变频调速恒压供水系统浅析-
基于PLC变频调速的恒压供水系统论文
毕业设计论文目录前言 (1)一、PLC控制的变频恒压供水的概况 (2)（一）PLC技术 (2)（二）变频器技术 (3)二、变频驱动方式和调节方式以及压力传感变送器的使用 (4)（一）恒压供水系统的驱动方式 (4)（二）恒压供水调节方式 (4)（三）关于压力传感变送器的使用 (4)三、常见的供水方式及变频恒压调节的基本原理 (5)四、水泵的转速与其扬程H、流量Q及功率的关系 (7)五、PID控制及调节 (8)六、PLC、变频器控制的恒压供水系统方案 (11)（一）方案特点 (11)（二）变频-工频双回路恒压供水方案优点 (12)（三）设备选型 (12)七、系统设计 (13)（一）电动机调速方案的比较 (13)（二）模拟供水系统的拟定 (14)（三）主电路设计 (15)（四）电气控制系统接线原理图及说明 (16)（五）控制流程图 (18)（七）输入输出元件与PLC地址对照表 (19)（八）PLC程序设计 (20)八、结束语 (24)（一）变频调速常用的闭环调节方法 (24)（二）投资回报 (24)致谢 (25)参考文献 (26)前言随社会经济的迅速发展，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。
本设计是针对居民生活用水/消防用水而设计的。
由变频器、PLC及PID调节器组成控制系统，调节水泵的输出流量。
电动机泵组由三台水泵并联而成，由变频器或工频电网供电，根据供水系统出口水压和流量来控制变频器电动机泵组之间的切换及速度，使系统运行在最合理的状态，保证按需供水。
本文介绍了采用PLC控制的变频调速供水系统，由PLC进行逻辑控制，由变频器进行压力调节。
在经过PID运算，通过PLC控制变频与工频切换，实现闭环自动调节恒压供水。
运行结果表明，该系统具有压力稳定，结构简单，工作可靠操作方便等优点。
文献综述-变频恒压供水系统
文献综述一、引言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、起制动控制、起制动控制、压频比控制及各种保护功能。
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。
从查阅的资料的情况来看，国外的恒压供水工程在设计时都采用一台变频器只带一台水泵机组的方式，几乎没有用一台变频器拖动多台水泵机组运行的情况，因而投资成本高。
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“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。
二、恒压供水国内外状况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(现己更名为艾默生)电气公司和成都希望集团(森兰变频器)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。
浅谈变频恒压供水系统的运行效果
轴功率 Ｐ 与转速 ｎ 立方成正比 。由此可见 ， 当通过降
低转 速 以减少 流量来 达 到节 流 的 目的时 ， 消耗 的功 所
无级调速 ， 根据用水量的变化 自动调节系统的运行参 数， 保持水压恒定满足用户用水需求 ， 使整个供水系 统始终保持高效节能和运行的最佳状态。
１ 水泵调 速节 电原 理
的转 速 随着流 量变 化而 变化 ， 最终 达 到节能 的 目的 。 西 山公用 事业 总 公 司通 过 对 ３个 泵 站 改造 运 行
ｎ一 电机 转速 ， ｍｉ ｒ ｎ； ／
一
水泵机电源频率 ， ｚ Ｈ；
Ｐ一 电机 的极 对数 ，
实践证明， 使用变频技术 的供水设备可 以使水泵运行 的平均转速 比工频转 速降低 ２％ ， ０ 从而大大降低能 耗， 节能效率可达 ２％ ～ ５ ０ ４ ％。
少 ， 就是水 泵 变频 调速节 能 的作用 原理 。 这
２ ）通过流体力学 的基本定律可知 ： 泵类设 备属 于平方转矩负载 ， 其中转速 ｎ与流量 Ｑ 压力 日， 、 以及
① 作者简介 ： 文平 刘 男 １６ ９ ７年出生
１ ）提高电动机的制造效率 ， 采用 高效 电动机替
助理工程师 太原 ０ ０５ ３０ ３
的措施 。 ３ 节能分 析
２ ）设备的软启动消除 了启动冲击。感应交流电
动机 的启 动 电流达 到满 载 电流 的 ７倍 多 ， 即便 采 用 Ｙ
一
△启动也会达到 ４５ ， ． 倍 所有的启动方式都必须考
变频 恒压 供水 系统 能 够极 大 地 改 善 给水 管 网 的 供水 环境 。
１ ２ 电动机 节能 的主要 途径 ．
由上式 可知 ， 均匀改变 电动机绕组 的电源频率
浅谈恒压供水系统中变频器的应用
