恒压供水控制系统的设计
变频恒压供水控制系统设计

变频恒压供水控制系统设计一、引言变频恒压供水控制系统是一种能够自动调节水泵电机的转速,保持管网内水压恒定的系统。
该系统通过变频器控制水泵电机的转速,根据实时水压信号对水泵进行调节,从而实现供水系统的恒压供水。
本文将从系统设计原理、硬件选型、控制策略等方面对变频恒压供水控制系统进行设计。
2. 控制原理变频恒压供水控制系统采用闭环控制原理,主要分为压力调节环和流量调节环两部分。
压力调节环根据实时水压信号,控制变频器调节水泵电机的转速,以维持管网内的水压恒定。
流量调节环主要通过监测流量传感器的输出信号,控制变频器调节水泵电机的转速,以满足用户的实际用水量需求。
三、硬件选型1. 水泵电机选择适当功率的三相异步电动机,能够满足供水系统的实际需求,保证系统的正常运行。
2. 变频器选用带有PID调节功能的变频器,能够根据实时水压信号对电机转速进行精确调节,确保系统供水的恒压运行。
3. 压力传感器选择高灵敏度的压力传感器,能够实时监测管网内的水压信号,为系统提供准确的控制信号。
5. 控制面板控制面板应具有良好的人机界面,能够显示系统的运行状态、参数,方便用户对系统进行监测和操作。
6. 其他配件根据实际需求,可能需要选购接线端子、线缆、散热器等辅助设备。
四、控制策略1. 系统启动当系统启动时,变频恒压供水控制系统应自动进行初始化,自检各传感器和执行机构,确保系统能够正常运行。
3. 流量调节系统同时监测流量传感器的输人信号,根据用户的实际用水量,控制变频器调节水泵电机的转速,以满足流量调节环的要求。
4. 故障处理系统应具备故障自诊断功能,当系统发生故障时,能够自动报警或进入相应的故障处理程序,保证对用户的供水不受影响。
五、系统调试1. 对水泵电机、变频器等设备进行正确的接线和安装。
2. 对传感器进行校准,确保其输出信号的准确性。
3. 对控制系统进行相关参数的设定和调试。
4. 对整个系统进行联合调试,验证系统的正常运行。
恒压供水自动控制系统设计方案

恒压供水自动控制系统设计方案控制策略:1.PID控制策略:根据水压的反馈信号与设定值之间的误差,计算出控制阀门的开度,以调节出水流量,使水压保持在设定值范围内。
2.水泵组合运行策略:根据需求的水流量大小,自动选择合适的水泵数量和运行状态(单泵或多泵并联),以满足供水系统对水压的要求。
3.系统监测与故障诊断策略:通过监测系统中的传感器,实时监测供水系统的压力、流量、温度等参数,并能够自动诊断故障,提供警报和故障排除建议。
硬件选择:1.压力传感器:选用高精度、稳定性好的压力传感器,能够实时准确地测量供水系统中的水压,并将信号传送给控制器。
2.控制阀门:选择高灵敏度、响应速度快的电动或气动控制阀门,能够根据控制信号快速调节水量,实现恒压供水。
3.变频器:选择适合的变频器可以根据供水需求调节水泵的运行频率,提高系统的能效,减少能耗。
4.控制器:选用可编程控制器(PLC)或微处理器控制器(MCU),具有强大的计算和控制能力,能够实时处理信号,控制整个供水系统的运行。
系统布局:1.水源与水池:根据供水需求选择水源和水池的容量,保证水能够持续供应。
2.水泵配置:根据供水系统的水压需求,选择合适的水泵类型和数量,自动控制其启停和运行状态,以稳定供水压力。
3.阀门安装:在输送管道上设置自动控制阀门,根据系统控制信号调节阀门的开度,以控制出水量,保持恒定的水压。
4.传感器安装:将压力传感器、流量计等安装在适当的位置,能够准确地测量和传递相关参数,为系统控制提供实时反馈信号。
5.控制器布置:控制器应该安装在恒温恒湿的环境中,与其他元件紧密配合,并与操作界面(如触摸屏)相连,便于操作和监控系统运行。
以上是对恒压供水自动控制系统设计方案的一个基本描述。
