高峰期高层供水压力不够，高层居民经常出现用水难问题，给生活带来极大的不便，特别在大城市这类问题特别突出。
毕业设计旭日小区恒压供水系统毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。
对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。
作者签名：日期：毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解**学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。
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保密的论文（设计）在解密后适用本规定。
作者签名：指导教师签名：日期：日期：注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它随着经济的发展，人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高，现今能源的紧缺，利用先进的自动化技术、可编程控制技术、通讯技术和计算机技术，设计出高性能、高效率、能适应不同领域的可靠性高的恒压供水系统成为必然的趋势。
本论文从节约能源的角度出发，提出多种不同的控制方案，最后通过方案间的比较和针对现今社会的调查确定选用变频器与PLC实现恒压供水系统控制的方案。
论文具体介绍恒压供水系统的控制原理及PLC控制系统，给出了PLC控制系统的硬件和软件设计。
系统主要控制目标是泵站总管出水压力，在用户端的检测机构反馈数值与系统给定值进行比较，其差值经PID运算处理后发出控制指令，使变频器变频，调整运转电机数量或或改变电机运转速度，从而达到总管供水压力在给定的范围内。
关键字：变频调速、恒压供水、PLC、MCGS第一章绪论 (7)1.1城市供水的需求 (7)1.2恒压供水系统设计的目的和意义 (7)1.3设计的任务及要求 (8)第二章系统的方案选择 (8)2.1系统控制方案选择 (8)2.2恒压供水系统 (9)2.3变频调速节能原理 (9)第三章系统控制回路设计 (10)3.1主电路设计 (10)3.2控制电路设计 (10)3.3 其他回路设计 (11)第四章元器件的选型 (11)4.1.PLC选型 (11)4.2变频器的选型 (11)4.3模拟量模块的选择 (12)4.4 压力变送器的选型 (12)4.5触摸屏的选型 (12)4.7原件表 (12)第五章元气件的接线图 (14)5.1 PLC接线图 (14)5.2变频器接线图 (14)5.3 模拟量模块接线图 (14)第六章PLC控制及编程 (14)6.1 PLC控制流程图 (14)6.2 IO地址分配表 (15)6.3编程及程序介绍 (17)第七章组态 (21)7.1 MCGS组态 (21)第八章总结 (24)致谢 (24)参考文献： (25)附录1 恒压供水系统程序 (25)附录2 电气原理图 (40)第一章绪论1.1城市供水的需求随着我国城市和工业化进程的加快，城市供水面临着缺水与水环境恶化双重压力，还存在着浪费、低效用水及管理落后现象。
长期以来区域供水都是有市政管网经过二次加压和水塔、高位水池等设施来实现。
由于用户用水有着季节和时间段的明显变化。
普通的供水方式就不能满足供水需求，从而造成各种资源的浪费。
1.2恒压供水系统设计的目的和意义随着电力技术的发展，以变频调速为核心的智能供水控制系统取代了以往高位水箱和压力罐等供水设备。
智能供水有三方面的特点：一起动平稳，起动电流可限制在额定电流以内，从而避免了起动时对电网的冲击；二由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵和阀门等元件的使用寿命；三可以消除起动和停机时的“水锤效应”。
其稳定安全的运行性能、简单方便的操作方式、以及齐全周到的功能，将使供水实现节能和节省人力，最终达到高效率的供水的目的。
1.3设计的任务及要求本设计的任务是在原有供水不变的基础上配备PLC和变频器等现今运用最为广泛的先进技术，在用水需求量改变时，变送器根据管网压力，把数值传送给PLC，PLC经过PID运算与设定值进行对比，来增减或调整电机投运台数和转速，从而能达到智能供水的目的。
设计中给出详细的设计方案，及方案设计的数据、PLC程序、外部线路连接图和硬件的选型。
系统控制要求：1、对三台变频泵根据反馈值进行控制，及加减泵或改变单台泵的运转速度。
2、在用水量相对较少的时间段采用辅佐泵供水，停止其他水泵工作。
3、可手动自动两个档位相互切换，相互间互不干扰。
第二章系统的方案选择2.1系统控制方案选择目前普遍而言小区供水主要采用水泵、水塔、高位水箱等，这些供水方式存在着严重的浪费现象。
比如水泵，就是直接用水泵把水源输送到用户单元，此方法操作简单，但是非常繁琐。
每次用水都必须去开启水泵。
水塔，就是先用水泵把水抽到高处，然后利用水的压力供水，和直接用水泵供水有了进一步提高。
但是这种方法把水经过两次输送。
输送过程中不可避免的造成二次污染，影响居民健康。
所以这种方法不可取。
高位水箱——采取这种方法不但达到了高层楼房用户不因城市水管压力减小而用不到水的目标，也尽量避免了水源的二次污染。
可它的投资成本价高。
