当前位置：文档之家 › 恒压供水自动控制系统研究

恒压供水自动控制系统研究

  • 格式：pdf
  • 大小：209.70 KB
  • 文档页数：3

图1
收稿日期： 2011-04-15 ； 修回日期： 2011-04-25 ）， 作者简介： 郭凌龙（ 1975男， 山西晋城人， 工程师， 本科。第 5 期
郭凌龙： 恒压供水自动控制系统研究
· 153·
2 系统设计 2. 1 工艺流程 2. 1. 1 压力上升工艺 将泵按 A － B － C 排序， 初期首先 A 泵进入闭环调 速模式， 当系统压力小于设定值时， 控制器控制变频器 调速， 压力逐渐升高， 若频率达到工频时仍未实现预定 ， 压力 则需继续投入备用泵， 此时 PLC 控制变频器与 A 泵断开， A 泵切换为工频运行， B 泵切换 经 1 s 延时， 压力按此规律运行若仍未实现预期压力 ， 到变频方式，
本文设计的恒压变频供水系统代替了传统水塔水 节能效果显著， 实现了无人化工作， 自 箱的高位供水， 动化程度高。同时避免了传统方式的手工频繁切换， 延长了设备的使用寿命。 系统设置了报警功能， 发生 故障时可实现远程报警。
参考文献： ［ 1］ 姚福强 . 基于 PLC 和变频器串行通讯的变频恒压供水 J］ ． 微计算机信息， 2004 ， 20 （ 8 ） ： 9-11. 系统［ ［ 2］ 贺 玲 芳 . 基 于 PLC 控 制 的 全 自 动 变 频 恒 压 供 水 系 统 ［ J］ ． 西安科技学院学报， 2000 ， 20 （ 3 ） ： 243-245. ［ 3］ 许智榜， 石晓瑛 . 智能变频恒压供水系统设计及实现 ［ J］ ． 南昌工程学院学报， 2006 ， 25 （ 3 ） ： 61-64.
图3
液位变送器连接图
［ 4］ 王廷才， M］ ． 北京： 机械工业 王伟 . 变频器原理及应用［ ， 2008. 出版社
3
结论
Research on Automatic Control System for Constant Pressure Water Supply
GUO Ling-long
（ Jinding Coal Machinery Industrial Development Company Ltd． ，Jincheng Coal Mining Group，Jincheng 048205 ，China）
2. 2. 3 PLC 开关量输入配置 PLC 开关量输入配置见表 2 。 2. 2. 4 PLC 开关量输出配置 PLC 开关量输出配置见表 3 。 2. 2. 5 PLC 模拟量输入输出配置 EM231 模拟量模块共有 4 路输入 （ 选用前 3 路 ） ： RA 与 A + 连接， 4 mA ～ 20 mA 一号泵电流信号输入到 A + 与 A － ； RB 与 B + 连接， 4 mA ～ 20 mA 二号泵电流 4 mA ～ 20 mA 信号输入到 B + 与 B － ； RC 与 C + 连接， 三号泵电流信号输入到 C + 与 C － 。 EM235 模拟量模 块共有 4 路输入（ 选用前 2 路 ） ， 分别采集压力与液位 液位与压力变送器均为两线制输出。 EM235 模 信号，
PLC 开关量输入配置
功能 自动操作 手动操作 手动变频工作 手动软启动工作 一号水泵手动启动 一号水泵手动停止 二号水泵手动启动 二号水泵手动停止 三号水泵手动启动 三号水泵手动停止 变频器故障信号 软启动器故障信号 变频器运行至工频信号 软启动器旁路信号 一号电机热继电器故障报警信号 二号电机热继电器故障报警信号 三号电机热继电器故障报警信号
拟量模块共有 1 路输出， 选择电流输出， 其 M0 与 I0 输 出连接到变频器 COM 与 AI2 端。
表2
输入编号 I0. 0 I0. 1 I0. 2 I0. 3 I0. 4 I0. 5 I0. 6 I0. 7 I1. 0 I1. 1 I1. 2 I1. 3 I1. 6 I2. 0 I2. 1 I2. 2 I2. 3
2. 2. 6 电流变送器 HBA － YSAD 系列电流变送器是应用电磁感应原 初级与次级之间 理研制而成的一种新型电流变送器， 高度绝缘， 用于交流电流的测量。 其为四线制工作方 0 连接开关电源， M、 0 输出 4 mA ～ 20 mA 电流。 式： L、 2. 2. 7 压力变送器与液位变送器 PT401 型压力 变 送 器 具 有 结 构 紧 凑、 坚 固、 重量 、 ， 轻 便于安装和使用等特点 适用于全天候的恶劣危险 环境和各类腐蚀性介质。其与 PLC 的连接见图 2 。
第 5 期 （ 总第 168 期） 2011 年 10 月
机械工程与自动化 MECHANICAL ENGINEERING ＆ AUTOMATION
No. 5 Oct.
文章编号： 1672-6413 （ 2011 ） 10-0152-03
恒压供水自动控制系统研究
郭凌龙
（ 晋城煤业集团 金鼎公司 ，山西 晋城 048205 ） 摘要： 以恒压供水系统为研究对象 ，在分析供水系统主要功能的基础上 ， 设计了基于 PLC 的恒压供水系统。 通过 PLC 控制变频器实现 3 台水泵调速控制，分别采用压力传感器与液位传感器获取系统压力与水位信号 。 现场应用表明系统运行可靠 ，实现了恒压供水。 关键词： 恒压供水； 压力； 液位； PLC 中图分类号： TP273 文献标识码： A
PLC 开关量输出配置
功能 控制变频接触器 控制软启接触器 控制一号变频、 软启接触器 控制一号工频接触器 控制二号变频、 软启接触器 控制二号工频接触器 控制三号变频、 软启接触器 控制三号工频接触器 控制变频器启动信号 控制软启动器启动信号