具体的实施方案需要根据实际情况进行具体分析和设计,以确保系统运行的稳定性、可靠性和效果。
恒压供水系统自动控制设计

恒压供水系统自动控制设计一、控制策略设计:1.压力传感器:安装在水泵的出水管道上,用于实时监测出水压力,并将监测数据反馈给控制装置。
2.控制装置:根据压力传感器的反馈数据,判断当前的出水压力是否达到设定值,并决定是否调整水泵的运行状态。
3.设定值设定:用户可以通过控制装置进行设定,可以根据实际需要设定出水压力的目标值。
二、控制装置设计:1.控制算法:根据压力传感器的反馈数据,控制算法可以采用PID控制策略,通过对比设定值和实际值来计算出相应的控制信号,控制水泵的开启和关闭。
2.控制信号传输:控制装置通过控制信号传输装置将计算出的控制信号传输给水泵控制装置。
3.水泵控制装置:根据接收到的控制信号,控制水泵的启停和运行速度。
可以采用变频控制方式,通过调整水泵的转速来实现出水压力的调节。
三、系统优化设计:1.启停设置:当出水压力低于设定值时,自动启动水泵;当出水压力达到设定值后,自动停止水泵。
避免压力超过设定值或低于设定值过多的情况,保持出水压力稳定。
2.变频控制:根据压力传感器的反馈数据,控制装置可以实时调整水泵的转速。
当出水压力低于设定值时,增加水泵的转速;当出水压力高于设定值时,降低水泵的转速。
通过改变水泵的转速,可以实现稳定的出水压力。
3.故障保护:当水泵运行异常或发生故障时,控制装置应能够及时报警,并关闭水泵以避免进一步损害设备。
同时,还可以设计自动切换备用水泵的功能,保证供水的连续性和可靠性。
综上所述,恒压供水系统的自动控制设计包括压力传感器的安装和数据反馈、控制装置的设计、设定值的设定、控制算法的选择、控制信号传输装置的设计、水泵控制装置的设计等多个方面。
通过合理的设计和控制策略,可以实现恒压供水系统的稳定运行,提高供水的效率和质量,同时还能够减少能源的消耗和设备的损耗。
基于PLC变频恒压供水控制系统设计

基于PLC变频恒压供水控制系统设计PLC变频恒压供水控制系统的设计供水系统是一种常见的工业和建筑领域常用的系统。
PLC变频恒压供水控制系统是一种可以控制和调节水泵的电气控制系统,以实现恒压供水的目的。
下面将介绍一个基于PLC变频恒压供水控制系统的设计。
设计目标:1.实现恒定的供水压力,不受进水压力和水流量的波动影响。
2.实现多台水泵的协调运行,实现水泵的均衡负荷运行,延长水泵寿命。
3.实现故障自动检测和报警,提高供水系统的可靠性。
系统组成:1.传感器:使用压力传感器和流量传感器来感知进水压力和供水流量。
2.PLC:使用可编程逻辑控制器(PLC)来实现逻辑控制和运算。
3.变频器:使用变频器来控制水泵的转速,从而实现恒扬程供水控制。
4.水泵:使用多台水泵来实现供水。
系统工作原理:1.系统启动:当水泵系统运行时,PLC会控制最初的启动过程,按照设定的启动顺序依次启动水泵,避免同时启动造成的电网冲击。
2.进水压力检测:系统通过压力传感器检测进水压力,当进水压力小于设定的最小进水压力时,PLC会自动启动水泵,以提供足够的进水压力。
3.恒压供水控制:PLC通过控制变频器,改变水泵的转速来实现供水流量和压力的稳定。
当供水压力低于设定的最小供水压力时,PLC会增加水泵的转速以提供足够的供水压力;当供水压力高于设定的最大供水压力时,PLC会降低水泵的转速以避免过高的压力。
4.水泵协调运行:通过PLC控制,多台水泵可以根据供水流量需求实现均衡负载运行,避免其中一台水泵长时间运行。
系统优势:1.系统能够自动检测供水压力,保持恒定的供水压力,避免由于进水压力和水流量的波动而导致的供水压力变化。
2.系统能够实现多台水泵的协调运行,避免单一水泵长时间运行而导致的设备损坏。
3.系统具有快速故障检测和报警功能,及时发现水泵等设备的故障,减少停机时间。
