基于PLC的恒压供水控制系统设计
摘要：随着社会经济的快速发展，人们对供水质量和供水系统可靠性的要求越来越高，除了目前的能源短缺外，利用先进的自动化技术、控制技术、通讯技术设计出能适应不同领域的高性能、高节能、恒压供水系统，已成为必然趋势。
该设计旨在设计一种三泵双恒压供水控制系统。系统采纳PLC技术、变频调速技术和自动管制技术，完成恒压供水的自动控制，并能够保证供水系统随时控制在最佳运行状态。本系统在设置生活给水时是采用的低压恒压供水，使用消防给水时采用的是高压恒压供水。
本文具体说明了逆变器的内部构造和工作原理以及逆变器的各种性能，并且对逆变器供水系统的节能原理进行了详细的剖析和钻研。该设计使用了最新的逆变技术，构成了三个泵的主电路部分。在此基础上，设计了整个系统的控制电路，并且通过PLC程序和PID控制器完成了对高层建筑恒压供水的目标。
关键词：变频调速；恒压供水；PID调节；PLC
Abstract:With the rapid development of society and economy, people's demands on the quality of water supply and the reliability of water supply system are getting higher and higher. In addition to the current energy shortage, It has become an inevitable trend to design high performance, high energy saving and constant pressure water supply systems that can adapt to different fields by using advanced automation technology, control technology and communication technology.
The design aims to design a three-pump double constant pressure water supply control system. The system adopts PLC technology, frequency conversion speed control technology and automatic control technology to complete the automatic control of the constant pressure water supply, and can ensure that the water supply system is controlled at the best operating state at any time. The system uses low pressure constant pressure water supply when setting up domestic water supply, and high pressure constant pressure water supply when using fire supply water.
In this paper, the internal structure and working principle of the inverter and various properties of the inverter are described, and the energy-saving principle of the inverter water supply system is analyzed and studied in detail. The design uses the latest inverter technology and constitutes the main circuit part of the three pumps. On this basis, the control circuit of the whole system is designed, and the goal of constant pressure water supply for high-rise buildings is achieved through PLC program and PID controller.
Keywords：Frequency conversion speed regulation; Constant pressure water supply; PID reconciliation; PLC
目录
第一章 绪论 4
1.1 三泵双恒压供水产生的背景和意义 4
1.2 现行高楼供水的模式 5
1.2.1 恒速泵供水方式 6
1.2.2 恒速泵加水塔的供水方式 6
1.2.3 恒速泵加高位水箱的供水方式 6
