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旭日小区恒压供水系统设计毕业论文 毕业设计 旭日小区恒压供水系统 丽职院机电信息分院毕业设计 毕业论文（设计）原创性声明 本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 作者签名：日期： 毕业论文（设计）授权使用说明 本论文（设计）作者完全了解*学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 作者签名：指导教师签名： 日期：日期： 1 旭日小区恒压供水系统设计 注意事项 1.设计（论文）的内容包括： 1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作） 2）原创性声明 3）中文摘要（300字左右）、关键词 4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入） 6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论 7）参考文献 8）致谢 9）附录（对论文支持必要时） 2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。 4.文字、图表要求： 1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写 2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印 4）图表应绘制于无格子的页面上 5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档 5.装订顺序 1）设计（论文） 2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它 2 丽职院机电信息分院毕业设计 摘要 随着经济的发展，人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高，现今能源的紧缺，利用先进的自动化技术、可编程控制技术、通讯技术和计算机技术，设计出高性能、高效率、能适应不同领域的可靠性高的恒压供水系统成为必然的趋势。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 本论文从节约能源的角度出发，提出多种不同的控制方案，最后通过方案间的比较和针对现今社会的调查确定选用变频器与PLC实现恒压供水系统控制的方案。论文具体介绍恒压供水系统的控制原理及PLC控制系统，给出了PLC控制系统的硬件和软件设计。系统主要控制目标是泵站总管出水压力，在用户端的检测机构反馈数值与系统给定值进行比较，其差值经PID运算处理后发出控制指令，使变频器变频，调整运转电机数量或或改变电机运转速度，从而达到总管供水压力在给定的范围内。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。 关键字：变频调速、恒压供水、PLC、MCGS 3 旭日小区恒压供水系统设计 目录 第一章绪论. 5厦礴恳蹒骈時盡继價骚。 1.1城市供水的需求. 5茕桢广鳓鯡选块网羈泪。 1.2恒压供水系统设计的目的和意义. 5鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。 1.3设计的任务及要求. 5籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。第二章系统的方案选择. 6預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。 2.1系统控制方案选择. 6渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。 2.2恒压供水系统. 6铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。 2.3变频调速节能原理. 7擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。第三章系统控制回路设计. 7贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。 3.1主电路设计. 7坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。 3.2控制电路设计. 7蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。 3.3 其他回路设计. 8買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。第四章元器件的选型. 8綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。 4.1.PLC选型 . 8驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。 4.2变频器的选型. 8猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。 4.3模拟量模块的选择. 8锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。 4.4 压力变送器的选型. 9構氽頑黉碩饨荠龈话骛。 4.5触摸屏的选型. 9輒峄陽檉簖疖網儂號泶。 4.7原件表. 9尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。第五章元气件的接线图. 10识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。 5.1 PLC接线图 . 10凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。 5.2变频器接线图. 10恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。 5.3 模拟量模块接线图. 10鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。第六章PLC控制及编程 . 11硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。 6.1 PLC控制流程图 . 11阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。 6.2 I/O地址分配表 . 11氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。 6.3编程及程序介绍. 13釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。第七章组态. 16怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。 7.1 MCGS组态 . 16谚辞調担鈧谄动禪泻類。第八章总结. 18嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。致谢. 19熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。参考文献：. 20鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。附录1 恒压供水系统程序. 21纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。附录2 电气原理图. 32颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。 4 丽职院机电信息分院毕业设计 第一章绪论 1.1城市供水的需求 随着我国城市和工业化进程的加快，城市供水面临着缺水与水环境恶化双重压力，还存在着浪费、低效用水及管理落后现象。长期以来区域供水都是有市政管网经过二次加压和水塔、高位水池等设施来实现。由于用户用水有着季节和时间段的明显变化。普通的供水方式就不能满足供水需求，从而造成各种资源的浪费。濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。 1.2恒压供水系统设计的目的和意义 随着电力技术的发展，以变频调速为核心的智能供水控制系统取代了以往高位水箱和压力罐等供水设备。智能供水有三方面的特点：一起动平稳，起动电流可限制在额定电流以内，从而避免了起动时对电网的冲击；二由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵和阀门等元件的使用寿命；三可以消除起动和停机时的“水锤效应”。其稳定安全的运行性能、简单方便的操作方式、以及齐全周到的功能，将使供水实现节能和节省人力，最终达到高效率的供水的目的。銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。 1.3设计的任务及要求 本设计的任务是在原有供水不变的基础上配备PLC和变频器等现今运用最为广泛的先进技术，在用水需求量改变时，变送器根据管网压力，把数值传送给PLC，PLC经过PID 运算与设定值进行对比，来增减或调整电机投运台数和转速，从而能达到智能供水的目的。设计中给出详细的设计方案，及方案设计的数据、PLC程序、外部线路连接图和硬件的选型。挤貼綬电麥结鈺贖哓类。 系统控制要求： 1、对三台变频泵根据反馈值进行控制，及加减泵或改变单台泵的运转速度。 2、在用水量相对较少的时间段采用辅佐泵供水，停止其他水泵工作。 3、可手动/自动两个档位相互切换，相互间互不干扰。 5 旭日小区恒压供水系统设计 第二章系统的方案选择 2.1系统控制方案选择 目前普遍而言小区供水主要采用水泵、水塔、高位水箱等，这些供水方式存在着严重的浪费现象。比如水泵，就是直接用水泵把水源输送到用户单元，此方法操作简单，但是非常繁琐。每次用水都必须去开启水泵。赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。 水塔，就是先用水泵把水抽到高处，然后利用水的压力供水，和直接用水泵供水有了进一步提高。但是这种方法把水经过两次输送。输送过程中不可避免的造成二次污染，影响居民健康。所以这种方法不可取。塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。 高位水箱采取这种方法不但达到了高层楼房用户不因城市水管压力减小而用不到水的目标，也尽量避免了水源的二次污染。可它的投资成本价高。居民负担加重，所以不可取。裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。 综合上述方案，恒压供水系统就凸现而出。结合小区用水特点和经济效益，恒压供水就是不二的选择。下面就具体介绍一下此系统。仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。 2.2恒压供水系统 系统的控制方式如图2-1恒压供水控制系统总图。系统由PLC作为主站，变频器、触摸屏作从站组成。触摸屏上可显示系统当前的工作情况和各项数值，也可进行简单的数字量操作，如手动控制时进行各泵的手动开关控制(详细信息见第七章)。变频器只作为执行机构，它与PLC进行数据传输，以及反馈信息给PLC。在控制系统中还有变送器，它只进行模拟量传输，反馈各管路压力当前值。绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。 图2-1 恒压供水控制系统总图 6 丽职院机电信息分院毕业设计 2.3变频调速节能原理 1、从水泵的工作效率 不是变频供水的水泵功率不随供水需求变化而变化。我们来做个计算：以一台1KW的水泵电机工作12小时。不变频时需用电12KWh。变频调速供水除12小时都是需求量大则为12KWh，但12小时不可能全是用水高峰期，所以在一些用水相对较少的时候，变频调速就体现出来了。骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。 2、从电机的使用寿命看 水泵电机如果都是在没有保护的状态下启动停机，在启动过程中由于电机加速过程十分急剧，这样很容易产生“水锤”效应。