总结:基于PLC变频恒压供水控制系统的设计可以实现恒定的供水压力,提高供水系统的稳定性和可靠性。
恒压供水控制系统设计

绪论传统的自来水厂的供水模式在用水量高峰期时供水量普遍不足,造成城市公用管网水压浮动较大。
由于每天不同时段用水对供水压力的要求变化较大,仅仅靠供水厂值班人员依据经验进行人工手动调节很难及时有效的达到目的。
这种情况造成用水高峰期时供水压力不足,用水低峰期时供水压力过高,不仅十分浪费能源而且存在事故隐患,供水厂原有的生产设备的控制方式比较落后,控制过程烦琐,大部分需要人工进行手动操作,能耗高,而且不能保证供水压力达到压力标准。
此外,水厂作为城市供水系统的重要组成部分,其日常的生产、计划、运行和管理都直接影响到城市的安全供水。
在这种供水模式下长期以来许多水厂各部门的管理人员采用传统的人工管理模式,通过手工从事繁重的业务管理、各种日报表、月报表、年报表的统计汇总等工作。
由于对大量的统计报表的基础数据缺乏科学的分析手段,因此很难为运行管理以及调度提供强有力的决策支持。
所以对供水系统的技术改造已经迫在眉睫,技术改造的目的是提高生产过程的自动化水平。
并在此基础之上配备相应的系统管理软件,改变传统的落后管理方式,使管理工作规范化,提高水厂的业务管理水平,这为现在化的恒压供水控制广泛应用提供了条件。
恒压供水系统具有如下几个优点:1..高效节能变频恒压供水系统的最显著优点就是节约电能,节能量通常在10-40%。
从单台水泵的节能来看,流量越小,节能量越大。
2.恒压供水变频恒压供水系统实现了系统供水压力稳定而流量可在大范围内连续变化,从而可以保证用户任何时候的用水压力,不会出现在用水高峰期热水器不能正常使用的情况。
3.安全卫生系统实行闭环供水后,用户的水全部由管道直接供给,取消了水塔、天面水池、气压罐等设施,避免了用水的“二次污染”,取消了水池定期清理的工作。
4.自动运行、管理简便新型的小区变频恒压供水系统具备了过流、过压、欠压、欠相、短路保护、瞬时停电保护、过载、失速保护、低液位保护、主泵定时轮换控制、密码设定等功能,功能完善,全自动控制,自动运行,泵房不设岗位,只需派人定期检查、保养。
工厂恒压供水控制系统设计

工厂恒压供水控制系统设计在设计工厂恒压供水控制系统时,需要考虑以下几个方面:1.系统结构设计:系统可以包括水泵、水箱、压力传感器、控制器等设备。
水泵负责将水从水源中抽取,然后将水送至水箱进行储存,并通过压力传感器实时监测水箱内的水压情况。
控制器根据传感器反馈的数据,控制水泵的工作状态,以保持水压的稳定。
同时,系统还应该设计有报警装置,一旦发生异常情况,系统能够及时发出警报。
2.水泵选择:在选择水泵时,需要根据工厂的实际需求来确定水泵的流量和扬程。
流量决定了水泵每分钟输送的水量,扬程则决定了水泵能够达到的最高供水高度。
此外,还需要考虑水泵的功率和效率,以及工作可靠性和维护方便性。
3.水箱容量和位置:水箱的容量应根据工厂的供水需求而确定,一般可以根据平均日供水量计算。
水箱的位置应尽量选择在离水源和用水点较近的位置,以减少管道的长度和压力损失。
4.压力传感器选型:压力传感器应具备较高的精度和稳定性,能够准确测量水箱内的水压。
传感器的输出信号一般为模拟信号,需要通过模数转换器转换为数字信号,进一步传输到控制器。
5.控制器设计:控制器应具备自动控制的功能,能够根据压力传感器的反馈数据,自动调节水泵的启停和转速。
控制器还应具备一定的运算能力,能够实现压力设定、报警、监测和数据记录等功能。
6.系统的安全性和可靠性:为了确保系统的安全性和可靠性,应在系统中设置合适的安全装置,如过流保护、过压保护和短路保护等。
此外,在日常维护工作中应定期对系统进行检查和维护,及时发现并排除故障。
7.系统的扩展性和可升级性:在设计系统时,应考虑到工厂未来扩建或改造的可能性。