变频器柜指示灯编号及其功能
功能 变频工作指示 软启动工作指示 一号泵运行指示 二号泵运行指示 三号泵运行指示 变频器故障 软启动器故障 一号泵故障 二号泵故障 三号泵故障
檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨 （ 上接第 151 页） 0 － d2 0 0 0 0 － 1 － d + l 4 2 T05 = 。 ……… （ 7 ） 1 0 0 0 0 0 0 1 与图 2 所示的情况完全一致。 3 结束语 机器人的应用越来越广泛， 将机器人广泛应用于 生产制造业是必然的趋势。本文主要研究关于铣削的 关节型串联机器人的结构设计与位置分析 ， 利用软件 UGNX6 实体建模， 并用 D － H 法对该机器人进行了运 动正解分析， 以检验 5 － R 机器人进行铣削加工的运 。 5 － R 动效果 关节型机器人工作范围大， 运动灵活， 结构紧凑， 用其进行加工， 可大大提高劳动生产率， 降 低生产成本。
表1
指示灯编号 1HL1 1HL2 1HL3 1HL4 1HL5 1HL6 1HL7 1HL8 1HL9 1HL10
表3
输入编号 继电器编号 Q0. 0 Q0. 1 Q0. 2 Q0. 3 Q0. 4 Q0. 5 Q0. 6 Q0. 7 Q0. 8 Q0. 9 KA1 KA2 KA3 KA4 KA5 KA6 KA7 KA8 KA9 KA10
Abstract ： The water supply system is studied in this paper． Based on the analysis of the main functions of water supply system，the constant pressure water supply system based on PLC is designed． The three pumps are controlled by inverters on PLC，the system pressure and water level are measured by pressure sensor and level sensor． The practical use shows that the program has the advantages of high reliability，fulfiling constant pressure water supply． Key words： constant pressure water supply； pressure； water level； PLC
P1 n1 = （ ） 3 。 ……………………………… （ 4 ） P2 n2 其中： Q 为管网流量； H 为水泵扬程； P 为电机实际功 率。 1. 2 系统实现功能 系统实现功能为： ①系统可实现一拖三控制模式； ②采用压力传感器检测系统压力信号， 其信号制式为 4 mA ～ 20 mA， 该方式可识别断线状态及零信号状态 ； ③采用投入式液位传感器检测水位状态信息 ， 其信号 该方式可识别断线状态及零信 制式为 4 mA ～ 20 mA， ； 号状态 ④系统能实时显示压力、 液位， 变频频率信息 可通过液晶窗口显示； ⑤ 为方便操作， 系统按手动、 自 动及检修方式工作。 1. 3 控制框图 系统控制原理如图 1 所示， 阐明了其整体控制结 构。
则 C 泵也需投入。 2. 1. 2 压力下降工艺 按照 C － B － A 顺序实现压力下降闭环控制。 当 C 泵变频器频率降低， 供水压力大于设定压力值时， 转 ， 20 Hz ， 速下降 当低至 时仍高于额定压力 则停止 C 泵， 将 B 泵切换为变频状态， 按此规律继续完成控制。 2. 2 系统配置 2. 2. 1 主电路 A、 B、 C 三相交流电经主开关进入主电路， QF1 为 QF2 为软启动器电源控制开关， 变频器电源控制开关， QF3 为 1 号泵工频电源控制开关， QF4 为 2 号泵工频 QF5 为 3 号泵工频电源控制开关。 电源控制开关， 2. 2. 2 变频器柜指示灯 变频器柜指示灯编号及其功能见表 1 。
引言 恒压供水系统具有节能、 可靠及无人值守的优点， 因此在供水系统中获得了广泛的应用 。国内针对恒压 1］ 供水的研究很多， 如文献［ 研究采用 PLC 与变频器 2］采用可编程序 串行通信构成恒压供水系统； 文献［ 研制出全自动 控制器 PLC 和交流电机变频调速技术， ； ［ 3 ］ PLC 、 恒压供水系统 文献 基于 变频器和计算机技 术， 设计将 BP 神经网络控制策略寓于变频控制之中， 实现 PID 参数的在线调整。 本文设计恒压变频供水系统， 采用 SIEMENS PLC 控制方案， 以变频方式及压力闭环实现控制。 程序设 定目标压力， 将 A / D 采集的反馈压力值与其比较， 经 数学运算后， 通过 D / A 口输入到变频器模拟控制口， 达到闭环调节转速的目的， 实现恒压供水控制。 1 系统主要功能及原理 1. 1 变频恒压供水原理 交流转速调节可表示为： 60 f1 n = （ 1 － s） 。 ………………………… （ 1 ） p 其中： n 为电机额定转速； f1 为电源频率； p 为电机极对 s 为电机转差率。 数， 改变频率 f1 就可以调节同步转速。 根据流体力学， 流量与转速及功率的物理联系为 ： n1 Q1 = 。…………………………………… （ 2 ） Q2 n2 H1 n1 = （ ） 2 。 ……………………………… （ 3 ） H2 n2 0

