基于PLC的恒压供水控制系统设计毕业设计论文.docx

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1、基于PLC的恒压供水控制系统设计毕业设计论文 毕业设计（论文） 课题名称基于PLC的恒压供水控制系统设计系部 专业 班级 学号 姓名 指导教师 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收

2、集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期： 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名

3、：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日 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）

4、、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。 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 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

5、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 目录 第一章课题的研究背景及意义 (1) 1.1 变频恒压供水概论 (1) 1.2 本课题产生的背景和意义 (1) 1.3 变频恒压供水现况 (2) 1.3.1变频恒压控制系统的应用范围 (2) 1.4 本文的主要内容 (2) 第二章变频恒压供水的理论分析 (4) 2.1水泵的工作原理 (4) 2.2电动机的调速原理 (5) 2.3变频恒压供水的能耗分析 (6) 2.4变频恒压供水系统组成及原理图 (6) 2.4.1变频恒压供

6、水系统的组成及原理图 (7) 2.4.2水泵切换条件分析 (8) 第三章系统的硬件设计 (9) 3.1PLC的概述 (9) 3.1.1可编程控制器 (9) 3.1.2 PLC的特点 (10) 3.1.3 PLC的工作过程 (10) 3.2 变频器的概述 (11) 3.2.1 变频器的构成 (11) 3.2.2变频器的特点 (12) 3.3 设备的选型 (13) 3.4系统主电路设计 (14) 3.5系统统控制电路设计 (15) 3.6 PLC的IO端口分配及外围接线图 (16) 第四章系统的软件设计 (17) 4.1 软件设计分析 (17) 4.2 PLC程序设计 (21) 4.2.1控制系统

7、主程序设计 (22) 4.2.2控制系统子程序设计 (25) 第五章总结与展望 (26) 参考文献 (27) 致谢 (28) 附录(控制梯形图) (35) 摘要 众所周知,水是我们日常生活中不可缺少的能源之一,我们生活范围的高度集中使 得水的供给需求增大,而日常生活中对水的需求也随着时间的变化而变化,为了保障对 水的供给需求,也是时代的发展要求就必须有一些辅助装置来确保,在我们居住的环境 有稳定的水源供应,根据需要的多少来自行调节水源的供给,从而,既充分利用了水源, 又节约了相应的能源,本文是针对某生活小区实际供水需求情况，结合用户生活用水和消防用水的需要,拟定为社区恒压供水。随社会经济的迅速

8、发展，人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高，再加上目前能源紧缺，利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术，设计高性能、高节能、能适应不同领域的恒压供水系统成为必然趋势。现将其中的改造情况介绍如下。恒压供水系统对于生活小区是非常重要的，例如在生活小区供水过程中，若自来水供水因故压力不够或间歇性时断水，可能影响居民生活。着火时，若供水压力不足或无水供应，不能迅速灭火，会造成严重后果。所以，生活小区采用生活/消防双恒压供水系统，很有意义。日常的生活用水量随季节、昼夜、上下班的时间不同而有较大变化，因而经常出现供水用水的不平衡，主要表现在水压上，这里也需要本系统1。 基于上述情况，对某生活小

9、区供水系统进行改造，采用西门子PLC作为主控单元。并充分利用变频器的变频作用，根据系统状态可快速调整供水系统的供给需要，达到恒压供水的目的2。改造提高了系统的工作稳定性，得到了良好的控制效本论文根据中国城市小区的供水要求，设计了一套基于PLC的变频调速恒压供水系统,变频恒压供水系统由可编程控制器、变频器、水泵机组、压力传感器等构成。 本系统包含三台水泵电机，它们组成变频循环运行方式。采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“先启先停”的原则。压力传感器检测当前水压信号，送入PLC与设定值比较后进行PID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

10、，最终保持管网压力稳定在设定值附近。 关键词：恒压供水、PLC、变频调速。 ABSTRACT The community of life, thus to ensure that the requirements of the development of highly concentrated energy as we all know, water is our daily life indispensable one of our life makes the water supply and demand increased, and daily life of water deman

11、d along with the time change and change, in order to protect the water supply and demand, but also the era must have some auxiliary device, in our living environment has a stable water supply, according to the need of self regulating water supply, not only make full use of the water, but also save t

12、he corresponding energy, this paper is aimed at a small living area of the actual water demand, combined with the user water and fire water, intended for the constant pressure water supply. Along with the rapid development of social economy, peoples increasing demands on the quality and reliability

13、of water supply system, and currently the shortage of energy using advanced automation technology, control technology and communication technology, high performance, high energy saving design, adapt to different areas of constant pressure water supply system has become an inevitable trend. Now the t

14、ransformation of the situation as follows. Constant pressure water supply system for residential living is very important, such as in the living area in the process of water supply, if insufficient water supply pressure is for some reason or intermittent water may affect the lives of the residents.