系统应具备良好的扩展性和可升级性,以便进行后续的改造和升级。
总而言之,工厂恒压供水控制系统的设计需要考虑到工厂的实际需求和水源条件,合理选择水泵、水箱、压力传感器等设备,并设计合适的控制器。
同时,还应注意系统的安全性和可靠性,以及系统的扩展性和可升级性。
变频恒压供水控制系统设计

变频恒压供水控制系统设计【摘要】本文介绍了变频恒压供水控制系统设计的相关内容。
在系统设计要求中,需要考虑稳定供水压力和节约能源的需求。
系统组成包括变频驱动器、传感器、控制器等部件。
系统控制原理是利用变频器对水泵速度进行调节来维持恒定的供水压力。
在系统设计方案中,需要考虑水泵的选型和安装位置等因素。
通过系统性能分析可以评估系统的稳定性和效率。
通过本文的研究,可以为变频恒压供水控制系统的设计和应用提供参考。
【关键词】变频恒压、供水控制系统、设计要求、系统组成、系统控制原理、系统设计方案、系统性能分析、结论。
1. 引言1.1 引言变频恒压供水控制系统设计是现代城市供水系统中的重要组成部分,它能够有效地调节水压,确保供水稳定性和节能高效性。
随着城市化进程的加快,供水需求不断增加,传统的供水系统已经不能满足需求,因此采用变频恒压供水控制系统已经成为一个必然趋势。
本文将首先介绍系统设计的基本要求,包括稳定的供水压力、节能高效、易维护等方面。
然后将详细介绍系统的组成,包括变频器、水泵、传感器等核心部件。
接着将介绍系统的控制原理,包括PID控制、频率调节等技术原理。
将提出系统的设计方案,包括硬件设计、软件设计以及系统整体架构。
对系统的性能进行分析,包括稳定性、节能性、可靠性等方面,以验证系统设计的合理性。
通过本文的介绍,读者可以了解变频恒压供水控制系统设计的基本原理与方法,为现代供水系统的优化设计提供参考。
2. 正文2.1 系统设计要求1. 稳定性要求:变频恒压供水控制系统需要保持稳定的工作状态,确保水压在设定范围内波动较小,以满足用户对水压稳定性的需求。
2. 响应速度要求:系统需要具有较快的响应速度,能够及时调整水泵的转速以保持设定的恒压供水状态,提高用户体验。
3. 节能性要求:设计要充分考虑系统的能耗情况,尽量减少无效能耗,优化控制算法以实现节能运行,降低运行成本。
4. 可靠性要求:系统设计应考虑到设备的可靠性,确保系统能够长时间稳定运行,减少维护和修复成本,提高系统的可用性和可靠性。
《2024年基于PLC的变频恒压供水系统的设计》范文

《基于PLC的变频恒压供水系统的设计》篇一一、引言随着社会经济的不断发展和人民生活水平的持续提高,对于供水系统的稳定性和可靠性要求越来越高。
传统的供水系统往往存在能耗高、调节不精确等问题。
因此,基于PLC(可编程逻辑控制器)的变频恒压供水系统应运而生,其通过变频技术实现恒压供水,不仅提高了供水的稳定性和可靠性,还大大降低了能耗。
本文将详细介绍基于PLC的变频恒压供水系统的设计。
二、系统设计目标本系统设计的主要目标是实现供水系统的恒压供水,降低能耗,提高供水的稳定性和可靠性。
具体来说,包括以下几点:1. 保持供水压力的稳定性,满足用户需求。
2. 通过变频技术实现电机的节能运行。
3. 实现系统的自动化控制,降低人工干预。
4. 具备故障自诊断和保护功能,确保系统安全稳定运行。
三、系统组成基于PLC的变频恒压供水系统主要由以下几部分组成:1. 水泵:负责供水的动力来源,采用变频电机实现调速。
2. PLC控制器:负责整个系统的控制,包括压力采集、电机控制、故障诊断等功能。
3. 压力传感器:实时监测供水压力,将压力信号转换为电信号供PLC控制器处理。
4. 变频器:接收PLC控制器的指令,控制电机的运行速度,实现恒压供水。
5. 其他辅助设备:包括管网、阀门、过滤器等,保证供水的正常运行。