合集下载

恒压供水开题报告

恒压供水开题报告

恒压供水开题报告1. 引言本文档是关于恒压供水系统开题报告的内容。

恒压供水系统是一种基于水泵控制技术的供水系统，通过不断调整水泵的运行状态，以维持供水管网中的水压恒定。

本文将介绍恒压供水系统的背景和意义，并阐述研究目标、研究内容和研究方法等。

2. 背景与意义供水系统在现代城市的生活中起到至关重要的作用。

传统的供水系统通常采用恒流供水方式，即根据用户需求设置一定的供水流量，并通过控制水泵的运行来维持流量恒定。

然而，在实际应用中，由于供水管网系统的复杂性和各种不确定因素的存在，恒流供水方式无法保证供水管网中的水压始终恒定，导致用户在不同时间段或不同楼层的用水体验存在较大的差异。

因此，实现恒压供水成为一项重要的研究课题。

恒压供水系统可以根据用户的需求动态调整水泵的运行状态，使得供水管网中的水压始终保持恒定，提高用户的用水体验，同时能够节约能源和减少资源浪费，具有重要的社会和经济意义。

3. 研究目标本研究的目标是设计和实现一种高效稳定的恒压供水系统，旨在解决传统供水系统中存在的水压不稳定问题，提高用户用水的便利性和舒适性。

具体目标包括：•分析和建立恒压供水系统的数学模型，以实现对供水管网中水压的动态控制；•设计并实现基于该数学模型的恒压供水控制算法，能够根据用户需求自动调整水泵运行状态；•建立恒压供水系统的实验平台，验证算法的有效性和实用性。

