自动化毕业论文1

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1、 郑州大学西亚斯国际学院本科毕业论文（设计）题 目 变频控制恒压供水模拟系统指导教师 樊永良 职称 教授 学生姓名 谢方园 学号 20061083141 专 业 自动化 班级 （1） 院 （系）电子信息工程学院电子工程系 完成时间 2010年4月12 6摘 要随着社会主义市场经济的发展，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的趋势。变频恒压供水系统已在国内许多实际的供水控制系统中得到应用，并取得稳定可靠的运行效果和良好的节能效果。经实践证明该系统具有高度的可靠性和实时

2、性，极大地提高了供水的质量，并且节省了人力，具有明显的经济效益和社会效益。本控制系统是对现场恒压供水系统的模拟，控制核心单元PLC根据压力设定信号与现场压力的反馈信号经过PLC的分析和计算，将控制信号送到PLC的输出端口，通过开关量驱动切换继电器组，以此来协调投入工作的电机的台数，并完成电机的起停、变频与工频的切换。通过调整电机组中投入的电机的台数和控制电机组中每台电机的工作状态，使供水系统的的工作压力恒定，进而达到恒压供水的目的。关键字：变频调速；恒压供水；PLC；变频；工频。Frequency Conversion Constant Pressure Water-supply Simula

3、tion SystemAbstractWith the rapid development of socialistic marketing economy,there is a growing demand for better quality of water supply and higher reliability of supply system. In addition ,considering the current common energy crisis, achieving the scheme of automatingthe water supply system. S

4、o it is an inevitable tendency to design and create an energy-savingconstant-pressure water supply system of excellent performance with the help of advancedtechniques of automation,monitor-control system; and communication. Meanwhile, the System can also adapt to various water Supply regions.Frequen

5、cy Conversion Constant Pressure Water-supply System, which has initially been completed with reliable performance and excellent energy-saving effect, proves to possess high reliability and real-time quality. The system can not only remarkably improve the quality of water supply, but also economize o

6、n labor, which will surely bring us both economic and social benefits.The control system is on-site simulation of constant pressure water supply systems, PLC control core unit site under pressure from the pressure set signal and the feedback signal through PLC analysis and calculation, the control s

7、ignal sent to the PLCs output port, driving through the switch volume switch relay group, in order to coordinate the inputs, the number of motor units, and complete the motor starts and stops, and the frequency of the switching frequency. By adjusting the input power unit in the number of motor unit

8、s and motor control motor group, the work of each state, so that the work pressure of the water supply system, constant, constant pressure water supply and thus achieve the purpose.Keywords: VF speed; constant pressure water supply; PLC; frequency translation；power frequency.目 录摘要Abstract.第 1 章 绪 论1

9、1.1 城市供水系统的历史发展过程.11.2 变频恒压供水产生的背景和意义.11.3 本论文课题内容.2第 2 章 恒压供水系统.2 2.1变频恒压供水系.3 2.1.1变频恒压供水系统简介.3 2.1.2变频恒压供水系统的常用控制方式.4 2.1.3变频恒压供水系统的特点 、节能原理、运用场合.4一、 变频恒压供水系统的特点4二、 变频恒压供水系统的节能原理.5三、 变频恒压供水设备的主要运用场合.5 2.1.4常见变频恒压供水系统的原理图和供水系统方案图.5 一、 系统原理图.5 二、 供水系统方案图6 2.2 变频控制恒压供水模拟系统.62.2.1 课题研究的对象和实验原理.6 2.2.

10、2 模拟系统中所用到的实验仪器以及接线方式.7 一、模拟系统所需主要实验仪器7 二、模拟系统的接线方式.72.2.3 变频控制恒压供水模拟系统的工作方式.8 一.手动调试.8 二.、自动运行.8 三.、现场模拟8第三章 主要实验仪器简介与PLC控制.9 3.1 可编程控制器.9 3.1.1简介PLC.9 3.1.2 PLC的特点103.1.3 PLC的选型113.2 变频器.11 3.2.1变频器的构成11 3.2.2 变频器的特点.12 3.3 PLC控制12 3.3.1 手动运行.13 3.3.2 自动运行.13第四章 结 论.14致 谢.15参考文献.16附 录.17附 录.21第1章