四、系统设计流程1. 需求分析:根据实际需求,确定系统的功能、性能指标等。
2. 硬件选型:选择合适的水泵、PLC控制器、压力传感器、变频器等硬件设备。
3. 系统布线:根据硬件设备的布局,进行合理的布线设计,确保系统的稳定性和可靠性。
4. 程序设计:编写PLC控制程序,实现压力采集、电机控制、故障诊断等功能。
5. 系统调试:对系统进行整体调试,确保系统的各项功能正常运行。
6. 运行维护:对系统进行定期检查和维护,确保系统的长期稳定运行。
五、系统实现1. 压力采集:通过压力传感器实时监测供水压力,将压力信号转换为电信号供PLC控制器处理。
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天津理工大学自动化学院专业设计报告题目:恒压供水控制系统的设计-------------系统硬件设计学生姓名周延学号届2011 班级电气07-2指导教师杨顺峰专业电气工程及其自动化说明1. 专业设计文本材料包括设计报告、任务书、指导书三部分,其中任务书、指导书由教师完成。
按设计报告、任务书、指导书顺序装订成册。
2. 学生根据指导教师下达的任务书、指导书完成专业设计工作,合作完成的专业设计,要在设计报告概述中明确说明分工。
3. 设计报告内容建议主要包括:设计概述、设计原理、设计方案分析、软硬件具体设计、调试分析、总结以及参考资料等内容,不同类型的设计可有所区别。
4. 设计报告字数应在3000-4000字,图纸设计应采用电子绘图、且符合相应国标,文字规范借鉴参考毕业设计要求。
5.专业设计成绩由平时成绩(50%)、报告成绩(30%)和答辩成绩(20%)组成。
专业设计应给出适当的评语。
专业设计评语及成绩汇总表目录第一章绪论 (1)1.1 绪论 (1)1.2 变频恒压供水系统的研究现状 (3)1.3 本课题的主要研究内容 (4)第二章系统的理论分析及控制方案的确定 (5)2.1变频恒压供水系统的理论分析 (5)2.2变频恒压供水系统理论方案的确定 (5)第三章系统的硬件设计 (7)3.1系统主要设备的选型 (7)3.2系统主电路分析及其设计 (9)3.3 PLC的I/O端口分配及外围接线图 (10)第四章系统的软件设计 (13)4.1系统的软件设计分析 (13)4.2 PLC程序设计 (15)第一章绪论1.1 绪论随着社会的发展和进步,城市建筑的供水问题日益突出,一方面要求提高供水质量,不要因为压力的波动造成供水障碍;另一方面要求供水的可靠性和安全性,在发生火灾时能够可靠供水。
针对这两方面的要求,新的供水方式和控制系统应运而生,这就是PLC控制的恒压无塔供水系统。
恒压供水包括生活用水的恒压控制和消防用水的恒压控制—即双恒压系统。
恒压供水保证了供水的质量,以PLC为主机的控制系统丰富了系统的控制功能,提高了系统的可靠性。
传统的供水方式有:恒速泵加压供水、气压罐供水、水塔高位水箱供水、液力耦合器和电池滑差离合器调速的供水方式、单片机变频调速供水系统等方式,其优、缺点如下:(1) 恒速泵加压供水方式无法对供水管网的压力做出及时的反应,水泵的增减都依赖人工进行手工操作,自动化程度低,而且为保证供水,机组常处于满负荷运行,不但效率低、耗电量大,而且在用水量较少时,管网长期处于超压运行状态,爆损现象严重,电机硬起动易产生水锤效应,破坏性大,目前较少采用。
(2) 气压罐供水具有体积小、技术简单、不受高度限制等特点,但此方式调节量小、水泵电机为硬起动且起动频繁,对电器设备要求较高、系统维护工作量大,而且为减少水泵起动次数,停泵压力往往比较高,致使水泵在低效段工作。
(3) 水塔高位水箱供水具有控制方式简单、运行经济合理、短时间维修或停电可不停水等优点,但存在基建投资大,占地面积大,维护不方便,水泵电机为硬起动,启动电流大等缺点,频繁起动易损坏联轴器,目前主要应用于高层建筑。