台小泵两台大泵组成 ，小泵为 １Ｋ 大泵为 ３Ｋ ５Ｗ ０ Ｗ， 三 台泵 的协调 工作 以满 足供水 需要 。 现系 统组 成如 图 １ 所示 。
注：ｔＣ 、 ２互锁 ，ｌ３ ＭＣ ｄ １ＭＣ ｂＣ 、 ４互锁 ， ６用于切断 ２ ＭＣ 撑运 行 ， １ ７ ７ 用于切断３ 运行 １ Ｃ ＃
作者简介 ： 国平 （９ ７ ） 男 ， 李 １ ７一 ， 陕西宝鸡人 ， 现供职于中铁 宝桥 （ 扬州 ） 限公司 ， 有 本科 ， 助理工程师 ， 研究方 向 ： 电器控 制。
２３ ３
Ｅ ｕ ｐ ｎ Ｍａ ｕａ ｔ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｎｏ３， ０ ２ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ｎ ｆ ｃｒ ｇＴ ｃ ｎ ｌｇ ． ２ １ ｉ
从而保证系统的恒压 。一般而言 ， 三台 术 的发展 ，变频调速技术在 自动恒压供水方面获得 动调节功能 ， 泵 同时投入是绝对能满足要求的。控制系统硬件 组 了广 泛 的应 用 。 成 图如 图 ２ 示 ： 所
２ 组 成 及 工 作 原 理
般供水系统三台泵组成 ，每台泵 的出水管均 装有手动阀， 以供维修和调节水量之用 ， 三台泵为一
运行 时 问为 ：
ｌ 泵 ２ 时 ＃ ４小
由压力传感器反馈 的水压信号（ ２Ｍ ４ ０ Ａ或 一 Ｖ — ５） 直接送人 Ｐ Ｃ的 ＡＤ口（ Ｌ ／ 可以通过手持编程器） ， 设定
给定压力值 ，Ｉ ＰＤ参数值 ， 并通过 Ｐ Ｃ计算何以需切 Ｌ 换 泵的操作完成系统控制 ，系统参数在实际运行 中 调 整 ， 系统 控制 响应 趋 于完整 。 使 ３３ “ 眠” 能 ． 休 功
《 装备制造技术）ｏ ２ ２ １ 年第 ３ 期
浅谈恒压供水 系统 中变频器 的应用
李国平
变频恒压供水原理说明
变频恒压供水原理说明变频恒压供水设备利用专门为风机、泵类、空气压缩机等流量和压力控制特点而研制的专用变频调速器。
利用变频器的一拖三功能，而不采用昂贵的PLC就可以自动控制泵组的运行与退出台数，而且内置PID功能与我司开发的专门处理恒压供水的控制板，可以方便地与远传压力表连用，同而完成供水压力的闭环控制，在管网流量变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。
为客户节省成本，具有较高的经济性和实用性。
一、变频恒压供水特点:1、恒压供水能自动24小时维持恒定压力，并根据压力信号自动启动备用泵，无级调整压力，供水质量好，与传统供水比较，不会造成管网破裂及水龙头共振现象。
2、动平滑，减少电机水泵的冲击，延长了电机及水泵的使用寿命，避免了传统供水中的水锤现象。
3、采用变频恒压供水保护功能齐全，运行可靠，具有欠压、过压、过流、过热等保护功能。
4、系统配置可实现全自动定时供水,彻底实现无人值守自动供水.控制系统具有故障报警和显示功能,并可进行工变频转换,应急供水。
5、系统根据用户用水量的变化来调节水泵转速，使水泵始终工作在高效区，当系统零流量时,机组进入休眠状态,水泵停止，流量增加后才进行工作,节电效果明显，比恒速水泵节电23%-55%。
6、变频恒压供水设备不设楼顶水池，既减少建筑物的造价，又克服了水源二次污染，气压波动大，水泵启动频繁和建造水塔一次性投资大，施工周期长，费用高等缺点。
7、整套设备只需一组控制柜和水泵机组，安装非常方便，占地面积少。
8、本设备采用全自动控制，操作人员只需转换电控柜开关，就可以实现用户所需工况，操作简单。
二、工作原理:变频恒压供水系统采用一电位器设定压力（也可采用面板内部设定压力），采用一个压力传感器（反馈为4~20mA）检测管网中压力，压力传感器将信号送入变频器PID回路，PID回路处理之后，送出一个水量增加或减少信号，控制马达转速。
如在一定延时时间内，压力还是不足或过大，则通过变频器作工频/变频切换起动另一台水泵，使实际管网压力与设定压力相一致。
基于PLC变频调速恒压供水系统的设计毕业设计(论文)
基于PLC变频调速恒压供水系统的设计毕业设计（论文）洛阳理工学院毕业设计（论文）基于PLC变频调速恒压供水系统的设计摘要随着社会经济的迅速发展，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。
论文分析了采取变频调速方式实现恒压供水相对于传统的阀门控制恒压供水方式的节能机理。
通过对变频器内置PID模块参数的预置，利用远传压力表的水压反馈量，构成闭环系统，根据用水量的变化采取PID调节方式，在全流量范围内利用变频泵的连续调节和工频泵的分级调节相结合，实现恒压供水且有效节能。
依据供水要求，设计了一套由PLC、变频器、远传压力表、多台水泵机组等主要设备构成的全自动变频恒压供水，具有全自动变频恒压运行、自动工频运行和现场手动控制等功能。
