工厂恒压供水控制系统设计

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1、工厂恒压供水控制系统设计摘要随着工厂用水设备不断增多，以及工厂对试验质量的要求进一步增加，目前工业供水的压力以及稳定性已经无法满足工厂日益增长的需求。为了解决这一需求，可以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、能适应工厂的恒压供水系统成为必然趋势。本论文结合工厂的用水现状，设计了一套基于PLC的变频调速恒压自动控制供水系统。变频调速恒压供水自动控制系统由可编程控制器、内置PID变频器、水泵电机组、压力传感器、及控制柜等构成。系统采用一台变频器拖动2台电动机(30kw)的起动、运行与调速，2台分别采用循环使用的方式运行。在变频调速恒压供水

2、系统中，单台水泵工况的调节是通过变频器来改变电源的频率来改变电机的转速，从而改变水泵性能曲线得以实现的。分析水泵工况的能耗比较图，可以看出利用变频调速实现恒压供水，当转速降低时，流量与转速成正比，功率以转速的三次方下降，与传统供水方式中用阀门节流方式相比，在一定程度上可以减少能量损耗，能够明显节能。本控制系统中采用了日本三菱公司的FX-2n系列可编程控制器，同时选取了一个用于供水系统压力控制的内置PID算法的变频器。该变频器对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电压和频率，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

3、管网压力稳定在设定值附近。关键词:PLC变频调速恒压供水目录第1章绪论1．1概述及意义1．2变频恒压供水系统的国内外研究现状1．3PLC技术概况1．4变频恒压供水系统特点及其安全性讨论1．5本课题的主要研究内容第2章系统的理论分析及方案的确定2．1变频恒压供水系统节能原理2．2变频恒压控制的理论模型3.3通用变频器+PLC+人机界面+压力传感器2.4本章小结第3章供水系统恒压控制与硬件设计3．1变频调速3．2变频器的接线3．3供水系统总体要求3．4可编程逻辑控制器(PLC)的I／0端子分配3．5本章小结第4章变频恒压供水系统的软件设计4．1PLC程序设计方法4．

4、2供水系统控制程序4．3变频器PID控制功能参数的设置4．4可靠性分析4．5本章小结第5章结论5．1本课题研究结论5．2课题存在问题与展望第1章绪论1．1概述随着工厂用水设备的不断增多，及用水设备使用周期的不确定性，往往导致在日常试验中工厂水压有时能满足要求，有时压力过低不得不停止试验。极大的影响了工厂的正常运作及试验精度。无法满足工厂的正常运作。为了解决这一现状，工厂尝试了一些改进的方法，如在工厂楼顶建立水塔、恒速泵加压供水等，虽然解决了一些问题，但也带来了一些其它的弊端，具体分析如下：l、恒速泵加压供水方式无法对供水管网的压力做出及时的反应，水泵的增减都依赖

5、人工进行手工操作，自动化程度低，在周末无法确保工厂正常供水的情况下为了确保实验的正常进行往往会开启供水系统，使得水泵常处于满负荷运行，不但效率低、耗电量大，而且在用水量较少时，管网长期处于超压运行状态，爆损现象严重，电机硬起动易产生水锤效应，破坏性大，之前每年都会更换几次水泵，给工厂带来了很多不便，同时还要投入很多人力去维护，没有起到工厂精益的目的。2、而在楼顶建立大的水箱利用机械式浮球给水箱补水再用泵供水具有控制方式简单、运行经济合理、短时间维修或停电可不停水等优点，但存在基建投资大，占地面积大，维护不方便，水泵电机为硬起动，启动电流大等缺点，频繁起动易损坏联

6、轴器，而且机械式浮球不断动作容易损坏，在周末无人看守的情况下，给工厂带来了其它严重的安全隐患，是我们所不能接受的。3、工厂也调研了其它的供水方法，如气压罐供水，气压罐供水具有体积小、技术简单、不受高度限制等特点，但此方式调节量小、水泵电机为硬起动且起动频繁，对电器设备要求较高、系统维护工作量大，而且为减少水泵起动次数，停泵压力往往比较高，致使水泵在低效段工作，而出水压力无谓的增高，也使浪费加大，从而限制了其发展。综上所述，以前工厂供水方式普遍不同程度的存在效率低、可靠性差、自动化程度不高等缺点，难以满足当前经济生活的需要。当前，随着可编程序控制器(PLC)技术的

7、发展，由于其高可靠性、高性价比、广泛的工业现场适应性和方便的工艺扩展性能，PLC在工业自动控制过程中得到了越来越广泛的应用。同时，交流异步电动机变频调速技术的日益成熟，与以往任何调速方法相比具有节能效果明显、调速过程简单、起动性能优越、自动化程度高等许多优点。因此将PLC及变频器应用于供水系统，可满足工厂供水系统对可靠性、稳定性、经济节能性的要求。1．2变频恒压供水系统的国内外研究现状变频恒压供水是在变频调速技术的发展之后逐渐发展起来的。在早期，由于国外生产的变频器的功能主要限定在频率控制、升降速控制、正反转控制、起制动控制、起制动控制、压频比控制及各种保护功能

8、。应用在变频恒压供水系统