基于PLC的恒压供水控制系统设计.docx

摘要

进入21世纪以来，中国经济水平和总量得到了极大的提高，人民的生活水平和生活质量不断提高，对与民生息息相关的城市基础设施建设提出了更高的要求，而供水又是其中最为重要的一环，供水系统的好坏直接关系到城市的稳定和可持续发展。传统的人工供水方式，由于人工控制的不精确性，会造成水资源的大量浪费；缺乏自动化控制，根本无法满足现在城市供水需求。

本文通过化PLC控制变频器的输出频率，再由变频器控制水冢电机的转速来实现的恒压供水控制系统，对PID控制设计中的参数进行选择，达到最优控制。恒压供水系统设计的关键在于保持管网水压基本恒定，由于巧户较多并且用水时间不确定，管网水压波动较大，使用PID方法数学模型进行设计，并在实际应用中得到了满意的效果。

关键词：恒压供水，变频控制，PLC

第1章前言

水资源的珍贵，大家众所周知。既然水资源必不可少，那么大家就应该有节水意识。而且我们国家水资源相对于庞大的人口来说是十分短缺的。但是我们国家在城市供水方面却并没有实现高度自动化，造成了宝贵水资源的极大浪费。随着城市居民对供水要求的日益增加，传统的供水方式已不能满足人民的需求。而且随着国家经济的不断发展，城镇人口爆发式增长，人民对生活越来越高的要求，这时候人们对供水设施有了更高的要求。有鉴于此，本文针对A小区恒压供水系统目前存在的一些问题提出了合理的解决措施，旨在保证恒压供水系统运行稳定、抗干扰能力强。

1.1研究的背景

近几年，我国经济发展的速度逐渐加快，能源问题对经济发展所产生的影响较大，拉闸限电这一问题在多个省市都具有一定的显著性，因此不仅对人们的正常生活产生较大的影响，同时对企业的发展也产生了一定的限制。若该问题要得到全面的解决，就不能够仅仅注重能源节约，同时也要对新能源的开发给予较大的重视。本文所研究的选题为在供水系统方面所存在的能源损耗，目的在于促进能量利用率的提升。依照相关的数据信息能够明显看到，水泵的耗能较高，在全国耗能中占比多达21%,除了水泵耗能需要较高的成本，同时设备后续维护也需要一定的成本，因此，供水行业在发展的过程中需要较高的成本支持。

目前，我国所存在的供水系统大多都是通过电力拖动的方式来完成对水泵的控制，并且供水系统的设计方案在实际运行中并不具有较高的可行性，因此产生了水泵耗能高、效率低的问题，同时在供水系统的水流量方面，实际值和设计值二者之间存在较大的差距。传统的供水方式通过对阀门的使用完成对水流量的调节，但该方式也具有一定的不足之处，具有显著性的是能源浪费过于严重这一问题，除此之外，电机在启动的过程中，不需要过多的启动时间，因此管道内往往会出现欠压或者过压问题，从而促进了“水锤效应”的形成，在管道过压的状态下，往往会产生福门破裂、管道崩裂的问题，而在管道低压的状态下，往往会产生管道塌瘪的问题，但无论在哪一种状态下都会产生附加的噪声，对人

们的生活产生影响。所以，在提高能力利用率的过程中，必须注重对供水方式做出改进和优化。

1.2研究的意义

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。

1.3恒压供水系统研究现状

恒压供水系统在国外大多国家应用时基本上是一台变频器对应一台水泵机组，多台水泵机组被一台变频器拖动的情况则非常少见，使得工程系统造价就比较高。随着变频器技术和PLC技术的发展，特别是在恒压供水系统中的运用大力推动了变频恒压供水系统的发展。

国内外不少厂家比如ABB等，不断研发推出了一些实用的供水变频器。他们生产的新型设备具有PID调节器，配合上简单的PLC控制器就能实现较好的控制效果，使得其应用范围不断扩大。由于在变频器中嵌入了PID调节器，既不需要用户额外单独编写相应的控制算法，降低了其应用难度；同时也不用再对PLC的内存有所要求，并且可以