探索恒压供水系统控制及组态监控系统设计

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1、中南大学硕士学位论文恒压供水系统控制及组态监控系统设计姓名：刘小春申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：樊晓平;姚晓阳20080401摘要我国人口众多，每年所消耗的能量巨大。近年来，能源紧张不时影响到工业生产及人民生活。因此，节能降耗是保证工业和生活稳定发展的一项关键措施。然而，长期以来，我国用水行业的技术水平相对比较落后，自动化程度低，由于用户用水的不稳定性，经常导致用水高峰期水压较低，供水量低于需求量，特别是高层用户经常出现水压太低而无法用水的状况。传统的解决办法是采用高位水箱、水塔和各种气压罐进行蓄水加压，依赖挡板和阀门的阻力调节水流量。然而这些办

2、法或自动化程度低，能量损耗大，压力变化大，或因为维护工作量大，水质容易受N-次污染而被逐步淘汰。本论文根据湖南株洲田心地区多个小区地势较高及近年来建设的小高层居民的日常用水问题，设计一套基于PLC的变频调速恒压供水系统，并利用组态软件开发良好的运行管理界面。变频调速恒压供水系统由PLC、变频器、机组、电气柜、压力变送器、工控机等组成。本系统包含四台水泵电机，其中三台主泵电机组成变频循环运行方式。采用通用变频器实现对三相水泵电机的软启动和变频调速，运行切换采用“先开先停”的原则。另一台小泵电机采用恒速运行方式，使系统在用水量很低时，可以停止所有的主泵，用小泵进行补水，减

3、小系统功耗及噪音。压力传感器检测当前水压信号，经由PLC与设定值经PID比较运算，从而控制变频器的输出电压和频率，进而改变水泵电机的转速来改变供水量，最终保持管网压力稳定在设定值附近。通过工控机与PLC的连接，采用MCGS组态软件完成系统监控，实现了运行状态动态显示及数据、报警的查询。在运行过程中存在变频直接转工频的切换过程，系统很可能因电流过大使断路器跳闸，导致切换不成功。过大的切换电流及转矩也将损坏电机，降低电机使用寿命。本文根据大功率电机在变频转工频时的理论分析，引入锁相环技术，切换时锁定变频器输出电压的相位和频率，使变频器输出电源与工频电网电源同频同相，再切断

4、变频电源，将水泵转至工频电网，这样可以有效地克服切换过程中的过电流现象。实现了大功率电机变频转工频的平稳切换，减少了对电机设备的损坏和对电网的冲击。关键词：变频调速，恒压供水，PLC，组态软件，锁相环技术ABSTRACTForthenumerouspopulationinourcountry,muchenergyisconsumedeveryyear．Inrecentyears，lessandlessregeneratableenergyhaveaffectedtheindustrialproductionandpeople’Slifefromtimetotime．T

5、hereforeitistoguaranteeindustryandlifetostabilizeacrucialmeasureofdevelopmentthatenergysavingfallstoconsume．However,sincelong—term，ourcountryfallsbehindwiththemoretechnicalmorehorizontalmorerelativecomparisonofwaterprofession，automationlevelislow，sinceuseroftenappearswiththeinstabilityo

6、fwater,isusingwaterpeak—hour，hydraulicpressureislower，thesupplyofwaterismeasuredbelowdemand，hastoolowhydraulicpressure，especiallyhi曲一riseuserregularappearanceandcannotusetheconditionofwater．Thetraditionalmethodofsolvingistoadoptuppercisternandwatertowerwiththevariousjarsofatmosphericpre

7、ssureretainwaterpressurization，theresistancethatreliesonbaffleandvalveregulatesdischarge．However,thesemethodorautomationlevelislow，energyislossed，pressurechangebig，orbecausedefendingworkloadbig，itispollutedthatwaterqualitygetseasilyandhavebeensupersededstepbystep．Thispaperhashi