1、摘 要供水工程往往成为高层建筑或工矿企业和小型企业中最重要的基础设施之一。任何时候都能提供足够的水量、平稳的水压、合格的水质是对给水系统提出的基本要求。就目前而言，多数工业、生活供水系统都采用水塔、层顶水箱等作为基本储水设备，由一级或二级水泵从地下市政水管供给。因此，如何建立一个可靠安全、又易于维护的供水系统是值得我们研究的课题。本文将研究和介绍利用 PLC/PID/单片机等来检测它的水位状况，结合可编程控制技术、变频控制技术、电机泵组控制技术的新型机电一体化供水装置,通过 PLC/PID 解决控制系统的稳定性和准确性。从而取得较好的控制效果。关键词：PLC 变频控制/恒压供水 恒压测试目 录
2、摘 要 .i目 录ii第 1 章 前言 .1第 2 章 变频恒压供水工作原理 .2第 3 章 变频恒压供水系统技术方案 .43.1 系统介绍 .43.2 PLC 功能 .43.2.1 控制信号采集 .43.2.2 被自动控制的工作对象 .4第 4 章 建筑给水系统超压出流的实测分析 .64.1 测试对象 .64.2 测试装置 .64.3 测试内容和方法 .74.3.1 测试点和测试时间 .74.3.2 测试方法 .74.4 普通水龙头半开状态 .74.5 节水龙头半开状态 .84.6 结语 .8第 5 章 变频恒压供水系统的设计 .105.1 变频恒压供水技术概述 .105.1.1 系统构成与
3、控制方式选择 .105.1.2 各条件下供水具体控制方式 .115.2 实际系统的设计 .125.2.1 实际系统中应考虑的其他因素 .125.2.2 管网水压控制点的选择 .135.3 抗干扰问题 .135.4 故障时的问题 .13第 6 章 专用变频器在恒压供水装置中的应用 .156.1 回顾 .156.2 变频控制恒压供水控制方式 .166.2.1 逻辑电子电路控制方式 .166.2.2 单片微机电路控制方式 .176.2.3 新型变频调速供水设备 .18第 7 章 PLC 控制 变频器恒压供水系统 .217.1 概述 .217.2 控制系统构成 .217.3 PLC 控制系统简介 .2
4、27.4 恒压供水的控制原理 .237.5 相关控制功能实现 .257.6.1 运行效果分析 .267.6.2 高效节能 .277.7 提高自动化水平 .27第 8 章 小区变频恒压供水系统 .288.1 概述 .288.2 变频节能理论 .288.2.1 交流电机变频调速原理 .288.3 变频恒压供水系统及控制参数选择 .298.3.1 变频恒压供水系统组成 .298.3.2 变频恒压供水系统的参数选取 .308.4 变频恒压供水系统的优点 .30第 9 章 结论 .33致谢 .34参考文献 .350第 1 章 前言为了使用户用水的多少是经常变动的，因此供水不足或供水过剩的情况时有发生。而
5、用水和供水的平衡集中反映在供水的压力上，即用水多而供水少，则压力低；用水少而供水多，则压力大。保持供水压力的恒定，可使供水和用水之间保持平衡，即用水多时用水也多，用水少时用水也少，从而提高了供水的质量。恒压供水是指在供水网中用水量发生变化的时候，出口压力保持不变的供水方式。供水网系出口压力值是根据用户需求确定的。传统的恒压供水方式是采用水塔、高位水箱、气压管等设施实现的。随着变频调速技术的日益成熟和广泛应用，利用内部包含有 PID 调节器、单片机、PLC 等器件有机结合的供水专用变频器，构成控制系统，调节水泵的输出流量，实现恒压供水。此外,这次课程设计对我还有以下意义:(1) 通过这次课程设计