4. 研究内容本研究的主要内容包括：4.1 数学模型的建立通过对供水管网系统的水力学原理进行分析和研究，建立恒压供水系统的数学模型。

该模型将考虑供水管网的拓扑结构、管道参数、用户需求等因素，以实现对水压的恒定控制。

4.2 控制算法的设计与优化根据建立的数学模型，设计并优化恒压供水系统的控制算法。

算法的核心是根据用户的用水需求和供水管网的特性，动态调节水泵的运行状态，保持供水管网中的水压恒定，提高供水质量和用户用水体验。

4.3 实验平台的建设和验证构建恒压供水系统的实验平台，通过实验数据的采集和分析，验证所设计的恒压供水系统的性能和有效性。

自动化恒压供水控制系统方案分析

自动化恒压供水控制系统方案分析

自动 化 恒 压供 水 控制 系统 方 案 分析
文 ◎ 李 世 波 （ 林 市 凇 城 水 表 有 限 公 司 吉 林 ） 吉
摘要 ：通 过对 恒压 供 水 系统 的 高 ，供 水量 加大 ，当达 到设 定压 力 分 析 ，利用 了变频软 启动 和Ｐ Ｃ 技 时，水 泵 的转速 恒 定 ，使管 网压 力 Ｌ 术的相 结合 实现 变频 恒压供 水 ，提 保 持在 设定压 力上 ；反之亦 然 。 高水 泵运 行 效 率 ， 达 到 节 能 的 目 自动化 恒压 供水 控制 系统 方案 的。 恒 压 供 水 控 制 系 统 的 基 木 控 关 键 词 ： 变 频 调 速 ； 恒 压 供 制 策略 是 ：采用 电动 机 调速 装置 与 水； 节 能 随 着 我 国 经 济 的 高 速 增 长 和 人 口的 不断增 加 ，能源 、矿产 、淡 水 、土地 等 资源 不足 的 矛盾 日显 凸 出， 国家鼓励 深 入开 展节 能工作 ， 是缓 解 能源 约束 矛盾 、保 障 国家 经 济 安全 的重要 措施 。 新 技术 和先 进 设备 的应 用 ，使
供水 领 域得 到 了科学 的发展 ，变 频
后 接触 器 才 能 自动 合 闸 ，以防 止 电
动机 高速 运转 产 生的 感应 电动 势损 坏变 频器 。 （ ）确 保 触 点 互联 互 锁 ，在 ３ 电路 设计 和 Ｐ Ｃ 序 设 计 中 ，控 制 Ｌ程 每 台水 泵 “ 频 一 频 ”切换 的两 工 变 Ｌ 内部 可 编 程 控 制 点 或者 Ｐ Ｃ ＰＣ 统 ， 进 行 优 化 控 制 泵 组 的 调 速 运 “ 触 点 ”必须 相互 联锁 ，以保证 软 行 ，并 自动 调 整泵 组 的运行 台数 ， 可 靠 切 换 ， 防止 变 频 器Ｕ Ｗ 出端 Ｖ输 完 成供 水压 力 的 闭环控 制 ，在 管 网 与工 频 电源发 生短 路而损 坏 。 流 量变 化 时达 到稳 定供 水压 力和 节 （ ）水 泵 轮 换 启 动控 制 可 以 ４ 电的 目的。系 统 的控制 目标是 泵站 自由设 定水 泵 启动顺 序 ：可 自由设 总管 的压力 稳 定在设 定压 力值 上 。 置 水泵 启动 的先后顺 序 。所有 水 泵 目前 ，住 宅 小 区 变 频 恒 压 供 平 均使 用 ，能 防止个 别 水泵 长 期不 水系 统设 计方 案主 要采 用 “ 台变 运行 出现 的抱 死现 象 。 一
恒压供水系统

恒压供水系统

1 引言通常的方法是:用水量大时，增加水泵数量或提高水泵的转动速度以保持管网中的水压不变，用水量小时又需做出相反的调节。

这就是恒压供水的根本思路。

交流变频器的诞生和PLC的运用为水泵转速的平滑性连续调节提供了方便。

2 恒压供水控制系统的根本控制策略采用电动机调速装置与可编程控制器(PLC)构成控制系统，进展优化控制泵组的调速运行，并自动调整泵组的运行台数，完成供水压力的闭环控制，在管网流量变化时到达稳定供水压力。

系统的控制目标是泵站总管的出水压力，系统设定的给水压力值与反应的总管压力实际值进展比拟，其差值输入CPU运算处理后，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，从而到达给水总管压力稳定在设定的压力值上。

恒压供水就是利用变频器的PID或PI功能实现的工业过程的闭环控制。

即将压力控制点测的压力信号(4－20ｍＡ)直接输入到变频器中，由变频器将其与用户设定的压力值进展比拟，并通过变频器内置PID运算将结果转换为频率调节信号调整水泵电机的电源频率，从而实现控制水泵转速。

供水系统选用原那么水泵扬程应大于实际供水高度，水泵流量总和应大于实际最大供水量。

3 恒压供水系统的根本构成而恒压供水的主要目标是保持管网水压的恒定，水泵电机的转速要跟随用水量的变化而变化的，那么这就是要用变频器为水泵电机供电。

另一种方案那么是数台电机配一台变频器，变频器与电机间可以切换的，供水运行时，一台水泵变频运行，其余的水泵工频运行，以满足不同的水量需求。

如图为恒压供水泵的水的构成示意图1。

图1中压力传感器用于检测管网中的水压，常装设在泵站的出水口。

当用水量大时，水压降低;用水量小时，水压升高。

水压传感器将水压的变化转变为电流或电压的变化送给调节器。

图1 恒压供水泵的构成调节器是一种电子装置，它具有设定水管水压的给定值、承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一定的调接规律发出的系统调接信号等功能。

