毕业设计（论文）-PLC变频器恒压供水系统的设计

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1、目录引言11变频器恒压供水系统的设计原理和系统构成21.1变频恒压供水系统设计原理21.1.1恒压供水系统节能原理21.1.2变频恒压控制理论模型31.2变频恒压供水控制系统构成42变频恒压供水系统具体设计52.1设计任务及要求52.2系统主电路设计62.3系统工作过程63变频器和PLC的介绍及选型73.1变频器简介73.1.1变频器的基本结构与分类73.1.2变频器的控制方式83.2变频器选型93.2.1变频器容量的选择93.2.2变频器主电路外围设备选择103.3可编程控制器(PLC)113.3.1PLC的定义及特点113.3.2PLC的工作原理133.3.3PLC及

2、压力传感器的选择134PLC编程及变频器参数设置134.1PLC的I/O接线图134.2PLC程序144.3变频器参数的设置184.3.1参数复位184.3.2电机参数设置185结论19参考文献2020引言供水系统在人们生活和工业应用当中是必不可少的。泵站担负着工农业和生活用水的重要任务，运行中需要大量消耗能量，提高泵站效率；降低能耗，对国民经济有重大意义。我国泵站的特点是数量大、范围广、类型多、发展速度快，在工程规模上也有一定水平，但由于设计中忽视动能经济观点以及机电产品类型和质量上存在的一些问题等原因，至使在技术水平、工程标准以及经济效益指标等方面与国外先进水平相比，

3、还有一定的差距。目前，大量的动能消耗在水泵、风机负载上，城乡居民用水设备所消耗的电量在这类负载中占了相当大的比例。传统的供水系统有以下几种供水方式：(1)单台恒定转速泵的供水系统这种供水方式是水泵从蓄水池中抽水加压直接送往用户，严重影响了城市公用水管管网压力的稳定，水泵整日不停运转。这种系统简单、造价最低，但耗电严重，水压不稳，供水质量极差。(2)恒定转速泵加水塔（或高位水箱）的供水系统这种供水方式是由水泵先向水塔供水，再由水塔向用户供水。水塔注满水后水泵停止工作，水塔水位低于某一高度时水泵启动，水泵处于断续工作状态中。这种方式比前一种省电，供水压力比较稳定，但基建设备投

4、资大，占地面积大，水压不可调，供水质量差。(3)恒定转速泵加气压罐的供水系统这种供水方式是利用封闭的气压罐代替水塔蓄水，通过检测罐内压力来控制水泵的开与停。当罐中压力降到压力下限时，水泵启动；当罐中压力升到压力上限时，水泵停止。这种方式，设备的成本比水塔要低很多。但是电机起动频繁，易造成电机的损坏，能耗大。随着人们生活水平的提高和现代工业的发展。对供水系统的质量和可靠性的要求越来越高，因此，研究提水系统的能量模型，找出能够节能的控制策略方法是目前较为重要的一件事。本文设计的变频恒压供水系统能够很好的满足现代供水系统的要求。201变频器恒压供水系统的设计原理和系统构成1.1

5、变频恒压供水系统设计原理1.1.1恒压供水系统节能原理供水系统的基本特性和工作点扬程特性是以供水系统管路中的阀门开度不变为前提，表明水泵在某一转速下扬程H与流量Q之间的关系曲线f(Q)，如图1-1所示。图1-1供水系统的基本特征由图可以看出，流量Q越大，扬程H越小。由于在阀门开度和水泵转速都不变的情况下，流量的大小主要取决于用户的用水情况，因此，扬程特性所反映的是扬程H与用水流量Q(u)间的关系。而管阻特性是以水泵的转速不变为前提，表明阀门在某一开度下，扬程H与流量Q之间的关系HJ(Qu)。管阻特性反映了水泵的能量用来克服泵系统的水位及压力差、液体在管道中流动阻力的变化规

6、律。由图可知，在同一阀门开度下，扬程H越大，流量Q也越大。由于阀门开度的改变，实际上是改变了在某一扬程下，供水系统向用户的供水能力。因此，管阻特性所反映的是扬程与供水流量Qc之间的关系Hf(Qc)。扬程特性曲线和管阻特性曲线的交点，称为供水系统的工作点，如图中A点。在这一点，用户的用水流量Qu和供水系统的供水流量Qc处于平衡状态，供水系统既满足了扬程特性，也符合了管阻特性，系统稳定运行。图1-1供水系统的基本特征。201.1.2变频恒压控制理论模型变频恒压供水系统的供水部分主要由水泵、电动机、管道和阀门等构成。由异步电动机驱动水泵旋转来供水，并且把电机和水泵做成一体，通过

7、变频器调节异步电机的转速，从而改变水泵的出水流量而实现恒压供水的。因此，供水系统变频的实质是异步电动机的变频调速。异步电动机的变频调速是通过改变定子供电频率来改变同步转速而实现调速的。变频恒压控制系统以供水出口管网水压为控制目标，在控制上实现出口总管网的实际供水压力跟随设定的供水压力。设定的供水压力可以是一个常数，也可以是一个时间分段函数，在每一个时段内是一个常数。所以，在某个特定时段内，恒压控制的目标就是使出口总管网的实际供水压力维持在设定的供水压力上。从图1-2中可以看出，在系统运行过程中，如果实际供水压力低于设定压力，控