6、，加深对 PLC 等理论方面的理解。(2) 了解和掌握 PLC 应用系统的软硬件设计过程、方法及实现，为以后设计和实现 PLC 应用系统打下良好基础。(3) 通过简单的课题设计练习，了解必须提交的各项工程文件，也达到巩固、充实和综合运用所学知识解决实际问题的目的。1第 2 章 变频恒压供水工作原理全自动变频调速供水设备是应用先进的现代控制理论，结合可编程控制技术、变频控制技术、电机泵组控制技术的新型机电一体化供水装置。该设备通过安装在水泵出水总管上的远传压力表（内为一滑动电阻），将出口压力转换成 0-5V 电压信号，经 A/D 转换模块将模拟电压信号转换成数字量并送入可编程序控制器，经可编程内
7、部 PID 运算，得出一调节参量并将该参量送入 D/A 转换模块，经数摸转换后将得出模拟量传送变频器，进而控制其输出频率的变化。设备采用多泵并联的供水方式，用户用水量的大小决定了投入运行的水泵的数量，当用水量较小时，单台泵变频工作，当用水量增加，水泵运行频率随之增加，如达到水泵额定输出功率仍无法满足用户供水要求时，该泵自动转换成工频运行状态，并变频启动下一台水泵。反之，当用水量减少，则降低水泵运行频率直至设定下限运行频率，如供水量仍大于用水量，则自动停止工频运行泵同时变频泵转速增加。当用水量降至某一程度时（如夜间用水很少时） ，变频主泵停止工作，改由辅泵及小型气压罐供水。节能运行：变频恒压供水
8、控制器采用最新微电脑设计处理器设计制造配备液晶中文显示,参数显示、设定就一目了然了。产品特点：(1)外部接线简单:用户只需通过菜单设置，即可使控制器适用于不同的供水控制系统；无需改变复杂的外部接线。(2)可靠性:由于控制器已将各种功能模块集成于内部，外部配件少， 、进一步降低了整个系统出现故障的机会。(3)调试简单方便:丰富而完美的汉字提示。使一般的操作人员无需经过复杂的培训，也能对各种操作应用自如。(4)系统功能完善:与目前国内同类设备比较，本设备更显示出其独特的优点。在设备工作现场，工程人员可根据泵组的实际情况在显示下，随时改变各种控制参数，由于保证泵组处于最优化的运行状态。(5)控制精度
9、高本控制程序中所有的模拟量均为数码处理。改良的 PID数字控制系统能够避免一般 PID 死区（对水泵控制而言）所带来的控制误差,使系统的供水压力更加稳定。(6)睡眠功能的最新应用可使机组在每天的零流量的区域中自动启、停，间歇型的供水方式,使节电效果更佳。(7)控制功能先进控制系统可在汉字显示屏上明确显示其工频、变频、转换的运行工况。(8)维修简单方便独有的系统故障检测、明确的故障部位（中文）提示,使工程人员能够清楚地了解故障所在,帮助维修人员检查故障发生的部位的部位和原因。闰土机械外文翻译成品 TB 店3第 3 章 变频恒压供水系统技术方案3.1 系统介绍本系统变频恒压供水系统技术方案。此系统
10、由单台变频控制 2 台3KW 水泵，全自动无人值守工作，实现对整个供水设备的自动控制，应用变频器实现恒压供水；同时保留手动控制的功能。本系统正常时为两泵轮作，每隔 12 小时轮流切换主泵一次。变频器的功能变频器接收PID 信号，控制水泵，通过改变输出频率调节水泵的转速，从而达到恒压供水的目的。同时达到节能的目的。根据出水口压力及设定压力的偏差，输出模拟量控制变频器输出频率， 使其出水口压力保持恒定。3.2 PLC 功能3.2.1 控制信号采集a)根据控制信号启动/停止整个系统； b)2 台水泵接向变频的开关量；3.2.2 被自动控制的工作对象a)2 台水泵电机接向变频或工频的开关量控制； b)
11、变频器的启停开关量控制c)切换供水泵数量；d)故障信号指示；e)在定时切换水泵；3.3 控制功能3.3.1 自动控制自动控制的技术依据： a)水泵机组的开和停根据系统设定的管网压力和时间；b)变频器的输出频率根据输出压力；c)控制方法：PLC 设定为自动控制时的控制方式。设有自动运行时的总启动停止按钮，还能设定如下参数：1）时间设定为每 12 小时轮流切换泵一次，保证每台水泵运行时间相同；2）出水压力设定；自动控制是根据总出水压力来控制变频器的输出频率，当变频器输出频率达到最大值（50HZ）时，1 号泵自动跳开变频切入工频，同时变频切入启动 2 号台泵并维持在恒定压力的转速。同理当2 号泵的变