15、When the water shortage or supply of water, can not quickly fire, will cause serious consequences. Therefore, the living area of residential use of life / fire dual constant pressure water supply system, very meaningful. Daily life water, with the seasons, day and night, commuting time different and

16、 has great changes, which often appear the imbalance of water supply and water, mainly in the water pressure, there is also need for the system. Based on the above situation, the water supply system of a residential district is transformed, using SIEMENS PLC as the main control unit. And take full a

17、dvantage of frequency converter function, according to the system state can adjust the supply of water supply system quickly, and achieve the purpose of constant pressure water supply. According to the thesis of Chinese city community water supply requirements, design a set of PLC based frequency co

18、ntrol constant pressure water supply system, variable frequency constant pressure water supply system by programmable controller. The system includes three sets of water pump motors, they are composed of variable frequency circulating operation. Using frequency converter to realize three-phase pump

19、motor soft start with frequency control, operation switch adopts the start first stop first principle. The pressure sensor detects the pressure signal, into the PLC and compared with a predetermined value after PID operation, thereby controlling the inverter output voltage and frequency, and then ch

20、ange the pump motor speed to change the quantity of water supply pipe network press ure, ultimatel y to keep stable in a s et value near. Key words: constant pressure water supply, PLC, variable frequency speed regulation 第一章课题的研究背景及意义 相对于很多企业，如何用最有性价比的方式供水是最重要的，而利用恒压供水系统进行整体控制，就是最好的解决方案。 1.1变频恒压供水概

21、论 供水主管网 供水主管网 图1.1 传统供水机示意图图1.2 变频供水机示意图 1.2本课题产生的背景和意义 我国长期以来在市政供水，循环性供水等方面技术一直比较落后，自动化程度不高。传统的方式，会影响设备寿命等多种患处，而变频调速恒压供水系统具有供水安全、节约能源、节省钢材、节省占地、节省投资、调节能力大、运行稳定可靠的优势，具有广阔的应用前景和明显的经济效益与社会效益。 以变频器为核心结合PLC组成的控制系统具有编程较简单、高可靠性、组合较灵活、强抗干扰能力很强、维修方便和低成本等诸多特点;同时系统具有良好节能性，这在能量日益紧缺的今天尤为重要，所以研究设计该系统，对于提高企业效率以及人

22、民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的现实意义。 综上所述，传统的供水方式普遍不同程度的存在浪费水力、电力资源；效率低；可靠性差；自动化程度不高等缺点。 基于PLC和变频技术的恒压供水系统，采用该系统进行供水可以提高供水系统的稳定性和可靠性，同时系统具有良好的节能性，对于环保和节约很重要，所以研究设计该系统，对于企业和个人都有有重要的现实意义。 1.3变频恒压供水现况 1.3.1变频恒压控制系统的应用范围 PLC恒压供水系统在供水行业中的应用，按所使用的范围基本分为二类: (1) 加压泵站变频PLC恒压供水系统 这种系统主要包含小区，建筑，乡村等加压站，变频控制的电机功率小是特色，大概在135

23、kW以下。这一范围是目前国内研究和推广最多的方式。 (2) 供水厂PLC恒压供水系统 这类用于供水厂，这一类变频器、电机功率在135320kW之间，电网电压一般为220V或380V。目前主要采用国产通用的变频恒压供水变频器。 变频恒压供水的变频技术的发展逐渐发展后。在早期，逆变器的功能主要是在有限的频率控制，升降速控制，反控制，制动控制，变频转化率的控制和保护功能。在变频恒压供水系统中的应用，变频器作为执行机构，为了满足供水规模的需求和确保恒定的压力管道，压力传感器和变频器的外部控制器，压力闭环控制。从数据来看，国外的恒压供水工程的设计只有一个抽油机使用变频器，几乎没有一个逆变器驱动多台水泵的运行，因此，投资成本高。1968，丹麦丹麦丹佛斯发明第一逆变器（丹麦丹佛斯传输产品，五个核心的世界各地的供应商），我们发现和认可的变频技术优势，变频恒压供水系统的稳定发展，可靠性和自动化程度高，节能效果显著，许多国外生产的变频器厂商开始关注并推出与变频恒压供水的功能，如瑞典，瑞士ABB集团在空调推出的变频技术，法国施耐德公司推出了恒压供水基板，配备固定泵变频模式，“变频泵循环坏的方式”两种模式。