关键词：可编程序控制器, 变压变频调速, 恒压供水, PLCI洛阳理工学院毕业设计（论文）PLC-BASED INVERTER CONTRL CONSTANT PRESSURE WATER SUPPLYSYSTEM DESIGNABSTRACTWith the rapid socio-economic development of water quality and water supply systems to improve reliability requirements. In addition, the current energy shortage, the use of advanced automation technology, control technology and communication technology, the design of high performance, high energy, able to adapt to different areas of constant pressure watersupply system has become an inevitable trend.Paper analyzes the way VVVF speed control constant pressure water supply compared with the traditional way of constant pressure water supply valve to control the energy-saving mechanism. Converter built by the preset parameters of PID module, using the hydraulic pressure gauge feedback Fareast one volume, constitute a closed-loop system, in accordance with changes in water consumption. In this paper, based on water requirements, the design of a set by the PLC, frequency converter, Far Easton pressure, multi-pump unit consisting of major equipment such as automatic frequency conversion constant pressure water supply, with automatic constant frequency operation, automatic frequency run and on-site features such as manual control.KEY WORDS:： programmable logic controller, VVVF speed control, constant pressure water supply, PLCII洛阳理工学院毕业设计（论文）目录前言 ................................................. 1 第1章绪论 (2)1.1 本课题设计的背景 ................................ 2 1.2 本课题设计的内容 .. (3)1.2.1 恒压供水系统的选型 ........................ 3 1.2.2 系统的硬件设计 ............................ 3 1.2.3 系统的软件设计 ............................ 3 1.3 系统控制的原理 .................................. 3 第2章系统的硬件设计 (5)2.1 恒压供水系统的基本构成 .......................... 6 2.2 可编程控制器（PLC）的选型 (9)2.2.1 PLC概述 ................................... 9 2.2.2 PLC的选型 ................................. 9 2.3 PLC模拟量控制单元的配置以及应用 ............... 12 2.4供水系统主要器件选型 ........................... 14 2.5 PLC及变频器控制电路 (15)2.5.1 供水系统电气主电路 ....................... 15 2.5.2 供水系统控制电路 ......................... 