12、频器输出频率达到最小值(20HZ)时，变频自动切断第 2 号泵使其停止运行并切换回对 1 号泵的控制。当 12 小时后系统会使 1 号自由滑停同时由变频控制的 2 号泵频率上升，达到 50HZ 时再将 2 号泵跳开切入工频，变频器切入控制并启动 1 号泵并完成轮作切换过程。以此类推来保证每台相同的运行时间。当系统工作在运行最低峰时（即管网水流量为 0 时）变频器将输出频率最小值(20HZ)来维持管网恒定压力，此时整个系统几乎不消耗能源，所以本系统又具有十分优良的节能效果。3.3.2 手动控制当变频器或 PLC 发生故障时，可切换到手动控制方式分别启动/停止每台泵。 （备注：每次切换时间为一分钟
13、左右，此时管压会出现微幅波动。建议切换时间为工作低峰时段或每 24 小时切换一次） 5第 4 章 建筑给水系统超压出流的实测分析 超压出流是指给水配件前的静水压大于流出水头，其流量大于额定流量的现象，两流量的差值为超压出流量，这部分流量未产生正常的使用效益，且其流失又不易被人们察觉和认识，属“隐形”水量浪费。此外，超压出流会带来如下危害：由于水压过大，龙头开启时水成射流喷溅，影响人们使用；超压出流破坏了给水流量的正常分配。易产生噪音、水击及管道振动，使阀门和给水龙头等使用寿命缩短，并可能引起管道连接处松动、漏水甚至损坏，加剧了水的浪费。为了解建筑给水系统超压出流现状，笔者对此进行了实测分析。4
14、.1 测试对象选择 11 栋不同高度和不同供水类型的建筑作为测试对象，其中多层建筑 3 栋，均为外网直接供水；高层建筑 8 栋，一般均分为 2 个区，低区由外网供水，高区由水泵、高位水箱联合供水或由变频调速泵供水，有的楼层住户支管上设有减压阀。通过对目前建筑中普遍配置的螺旋升降式铸铁水龙头(以下简称“普通水龙头”)和陶瓷片密封水嘴(以下简称“节水龙头”)使用时的压力和流量进行测试，了解建筑给水系统超压出流现状。4.2 测试装置由于测试是在已投入使用的建筑中进行，为不妨碍用户的正常用水，采用了图 1 所示的试验装置，即用塑料软管与一新安装的试验用水龙头相连，试验用水龙头前安装压力表，测试时只需将
15、软管的另一端与原水龙头紧密相连即可。测试采用 15 普通水龙头和节水龙头各 1 个；天津市星光仪表厂 Y100 型压力表(测量范围为 00.6MPa，最小刻度为 0.01 MPa)及附件两套；15 塑料软管、1000mL 量筒、 秒表、三通、管箍等管件若干个。4.3 测试内容和方法4.3.1 测试点和测试时间对每个楼体中测试点的选择一般为：从第一层开始隔层入户测试(但实测中因有的住户家中无人，测点有所变化)，测试点水源为室内已有污水盆水龙头或洗涤盆水龙头出水。测试时间为上午9：0010：30。测试建筑内普通水龙头和节水龙头在半开、全开状态下的出流量及相应的动压和静压值。4.3.2 测试方法(1)流量测定采用体积法测定流量，测试时水源水龙头全开，测试用水龙头分为半开和全开两种状态。记录普通水龙头和节水龙头在两种开启状态下水的出流时间 t 及相应的出流量 V。每个测点在同一开启状态下测三次，取三次的平均值作为此状态下的最终测定值。(2) 压力测定在每次测试用水龙头开启前读压力表值，此值为该测点静压值；测试用水龙头开启后，在记录流量的同时记录压力表读数，此值为该状态下的动压值(工作压力)。4.4 普通水龙头半开状态建筑给水排水设计规范(GBJ1588)中规定：污水盆水龙头当配