基于模糊控制的恒压供水自动控制系统设计

基于模糊控制的恒压供水自动控制系统设计


模 糊控制器 的控制规 则一般是基 于专家 网， 进行软启动 ， 其转速 由零逐渐增加 ， 当升至 和操作 者的经验提出来 的，据现场调节变频器 额定转速且水压仍低于设定值时， 自动将 Ｍ 控制水泵 的经验及输入和输 出的隶属函数得 出 则 ２ 转投工频 电网， 再将 Ｍ 投入变频电网 ， ３ 进行软 控制规则库 ， 它表征了模糊 系统的模糊关系为： 启动。若此时用水量减少 ， 压增高 ， 则水 当高于 Ｉ Ｅ ＡＮＤ ＥＣ Ｔ Ｎ Ｕ Ｆ ＨＥ 设定值时， 自 则 动将 Ｍ ３由工频电网切除 ， 并将 ３３ ‘模糊控制表 Ｍ 投人变频 电网， 由 Ｍ 调速维持管网水压 ２ 若 ２ 根据模糊控 制规则 给出的模糊 关系进行 仍高于设定 值 ， 则将 Ｍ ２由工频电网切除 ， 并将 合成推理运算得 出相应的模糊矢量。但被控对 Ｍ１ 投人变频 电网， Ｍ１ 由 调速维持管网水压在 象只接受一个精确量 ， 必须将模糊矢量清晰化 ， 给定误差范 围之内。运行中 ， 备用水泵 ， 依据模糊控制规则采用重心法推算出模糊控制 若有 当 有水泵运行超过一定时 间时 ，则按先开先停并 表 ， 并将该表存放在 Ｌ Ｃ １２ Ｆ ｓ ， Ｐ ２ ３ 的 ｌ ｈ中 编写 ａ 切换 到备用泵。 个查询该控制表的子程序 ， 在实时压力控 制 ２ － ２恒压供水 自 动控制系统硬 件设计 中，微控制器模糊化处理后直接通过查找控制 微控 制器是 系统实现恒压 供水 自动控制 表的值域值 ，再乘 以比例 因子去控制 Ｐ ＷＭ 波 的核心。 压力传感器将管 网压力变换为电信号 ， 的占空 比， 出送给变频器 ， 并输 改变电机转速达 经放大器放 大 ， 输入到 Ｌ Ｃ １２ Ｐ ２ ３ 微控制器 内部 到控制水压的 目的。 ＡＤ转换器进行转换 ， 给定 压力值与检测值 ／ 将 ４结论 的差值及其变化率作为模糊控制 器的输 入 ， 经 在现代 自动化水厂中 ， 采用变频调速的恒 Ｌ Ｃ １２ Ｐ ２ ３ 查询模糊控制表得出相应 的输 出控制 压控制 系统 ， 可以降低电耗 ， 安全 、 优质 、 高效 、 量 ，输 出控制量经 ＤＡ转 换输出给变频器 ， ／ 进 低耗供水。 系统用 Ｌ Ｃ １２ 本 Ｐ ２ ３ 微处理器作为核 而控制 变频器 的输 出频 率和控 制水泵 运行 台 心， 采用模糊控制算法实现变频调速恒压供水 ， 数。 同时 ，Ｐ ２ ３ 还要通过上下限水位传感器 保证系统可进行高质量 的恒压供水 ；系统 中水 Ｌ Ｃ １２ 监测蓄水池 的水位 ， 控制 电动阀的开度以保证 泵电机 的软启动， 低速运行和定时轮休 ， 有利于 蓄水池有充足 的水。 延长设备的使用 寿命 ； 采用模糊控制技术 ， 避免 当系统的水泵 出现故障时 ， 系统将 自动停 了传统闭环 ＰＤ控制参数整定复杂的弊端 。同 Ｉ 动控制 ，降低 了操作人员 止该水泵工作并以声 光报警 ；为了提高蓄水 池 时系统实现了恒压 自 上下限水位 的准确性 ， 分别用 ８ 个水位传感器 频繁操作 ， 节省人力 。运行结果表明， 此系统运 对上 、 下限水位进行检测 ， 当传感器有信号输 出 行．ｇ ， － 稳压精度高。 ｆ 、 ＊ 参 考 文 献 的个数大于等于 ５ ，即可确认水位到达 上限 时 （ 或下 限） 水位 ， 同时无信号输出的传感器对 应 【 洪斌 ， 慧， １ 降 张承 宋军， 远程供水 变频调 等． 的故障指示灯点亮报警。 速 计 算 机 控 制 系统 的 设 计 【．电 气传 动 ， Ｊ ］