16 2.6 硬件接线图 ..................................... 17 2.7 控制系统的I/O点及地址分配 ..................... 19 第3章系统的软件设计 (22)3.1 PLC梯形图设计 (22)3.1.1 梯形图绘制 ............................... 22 3.1.2 梯形图指令 ............................... 25 3.1.3 程序的结果以及程序功能的实现 ............. 28 3.2 系统工作流程图 .................................29 3.3 控制系统程序设计 (30)3.3.1 启动程序 (30)III洛阳理工学院毕业设计（论文）3.3.2 水泵切换程序 ............................. 31 3.3.3 逐台停泵程序 ............................. 31 3.3.4 故障处理 (31)第4章系统调试 (32)4.1 PLC程序的运行和模拟调试 ....................... 32 4.2 系统总体调试 ................................... 32 结论 ................................................ 33 谢辞 ................................................. 34 参考文献 .............................................. 35 外文资料翻译 (36)IV洛阳理工学院毕业设计（论文）前言随着各住宅小区的宿舍楼等一座座高楼拔地而起，相应的生活用水量也大幅度增加。
水泵变频恒压供水
水泵变频恒压供水恒压变频泵属于变频恒压供水设备种一种供水形式，也就是单个水泵带变频运行的，实则其运行原理与其一致，就是相比普通水泵，变频也就是可调节频率，变频电机就是可以调节转速调节流量，达到节能的目的，还有启动电流小，维护工作量小的优点。
恒压供水设备是一种水利系统的供水方式，供水是国民生产生活中不可缺少的重要一环。
传统供水方式占地面积大，水质易污染，基建投资多，而最主要的缺点是水压不能保持恒定，导致部分设备不能正常工作。
其工作原理如下：变频恒压供水自动控制装置以变频方式工作时，水泵马达以软启动方式启动后开始运转，由远传压力表检测供水管网实际压力，管网实际压力与设定压力经过比较后输出偏差信号，由偏差信号控制调整变频器输出的电源频率，改变水泵转速，使管网压力不断向设定压力趋近，这个闭环控制系统通过不断检测、不断调整的反复过程实现管网压力恒定，从而使水泵根据需求水量自动调节供水量，达到节能节水的目的。
变频控制原理如下：用变频调速来实现恒压供水，与用调节阀(使用材料：铸铁、铸钢、不锈钢等)门来实现恒压供水相比，节能效果十分显著（可根据具体情况计算出来）。
其优点是：A、起动平衡，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；B、由于泵的平均转速降低了，从而可增加泵和阀门等的使用的时长；C、可以消除起动和停机时的水锤（又称水击）效应；一般地说，当由一台变频器控制一台电动机时，只需使变频器的配用电动机容量与实际电动机容量相符即可。
当一台变频器同时控制两台电动机时，原则上变频器的配用电动机容量应等于两台电动机的容量之和。
但如在高峰负载时的用水量比两台水泵全速供水量相差很多时，可考虑适当减小变频器的容量，但应注意留有足够的容量。
变频控制技术引入到供水系统中，也是适应了一直提倡节能，节水需求，给我们生活(生活)带来方便。
恒压供水设备能够保持供水压力的恒定，可使供水和用水之间保持平衡，即用水多时供水也多，用水少时供水也少，从而提高了供水的质量。
变频器恒压供水的参数
变频器恒压供水参数解析
哎呀，说起这个变频器恒压供水嘛，咱们得先从它咋个工作嘞讲起。
你想啊，现在高楼大厦多得很，每家每户用水都要稳当，不能一哈子水大得吓人，一哈子又没得水，对吧？
变频器呢，就是专门来帮这个忙的。
它通过调整电机转速，让水泵抽水的劲儿刚刚好，保持水管里头的水压稳稳当当的。
那参数解析是咋回事呢？简单来说，就是给变频器设几个规矩，让它晓得咋个干活。
首先，有个“目标压力值”，这就像你定个目标，说“我要把水压维持到这么大”。
变频器就根据这个值，自动调节水泵转速。
要是水压低了，它就加速；高了，就减速。
还有“PID调节参数”，这是啥子呢？就是三个字母，代表比例（P）、积分（I）、微分（D），它们组合起来，让变频器调节得更精准，反应更快，就像是给变频器装了双聪明的眼睛和灵活的手。
再来说说“启动频率”和“最高频率”，这就好比你让一个人慢慢开始跑步，然后看他能跑多块。