1.2.4 恒速泵加气罐的供水方式 6
1.2.5 变频调速供水方式 7
1.3 变频调速技术在供水行业的应用 7
1.4 设计步骤 8
第二章 三泵双恒压供水系统的总体设计 11
2.1 水泵供水系统的主要参数及其特性 11
2.1.1 水泵供水的基本模型和主要参数 11
2.1.2 供水系统的特性与工作点 12
2.2 恒压供水系统的组成和原理 14
2.3.1 恒压供水系统 14
2.3.2 变频调速恒压供水系统的控制要求 14
2.3.3 PID调节功能 14
第三章 三泵双恒压供水系统的硬件设计 15
3.1 系统方案的确定 15
3.1.1 PLC在系统中的应用 15
3.1.2 功能分析 15
3.2 电机的选型 16
3.3 变频器的选型 17
3.4 PLC的选型 18
3.4.1 IO表的确定 18
3.4.2 PLC的选择 19
3.5 元器件清单 19
3.6 控制回路图 21
第四章 三泵双恒压供水系统的PLC软件设计 22
4.1 系统流程图 22
4.2 PLC程序编写 24
第五章 三泵双恒压供水系 统的监控中心设计 26
5.1 触摸屏画面设计 26
5.1.2 主监控画面 26
5.1.3 报警画面 27
参考文献 28
附录1 29
附录 plc梯形图 29
第一章 绪论
1.1 三泵双恒压供水产生的背景和意义
长期以来，国内市政供水、高层建筑供水和工业生产循环供水技术比较落后，工业自动化水平较低。近年来，我国中小城市发展比较迅速，浓缩水的集中度急剧增加。据统计，从1990年到1998年，我国的人均日用水量（包括公共城市和其他非生产用水）从175.7升升至241.1升，比上年同期增长37.2％。与此同时，中国城市居民人均的日消费量逐年增长。在用水量高峰期，供水量往往低于需求量，因此水压降低，便会出现供给量高于需求量的情况；但在用水量比较低时，供水量往往高于需水量，从而导致水压升高大于需求的现象。这就导致了公共管道的城市水压大幅波动，同时，也有可能会造成水管的爆裂和水设备损坏。由于一天中不同时间对水压的需求变化很大，因此仅依靠经验手动调整供水任务很难及时有效。这导致压力水峰值水量不足，低峰值水压力过高，只有能量损失，而且还有事故爆裂管道引起的风险（如高压）。传统的给水压力调节方法大多采用频繁的单停电机控制和水塔的二次给水调节。前者会产生大量的能量消耗，并且还会影响电网中的其他负载。设备的连续启动和停止将缩小设备的使用寿命；后者需要大量的土地投资，由于是二次供水，还不能保证供水质量的安全性和可靠性。而且变频调速式的运行方式十分的稳定且可靠，能够避免电器以及机械的冲击，也不会有水塔供水带来的二次污染的风险。结果表明，三泵双恒压供水控制系统拥有着供水安全，节约能源，节省钢材，节省占地面积，节省投资，调节能力大，运行可靠等优点，具有广范的应用前景和显著的经济效益和社会效益。
对于大多数的供水企业来说，传统供水机泵存在着日运行成本太高，供水成本太高，单位供水的能耗比较大等一系列的问题，所以寻找供水与能量消耗两者之间的最佳性价比，一直是企业所面对着的令其长期困扰的问题。因此，供水厂想要通过对原有系统的技术改造，提高生产过程中的自动化水平。并在这样的基础之上，装备相关的软件管理软件，去改变传统且落后的治理方式，并规范管理任务，提高水厂的业务办理能力。由于现有的供水系统是一个完整的系统改造，在原来系统的基础之上，通过值班控制系统，自动控制系统和集水设计供应水克服简单的手动控制系统组成适当的控制，控制系统不响应水压和供水网络的变化，可以降低能源消耗和资源浪费，因而提高了电器的可靠性和可维护性。达到降低自来水生产成本，提高生产管理水平的目的。
恒速水速调节的变速设定因其节能，安全，供水质量等优点得到了广阔的应用空间。恒压供水控制系统可根据变化自动调节系统耗水量（目前改变供水压力）。操作参数使水压保持恒定来实现满足水需求的目的。在短短几年内，变速和恒压供水系统经历了一个渐进的改进过程。单泵速的连续压力脉冲系统逐渐被多泵系统所替代，使投资更加经济，提高了运行效率。供水系统的调速系统完成了变速泵电机，并根据水的变化自动调节系统的运行参数，保持水压的恒定变化，并满足对水的需要。这是节能的最先进，最明智的方式。供水系统。连续压力水系统对于某些特定行业或特殊用户非常的重要。例如，在某些生产过程中，若是供水在短期内产生压力或含水量，那就会影响产品的品质，并在使用寿命结束时对设备造成严重损坏。假如爆发火灾，如果水量不够或者没有水压，那就不能迅速熄灭，这将会产生重大经济损失和人员伤亡。随着电子能源技术的飞速发展，逆变器的功能会越来越强大。充分使用变频器内部的各种功能，这样能够合理设计供水设备的频率调节，降低成本，还可以保证产品的质量。因而，一些水域使用不间断供水系统的压力，具备重要的经济和社会意义。
在一些最广泛的供水系统工业生产中，频率的供水调节有其本身的特点：1短时间（一天）的供水变化很大，改变几次或十次。 2.严格要求供水压力，供水压力有差别。
参考文献
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