(4) 液力耦合器和电池滑差离合器调速的供水方式易漏油,发热需冷却,效率低,改造麻烦,只能是一对一驱动,需经常检修;优点是价格低廉,结构简单明了,维修方便。
(5) 单片机变频调速供水系统也能做到变频调速,自动化程度要优于上面4种供水方式,但是系统开发周期比较长,对操作员的素质要求比较高,可靠性比较低,维修不方便,且不适用于恶劣的工业环境。
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,严重影响了居民的用水和工业系统中的用水。
目前的供水方式朝向高效节能、自动可靠的方向发展,变频调速技术以其显着的节能效果和稳定可靠的控制方式,在风机、水泵、空气压缩机、制冷压缩机等高能耗设备上广泛应用,特别是在城乡工业用水的各级加压系统,居民生活用水的恒压供水系统中,变频调速水泵节能效果尤为突出,其优越性表现在:一是节能显著;二是在开、停机时能减小电流对电网的冲击以及供水水压对管网系统的冲击;三是能减小水泵、电机自身的机械冲击损耗。
基于PLC和变频技术的恒压供水系统集变频技术、电气技术、现代控制技术于一体。
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,这在能源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民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的现实意义。
下面是一个四泵生活/消防的双恒压无塔供水系统。
如图1所示,市网来水用高低水位控制器EQ来控制注水阀MB1,它们自动把水注满储水池,只要水位低于高水位,则自动往水箱中注水。
水池的高/低水位信号也直接送给PLC,作为低水位报警用。
为了保证供水的连续性水位上下限传感器高低距离不是相差太大。
生活用水和消防用水公用四台泵,电磁阀MB2平时处于失电状态,关闭消防管网,四台泵根据生活用水的多少,按一定逻辑控制运行,使生活用水在恒压状态(生活用水低恒压值)下进行;当有火灾发生时,电磁阀MB2得电,关闭生活用水管网,四台泵供消防用水使用,并根据用水量的大小,使消防供水也在恒压状态(消防用水高恒压值)下进行。
火灾结束后,四台泵在改为生活供水使用。
图1.1 生活/消防双恒压供水系统工艺流程图对四泵生活/消防双恒压供水系统的基本要求是:(1)生活供水时,系统应在低恒压值运行,消防供水时系统应在高恒压值运行;(2)四台泵根据恒压的需要,采取“先开先停”的原则接入和退出;(3)在用水量小的情况下,如果一台泵连续运行时间超过三小时,则要切换到下一台泵,即系统具有“倒泵功能”,避免某一台泵工作时间过长;(4)四台泵在启动时要具有软启动功能;(5)要有完善的报警功能;(6)对泵的操作要有手动控制功能,手动只在应急或检修时临时使用。
1.2 变频恒压供水系统的国内外研究现状变频恒压供水是在变频调速技术的发展之后逐渐发展起来的。
在早期,由于国外生产的变频器的功能主要限定在频率控制、升降速控制、正反转控制、起动控制以及制动控制、压频比控制以及各种保护功能。
应用在变频恒压供水系统中,变频器仅作为执行机构,为了满足供水量大小需求不同时,保证管网压力恒定,需在变频器外部提供压力控制器和压力传感器,对压力进行闭环控制。
随着变频技术的发展和变频恒压供水系统的稳定性、可靠性以及自动化程度高等方面的优点以及显著的节能效果被大家发现和认可后,国外许多生产变频器的厂家开始重视并推出具有恒压供水功能的变频器,像日本Samco公司,就推出了恒压供水基板,备有“变频泵固定方式”、“变频泵循环方式”两种模式它将PID调节器和PLC可编程控制器等硬件集成在变频器控制基板上,通过设置指令代码实现PLC 和PID等电控系统的功能,只要搭载配套的恒压供水单元,便可直接控制多个内置的电磁接触器工作,可构成最多7台电机(泵)的供水系统。
