基于plc的恒压供水系统设计.doc

PAGE PAGE IV  摘要：水资源是人类生命之源,水对于当今社会发展是非常重要的,现在的城市人们经常是只居住在一个小区里，每一个小区都配备有室内供水系统,这使得现在小区取水非常方便,但是对于小区供水系统的要求也很苛刻,本论文就是根据目前社会各大城市对小区供水系统的严苛要求,设计了一套基于plc的变频调速直流小区供水系统。水泵电机组由三台水泵和发电机组成,他们分别采用单变频和双循环的水泵工作运行方式。利用变频器来控制高压水泵和发电机的控制软启动和变频器调速。利用压力传感器来直接检测输出水压,送给plc,然后与水压设定值进行比较,最后进行pid运算,这样可以控制水泵变频器的输出额定电压和工作频率,最后可以改变整个水泵机组的起动转速,就可以直接控制水泵供水量。 1供水系统介绍及运行方案 1.1 供水系统的组成及流程图 本系统由压力变频器、可编程控制器、压力变送器和现场大型水泵及电机组成,该压力控制系统的工作流程及总体设计如图2.1所示： 图2.1变频恒压供水系统控制流程图 水泵机组作用:为了供水,水泵机组有三个,包括一个低速变频水泵和两个高速工频泵;一个工频水泵只工作在一个工频泵的状态,而两个变频式水泵一般是同时工作在两个变频泵和调速器的状态,由两个变频泵的调速器进行控制。系统中设有管网压力检测信号、报警信号、水池中的水位检测信号，可以根据需要进行检测;其中管网水压报警信号主要是检测用户的水管的实际水压,此压力信号由管网压力传感器进行检测,此信号对于整个系统来说非常重要,是模拟信号,此信号决定了整个系统的工作状态。报警信号设备是供水系统中必不可少的组成部分。水泵的控制由PLC系统、变频器和电控设备完成,上述的三种信号都送给PLC系统,然后PLC系统进行分析、运算后得出结论和方案,然后由变频器和电控设备来进行实施。 变频恒压供水系统结构如图所示： 变频恒压供水系统框图 安装在水管网上的压力恒流变送器中所测量的恒水压信号将转换成恒流电信号,此时所检测的电信号对用于实现高速恒压供水系统是非常重要的。此电路的信号通常需要通过plc进行一次a/d模数转换才能被读入并与电机给出的定值信号进行参数比较,将进行比较后的参数偏差进行一次pid运算,再将运算后的数字信号通过d/a模数转换器转换成数字信号作为整个变频器的运行输出信号,变频器输出信号频率将电机控制,电机转速也可控制,进而控制水泵实际供水量,最终使用户供水管道压力恒定,实现变频器恒压供水。 1.2系统控制运行的流程 变频恒压供水系统控制流程如下: 通电,启动变频器拖动泵m1工作,压力变送器将所测信号送给plc系统,进行分析、对比后调节变频器输出频率,控制ml转速,当输出压力达到设定值后,说明供水量和需求量平衡;最后当泵供水量继续增加时,水压信号减小,压力信号变送器所检测输出水压信号减小,偏差变大,plc的输出水压信号变大,变频器输出频率变大,故水泵实际转速增大,供水量增大;若泵的供水量不足,而且水泵的实际供水量不足时,plc控制系统拖动第二台水泵m2进行工作,若泵的供水量不够,那么投入第三台水泵m3进行工作,直到泵的供水量和泵的用水量达到一个平衡,也就是压力信号达到系统设定值;然后当泵供水量继续减小时,水压信号增大,若压力变频器上限输出频率下降至泵下限输出频率,检测的输出水压是高于系统设定压力值,并且已经满足减少一台水泵的使用条件时,系统将工频器m3关掉,若泵的用水量还是继续不断减小,并且已经满足继续减少一台水泵的使用条件时,系统将工频器m2关掉。 2 系统的硬件设计 2.1 PLC及其扩展模块的选择和功能 siemens 公司的 s7-200型plc就是我们所选用的 plc 2.1.2 变频器的选择和功能 变频器，我最终决定选择了德国西门子公司的MICROMASTER440,因为它与PLC之间的变频通讯方便,而且它也是一个专门用于三相交流电机的调速变频系列产品,由戴尔微处理器进行控制,采用了全绝缘栅双极型光电晶体管,使它作为具有最大功率的变频器件,运行可靠而且工作功能强大。 2.1.3 水泵机组的选择和功能 本文采用了上海熊猫机械有限公司所设计和生产的 sfl 系列自动化水泵机组,因为其具有运行平稳、效率高、噪音小、耗电低的特点,额定功率应该是 75kw ,符合本工程设计要求。 2.1.4 压力变送器的选择和功能 本次设计中分别选用普通电子压力仪Y-100和新式XTM-1270数显仪器进行各压力值的检测、显示及压力变送。压力表测量范围0~1mpa,精度1.0;压力变送器的功能主要是自动检测泵站水压,