居民负担加重，所以不可取。
综合上述方案，恒压供水系统就凸现而出。
结合小区用水特点和经济效益，恒压供水就是不二的选择。
下面就具体介绍一下此系统。
2.2恒压供水系统系统的控制方式如图2-1恒压供水控制系统总图。
系统由PLC作为主站，变频器、触摸屏作从站组成。
触摸屏上可显示系统当前的工作情况和各项数值，也可进行简单的数字量操作，如手动控制时进行各泵的手动开关控制(详细信息见第七章)。
变频器只作为执行机构，它与PLC进行数据传输，以及反馈信息给PLC。
在控制系统中还有变送器，它只进行模拟量传输，反馈各管路压力当前值。
图2-1 恒压供水控制系统总图2.3变频调速节能原理1、从水泵的工作效率不是变频供水的水泵功率不随供水需求变化而变化。
我们来做个计算：以一台1KW的水泵电机工作12小时。
不变频时需用电12KWh。
变频调速供水除12小时都是需求量大则为12KWh，但12小时不可能全是用水高峰期，所以在一些用水相对较少的时候，变频调速就体现出来了。
2、从电机的使用寿命看水泵电机如果都是在没有保护的状态下启动停机，在启动过程中由于电机加速过程十分急剧，这样很容易产生“水锤”效应。
“水锤效应”极具破坏性，压强过高，将引起管子爆裂；反之，压强过低有会导致管子的瘪塌。
此外，“水锤效应”还可能损坏阀门或其他元部件。
这对电机的使用寿命有严重的影响。
而采用变频器调速后，可以通过对电机启动时间上控制来延长启动时间，使电机加速时间延长。
在停机过程中，同样可以对电机降速时间延长，从而彻底消除“水锤效应”。
在停机过程中，由于采用延长加速减速时间，使得水泵叶片承受压力减小；轴承磨损减小。
所以，采用了变频调速以后，水泵电机的寿命将大大延长。
第三章系统控制回路设计3.1主电路设计在设计主电路时，采取电机启动保护器QM来保护电机。
电机启停均有PLC控制，在电机变频调速时，同时接通变频器和变频电机，根据水压进行变频调速或增泵减泵处理。
系统详细控制见附录2《电气原理图》。
3.2控制电路设计控制电路是控制系统的大脑，它操控着控制系统的所有动作机信号处理。
在设计上因对某些不能同时接通的电路部分进行双重互锁(即机械与电气互锁)，以保证电路的正常运行。
在模拟量处理中，为此加上了AA1安全隔离栅，以保证模拟信号的准确安全传输。
具体接线图见附录2《电气原理图》。
3.3 其他回路设计在电路设计中，常常一个主电路很难完成系统的控制，所以在设计中添加了辅助回路。
辅助回路在系统中作辅助用，但又不能缺少。
辅助回路包括一个控制变压器和两个电源开关。
变压器输出的电压为220V，供控制电路使用；两个开关电源分别供给PLC输入输出和模拟量回路。
详细的分配见附录2《电气原理图》。
第四章元器件的选型4.1.PLC选型PLC具有可靠性高，抗干扰能力强、配套齐全，功能完善，适用性强、易学易用、系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造、体积小，重量轻，能耗低等特点。
在本设计中，需13点输入，15点输出。
西门子PLCcpu224(14DI10DO)，输入点满足要求，输出点不满足；cpu226(24DI16DO)输入输出都能满足要求。
故此次设计选择西门子PLCcpu226(24DI16DO)。
4.2变频器的选型变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素、过流过压过载保护等功能。
本次设计中选选用斯耐德ATV21风机泵用变频器。
此系列有可变转矩泵和风机应用锁必需的所有功能：PI调节器，预置PI；自动重启动，可在运行时恢复；变频跳跃；过载检测与欠载检测等功能（具体说明及参数设置可见ATV21用户手册）。
4.3模拟量模块的选择设计中有压力模拟量的运算，按要求有四个模拟量输入，而对变频器要进行输出控制，所以需要一位输出。
故选择西门子EM235模拟量模块。
4.4 压力变送器的选型为了使供水系统更加准确的完成供水任务，在选择压力变送器就变的十分重要。
经过各品牌之间的对比，这里选择罗斯蒙特压力变送器。
4.5触摸屏的选型因为各种品牌的触摸屏一般都有自己的软件，在选择上有一定的限制。
本次设计选择昆仑通态研发的人机界面TPC7062K。
本次软件为组态软件。
4.7原件表电气元件表根据电气原理图进行选择，详细资料见表4-1硬件明细表：序号名称代号1 主断路器QF12 控制变压器断路器QF23 一号泵电机保护启动器QM14 二号泵电机保护启动器QM25 三号泵电机保护启动器QM36 辅佐泵电机保护启动器QM47 一号电机接触器KM18 二号电机接触器KM29 三号电机接触器KM310 辅佐电机接触器KM411 中间继电器KA1-KA1512 熔断器FU1--FU713 熔断器FD1--FD214 急停按钮SJ115 普通按钮SB1~SB616 指示灯HL1-HL217 声光蜂鸣器HA18 电流互器TB1-TB319 开关电源AD1-AD220 进线电抗器TC21 控制变压器TK22 变频器VF23 可编程控制器（CPU）PLC-CPU24 模拟量输入模块PLC-225 解摸屏TPC7062K26 信号隔离安全栅AA1-AA427 通讯电缆MPI表4-1 硬件明细表第五章元气件的接线图5.1 PLC接线图在PLC的输出端，本设计采用了中间继电器，为防止回路因回流电压而损坏PLC。