变频器也是，有个最低转速开始工作，也有个上限，不能让水泵转得太猛，不然机器受不了。
最后，别忘了“保护参数”，比如过载保护、欠压保护，这些都是给变频器穿上的“防弹衣”，万一有啥子不对劲，它就能自动停机，保护设备和管道不受损。
总的来说，变频器恒压供水这套系统，参数设置得当了，就能让咱们用水既方便又省心，生活品质都提高了不少嘞！。
基于PLC的变频调速恒压供水系统的分析
号发送到变频器 ，调节水泵 电机的转速。开始启动 泵站中各个水泵有相 同的运行时间 ，避免产生备用 时， 台水泵在变频器的控制下稳定加速运行 ， 一 当变 泵因长期 闲置发生锈蚀不能运转现象。此外 ， 在上位 频器输 出频率达到 ５ ｚ ＯＨ ，电机转速达到最大时 ， 机 中， 出 通过 Ｗｉ Ｃ ｎ Ｃ的编程 ， 自动统计各 台水 泵 的运 水管道压力仍没有达到设定压力时 ，可编程控制器 行时间， 于设备的维护工作 。 便
发 出控制 信 号 ， 自动 地 将第 一 台水 泵 切换 到 工频 运 行 ， 频 器 启 动第 二 台水 泵 ， 压 力 仍 未 达 到 ， 继 变 如 则
续投入第 三台水泵 。当外部 的生产设备用水量减少
时 ， 环 管 道 中 的水 压压 力 将会 提 高 ， 循 压力 传 感器 将
会检测并发送给 Ｐ Ｃ Ｌ ，通过计算 自动降低变频器 的
采用 、 ｖ Ⅳ Ｆ变频 器调 节 电机 转 速 方 式 自动 调 节供 水 泵 电机 的转 速 和 投入 、 除运 行 水 泵 。将 原 来 “ 启后 停 ” 式 变 为 切 先 方 “ 启 先停 ” 式 ， 自动 完 成 水 泵 的 启 动 运 行 及 切 换 ， 先 方 全 保证 供 水 水 压 稳 定 ，Ｌ 控 制 的 电机 轮 换 程 序 ， 各 台 水 泵 进 行 ＰＣ 使 轮 转 ， 长 了水 泵 的使 用 寿命 。 延
循环 水 泵 站采 用 ３台 １２ｋ 的水 泵并 联 运 行 ， ３ Ｗ
设有截止阀， 便于维护使用。 安装 西 门子 Ｓ— ０ ， ７ ２０ 内部配备 ＰＤ控制算法 ， Ｉ 根据设定 的 每一台水泵入 口出口 在出水管道上压力传感器，检测 出口冷却水压力的大 供水压力信号与安装在管道上压力传感器的反馈信 ２ ｍ 号进行分析、 计算 和 比较 ， 到 管道 压 力偏 差 和偏 差 小 ，并通过压力变送器将压力信号转换成 ４— ０ Ａ 得 ７ ２０ Ｌ 控 的变化率 ，经 由 Ｐ Ｃ内部 的 ＰＤ运算后 ，Ｌ Ｌ Ｉ Ｐ Ｃ通过 的电信号，输入到 ｓ— ０Ｐ Ｃ的模拟量输人模块 ， Ｐｏｂ ｓ 讯将 控制 电机转速 的信号输 出到 Ｖ Ｖ 制器根据需要的压力设定值与实际检测的压力值进行 ｒ ｕ通 ｉ ｆ ＶＦ 变频器 ，调节水泵电机 的运行速度和水泵的运行数 比例积分微分（Ｉ ） ＰＤ 运算 ， 通过 Ｐｏｂ ｓ ｒ ｕ 网络将控制信 ｉ ｆ
基于PLC的变频调速恒压供水系统设计与实现
基于PLC的变频调速恒压供水系统设计与实现一、本文概述随着工业自动化的发展，变频调速技术在供水系统中的应用越来越广泛。
基于PLC（可编程逻辑控制器）的变频调速恒压供水系统，以其高效、稳定、节能的特点，成为当前供水系统设计的重要趋势。
本文旨在探讨基于PLC的变频调速恒压供水系统的设计与实现方法，以期为相关领域的工程应用提供有益的参考。
文章首先介绍了供水系统的基本构成和功能需求，包括恒压供水的重要性以及变频调速技术在供水系统中的应用优势。
随后，详细阐述了基于PLC的变频调速恒压供水系统的总体设计方案，包括硬件选型、软件编程、系统控制策略等方面。
在此基础上，文章重点探讨了系统实现过程中的关键技术问题，如PLC编程实现、变频器的选择与配置、压力传感器信号的采集与处理等。
通过本文的研究，期望能够为供水系统的设计与实现提供一种有效、可靠的解决方案，同时推动变频调速技术在供水领域的应用和发展。
二、系统需求分析和设计目标随着现代工业技术的快速发展，供水系统的稳定性和效率成为了评价一个城市或企业基础设施水平的重要指标。
传统的供水系统往往存在能耗高、调节性差、压力不稳定等问题，无法满足现代供水系统的要求。
为了解决这些问题，本文提出了一种基于PLC的变频调速恒压供水系统设计方案。
稳定性需求：供水系统需要保持长时间的稳定运行，确保供水压力的稳定性，避免因压力波动对供水质量造成影响。
节能性需求：传统的供水系统往往存在能耗高的问题，新的供水系统需要采用先进的控制技术，降低能耗，提高能源利用效率。
调节性需求：供水系统需要能够根据实际需求，自动调节供水流量和压力，以满足不同时段、不同区域的供水需求。
实现供水系统的恒压供水：通过PLC控制系统，实时监测供水压力，根据压力变化自动调节变频器的输出频率，从而控制水泵的转速，实现恒压供水。
提高供水系统的稳定性：采用先进的控制算法，确保供水系统在各种工况下都能保持稳定的运行状态，避免因压力波动对供水质量造成影响。