这类设备虽微化了电路结构,降低了设备成本,但其输出接口的扩展功能缺乏灵活性,系统的动态性能和稳定性不高,与别的监控系统(如BA系统)和组态软件难以实现数据通信,并且限制了带负载的容量,因此在实际使用时其范围将会受到限制[3]。
目前国内有不少公司在做变频恒压供水的工程,大多采用国外的变频器控制水泵的转速,水管管网压力的闭环调节及多台水泵的循环控制,有的采用可编程控制器(PLC)及相应的软件予以实现;有的采用单片机及相应的软件予以实现。
但在系统的动态性能、稳定性能、抗扰性能以及开放性等多方面的综合技术指标来说,还远远没能达到所有用户的要求。
原深圳华为电气公司和成都希望集团也推出了恒压供水专用变频器(5.5kw~22kw),无需外接PLC和PID调节器,可完成最多4台水泵的循环切换、定时起、停和定时循环。
该变频器将压力闭环调节与循环逻辑控制功能集成在变频器内部实现,但其输出接口限制了带负载容量,同时操作不方便且不具有数据通信功能,因此只适用于小容量,控制要求不高的供水场所。
可以看出,目前在国内外变频调速恒压供水控制系统的研究设计中,对于能适应不同的用水场合,结合现代控制技术、网络和通讯技术同时兼顾系统的电磁兼容性(EMC)的变频恒压供水系统的水压闭环控制研究得不够。
因此,有待于进一步研究改善变频恒压供水系统的性能,使其能被更好的应用于生活、生产实践。
1.3 本课题的主要研究内容本设计是以小区供水系统为控制对象,采用PLC 和变频技术相结合技术,设计一套城市小区恒压供水系统,保证了整个系统运行可靠,安全节能,获得最佳的运行工况。
PLC 控制变频恒压供水系统主要有变频器、可编程控制器、压力变送器和现场的水泵机组一起组成一个完整的闭环调节系统,本设计中有4个贮水池,4台水泵,水泵的启停。
它的设计要求:(1)根据主管道给出的压力信号决定水泵的启停,当压力低于正常压力时启动一个水泵,10s 后仍低,则启动下一台;当压力高于正常压力时。
切断一台水泵,10s 后高压信号仍存在,切断下一台。
(2 )恒压供水系统主要是由4个水泵完成对主管道供水压力的维持,考虑到电机的保护,要求4台水泵的运行时间和频率尽可能一致。
也就是说,需要接通时,首先启动停止时间最长的那台,而需要切断时则先停止运转时间最长的那台。
根据以上控制要求,进行系统总体控制方案设计。
硬件设备选型、PLC 选型,估算所需I/O 点数,进行I/O 模块选型,绘制系统硬件连接图:包括系统硬件配置图、I/O 连接图,分配I/O 点数,列出I/O 分配表,熟练使用相关软件,设计梯形图控制程序,对程序进行调试和修改。
第二章 系统的理论分析及控制方案确定2.1 变频恒压供水系统的理论分析水泵电机多采用三相异步电动机,而其转速公式为:60(1)f n s p=- (2.1) 式中:f 表示电源频率,p 表示电动机极对数,s 表示转差率。
从上式可知,三相异步电动机的调速方法有:(l) 改变电源频率(2) 改变电机极对数(3) 改变转差率改变电机极对数调速的调控方式控制简单,投资省,节能效果显著,效率高,但需要专门的变极电机,是有级调速,而且级差比较大,即变速时转速变化较大,转矩也变化大,因此只适用于特定转速的生产机器。
改变转差率调速为了保证其较大的调速范围一般采用串级调速的方式,其最大优点是它可以回收转差功率,节能效果好,且调速性能也好,但由于线路过于复杂,增加了中间环节的电能损耗,且成本高而影响它的推广价值。
下面重点分析改变电源频率调速的方法及特点。
根据公式可知,当转差率变化不大时,异步电动机的转速n基本上与电源频率f成正比。
连续调节电源频率,就可以平滑地改变电动机的转速。
但是,单一地调节电源频率,将导致电机运行性能恶化。