毕业设计（论文）-基于pid控制的变频恒压供水系统

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1、451前言.1.1系统概述本课题主要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。根据该小区改造要求，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，楼房越来越高，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。传统的方法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，故现在发达国家早已淘汰。高位水箱一般建于楼顶，它虽避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

2、房造价提高，亦是不可多用的方案。人们对水的使用要求也越来越高，不仅对水的质量有了一定的要求，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定因素，导致供水压力、流量等技术参数在用水高峰和低峰变化较大，如果在供水系统中仍采用过去的供水方式供水，就常可能出现高峰期供水末端压力不足、甚至高层用户无水，低峰期管网静水压力不足、低峰期管网静水压力过大而导致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用恒压供水方式。这种供水方式克服了传统供水系统

3、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、运行可靠。随着微电子技术和电力电子技术的飞速发展，变频器的可靠性不断提高，价格又趋于低廉，许多泵类负载越多地由传统的固定转速拖动改为变频调速拖动。多数供水系统是以满足用户所需流量为控制目标的，近年来，越来越广泛地采用了变频调速的恒压供水系统。采用变频调速控制的优点：1）压力、流量、水位等容易控制；2）可节约由阀门引起的管阻损失；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。1.2变频恒压供水系统研究的意义一般给水管网中的水

4、压(自来水厂的一次供水压力)已很难满足用户的用水需求，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)4545均须加压供水目前常用的加压方案，无论是水塔、高位水箱、还是气压罐，都必须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。采用水塔或高位水箱式供水.用户管网水压较稳定，具有一定的蓄水能力。但水塔(或水箱)的存在，增加了建筑物结构的承重和建筑造价，同时造成了水质的二次污染，且高层最不利配水点水压不能满足用户需要。气压式供水其实是把高位水箱移到了地面。它虽然

5、可减少污染，并一定程度上消除“水锤”现象，但气压罐的有效容积有限，水泵电机启停十分频繁，管网压力波动较大;气压罐为钢制压力容器，还需使用胶囊隔膜或补气装置，运营费用高，潜在费用较高。变频恒压供水系统以管网水压(或用户用水流量)为设定参数，通过微机控制变频器的输出频率从而自动调节水泵电机的转速，实现管网水压的闭环调节(PID),使供水系统自动恒稳于设定的压力值:即用水量增加时，频率升高，水泵转速加快，供水量相应增大:用水量减少时，频率降低，水泵转速减慢，供水量亦相应减小，这样就保证了供水效率用户对水压和水量的

6、要求，同时达到了提高供水品质和供水效率的目的，“用多少水，供多少水”;采用该设备不需建造高位水箱，水塔，水质无二次污染，是一种理想的现代化建筑供水设备。新型的变频恒压供水与传统的水箱和气压供水方式相比，不论是设备的投资额，运行的经济性，还是系统的稳定性，可靠性，节能效果、自动化程度等方面都具有无法比拟的优势，这些优越性引起了几乎所有供水设备厂家的高度重视，争相研制、开发这一新技术产品，最近几年，随着交流变频调速技术的成熟和普及，变频恒压供水系统以其技术之先进，得到了飞速的发展。目前该产品正向着高可靠性、全数

7、字化、多品种系列化的方向发展。追求高度智能化、系列标准化是未来供水设备适应城镇建设成片开发、网络供水调试和整体规划要求的必然趋势。因此，研究变频恒压供水系统的意义在于提供一种经济、节能、稳定且高品质的供水方案。1.3本课题的研究内容及研究目标本课题研究的主要内容:研究变频恒压供水系统、自动进水系统和自动供水系统的软硬件设计和实现。硬件方面主要研究多种芯片和外设的接口，包括:模数转换，数模转换，实时时钟，开关量输入，开关量输出。本课题研究要求达到以下目标:(1)实现24小时不间断变频恒压供水，供水压力可实时调

8、整；(2)实时测量水管压力；(3)提供中文液晶显示。4545本文提出的全自动变频供水装置是采用了变频高速、微机闭环控制系统。该装置实现了直接向管网供水，适应供水管网水量变化自动无级调变电机和水泵的转速，以调速由于无附加压力损失，所以是理想的高效调节方法。它根据用水量的大小，自动实现单泵交替变频和多泵并联运行，保证各泵都在高效区工作。1.4系统的工作原理其工作原理是：控制器通过检测实际水压值，比较设定水压值和实际水