“水锤效应”极具破坏性，压强过高，将引起管子爆裂；反之，压强过低有会导致管子的瘪塌。此外，“水锤效应”还可能损坏阀门或其他元部件。这对电机的使用寿命有严重的影响。而采用变频器调速后，可以通过对电机启动时间上控制来延长启动时间，使电机加速时间延长。在停机过程中，同样可以对电机降速时间延长，从而彻底消除“水锤效应”。在停机过程中，由于采用延长加速减速时间，使得水泵叶片承受压力减小；轴承磨损减小。所以，采用了变频调速以后，水泵电机的寿命将大大延长。瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。 第三章系统控制回路设计 3.1主电路设计 在设计主电路时，采取电机启动保护器QM来保护电机。电机启停均有PLC控制，在电机变频调速时，同时接通变频器和变频电机，根据水压进行变频调速或增泵减泵处理。系统详细控制见附录2电气原理图。鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。 3.2控制电路设计 控制电路是控制系统的大脑，它操控着控制系统的所有动作机信号处理。在设计上因对某些不能同时接通的电路部分进行双重互锁(即机械与电气互锁)，以保证电路的正常运行。在模拟量处理中，为此加上了A/A1安全隔离栅，以保证模拟信号的准确安全传输。具体接线图见附录2电气原理图。栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。 7 旭日小区恒压供水系统设计 3.3 其他回路设计 在电路设计中，常常一个主电路很难完成系统的控制，所以在设计中添加了辅助回路。辅助回路在系统中作辅助用，但又不能缺少。辅助回路包括一个控制变压器和两个电源开关。变压器输出的电压为220V，供控制电路使用；两个开关电源分别供给PLC输入输出和模拟量回路。详细的分配见附录2电气原理图。辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。 第四章元器件的选型 4.1.PLC选型 PLC具有可靠性高，抗干扰能力强、配套齐全，功能完善，适用性强、易学易用、系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造、体积小，重量轻，能耗低等特点。峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。 在本设计中，需13点输入，15点输出。西门子PLCcpu224(14DI/10DO)，输入点满足要求，输出点不满足；cpu226(24DI/16DO)输入输出都能满足要求。故此次设计选择西门子PLCcpu226(24DI/16DO)。詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。 4.2变频器的选型 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素、过流/过压/过载保护等功能。则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。 本次设计中选选用斯耐德ATV21风机泵用变频器。此系列有可变转矩泵和风机应用锁必需的所有功能：PI调节器，预置PI；自动重启动，可在运行时恢复；变频跳跃；过载检测与欠载检测等功能（具体说明及参数设置可见ATV21用户手册）。胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。 4.3模拟量模块的选择 设计中有压力模拟量的运算，按要求有四个模拟量输入，而对变频器要进行输出控制，所以需要一位输出。故选择西门子EM235模拟量模块。鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。 8 丽职院机电信息分院毕业设计 4.4 压力变送器的选型 为了使供水系统更加准确的完成供水任务，在选择压力变送器就变的十分重要。经过各品牌之间的对比，这里选择罗斯蒙特压力变送器。稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。 4.5触摸屏的选型 因为各种品牌的触摸屏一般都有自己的软件，在选择上有一定的限制。本次设计选择昆仑通态研发的人机界面TPC7062K。本次软件为组态软件。陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟。 4.7原件表 电气元件表根据电气原理图进行选择，详细资料见表4-1硬件明细表： 序号名称代号 1 主断路器QF1 2 控制变压器断路器QF2 3 一号泵电机保护启动器QM1 4 二号泵电机保护启动器QM2 5 三号泵电机保护启动器QM3 6 辅佐泵电机保护启动器QM4 7 一号电机接触器KM1 8 二号电机接触器KM2 9 三号电机接触器KM3 10 辅佐电机接触器KM4 11 中间继电器KA1-KA15 12 熔断器FU1-FU7 13 熔断器FD1-FD2 14 急停按钮SJ1 15 普通按钮SB1SB6 16 指示灯HL1-HL2 17 声光蜂鸣器HA 18 电流互器TB1-TB3 19 开关电源A/D1-A/D2 9 旭日小区恒压供水系统设计 20 进线电抗器TC 21 控制变压器TK 22 变频器V/F 23 可编程控制器（CPU）PLC-CPU 24 模拟量输入模块PLC-2 25 解摸屏TPC7062K 26 信号隔离安全栅A/A1-A/A4 27 通讯电缆MPI 表4-1 硬件明细表 第五章元气件的接线图 5.1 PLC接线图 在PLC的输出端，本设计采用了中间继电器，为防止回路因回流电压而损坏PLC。PLC 供电采用220V交流点，电源输入均采用熔断器保护。具体接线图见附录2电气原理图。沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應。 5.2变频器接线图 因变频器不能对电机进行过载保护，所以每台电机都接入热继电器。见附录2电气原理图。 5.3 模拟量模块接线图 模拟量的准确输入是这个系统的重要数据组成部分，所以在模拟量这块加了安全隔离栅A/A1。起模拟量保护及PLC保护作用。实际接线见附录2电气原理图。钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺。 10