11、绪 论1.1 城市供水系统的发展过程众所周知，水是生产生活中不可缺少的重要组成部分，在节水节能己成为时代特征的现实条件下，我们这个水资源和电能短缺的国家，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，自动化程度低。主要表现在用水高峰期，水的供给量常常低于需求量，出现水压降低供不应求的现象，而在用水低峰期，水的供给量常常高于需求量，出现水压升高供过于求的情况，此时将会造成能量的浪费，同时有可能导致水管爆破和用水设备的损坏。在恒压供水技术出现以前，出现过许多供水方式，主要有：(1) 一台恒速泵直接供水系统。(2) 恒速泵+水塔的供水方式。(3) 射流泵十水箱的供水方式。

12、(4) 恒速泵十高位水箱的供水方式。(5) 恒速泵十气压罐供水方式。(6) 变频调速供水方式。它又主要分为：出口恒压控制；出口变压控制； 最不利点恒压控制。1.2 变频恒压供水产生的背景和意义泵站担负着工农业和生活用水的重要任务，运行中需大量消耗能量，提高泵站效率:降低能耗，对国民经济有重大意义。我国泵站的特点是数量大、范围广、类型多、发展速度快，在工程规模上也有一定水平，但由于设计中忽视动能经济观点以及机电产品类型和质量上存在的一些问题等等原因，致使在技术水平、工程标准以及经济效益指标等方面与国外先进水平相比，还有一定的差距。目前，大量的电能消耗在水泵、风机负载上，城乡居民用水设备所消耗的电

13、量在这类负载中占了相当的比例。这一方面是由于我国居民多，用水量大，造成用电量大:另一方面是因为我国供水设备工作12效率低，控制方式不够科学合理。造成不必要的能量浪费。因此，研究提水系统的能量模型，找出能够节能的控制策略方法，这里大有潜力可挖，是减少能耗，保障供水的一个很有意义的工作。以变频器为核心结合PLC组成的控制系统具有高可靠性、强抗干扰能力、组合灵活、编程简单、维修方便和低成本等诸多特点，变频恒压供水系统集变频技术、电气技术、防雷避雷技术、现代控制、远程监控技术于一体。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，方便地实现供水系统的集中管理与监控;同时系统具有良好节能性，这在能量

14、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。综上所述，在实验室里建立变频控制恒压供水模拟系统，以模拟变频恒压供水系统的真实运行情况，对学习和理解恒压供水系统的工作原理、工作方式、工作特点和工作特性等都具有十分重要的意义。1.3 本论文课题内容本控制系统是对现场恒压供水系统的模拟，控制核心单元PLC根据压力设定信号与现场压力的反馈信号经过PLC的分析和计算，将控制信号送到PLC的输出端口，通过开关量驱动切换继电器组，以此来协调投入工作的电机的台数，并完成电机的起停、变频与工频的切换。通过调整电机组中投入的电机的台数和控制电机组

15、中每台电机的工作状态，使供水系统的的工作压力恒定，进而达到恒压供水的目的。第2章 恒压供水系统随着人们对生活饮用水的品质和要求的不断提高, 变频调速恒压供水系统逐渐取代了原有的水塔供水系统。变频调速恒压供水设备是新一代节能型供水设备, 具有技术先进、设计合理、操作简便、运行可靠、噪音低、无污染、占地少、节能等诸多优点。下面我们就来对变频恒压供水系统做简单初步的介绍，并对变频控制恒压供水系统的模拟系统进行具体的研究。2.1变频恒压供水系2.1.1变频恒压供水系统简介随着变频技术的发展和人们对生活饮用水品质要求的不断提高，变频恒压供水系统以其环保、节能和高品质的供水质量等特点，广泛应用于多层住宅小

16、区及高层建筑的生活、消防供水中。变频恒压供水的调速系统可以实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足要求，是当今最先进、合理的节能型供水系统。在实际应用中如何充分利用专用变频器内置的各种功能，对合理设计变频恒压供水设备、降低成本、保证产品质量等有着重要意义。变频恒压供水方式与过去的水塔或高位水箱以及气压供水方式相比，不论是设备的投资，运行的经济性，还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有无法比拟的优势，而且具有显著的节能效果。目前变频恒压供水系统正向着高可靠性、全数字化微机控制、多品种系列化的方向发展。追求高度智能化、系列化、标准

17、化，是未来供水设备适应城镇建设中成片开发、智能楼宇、网络供水调度和整体规划要求的必然趋势。目前国内有不少公司在做变频恒压供水的工程，大多采用国外品牌的变频器控制水泵的转速，水管的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、抗干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牌变频器)也推出了恒压供水专用变频器(2.2kw-30kw)，无需外接PLC和PID调节器，可完成最多四台水泵的循坏切换、定时起动

18、、停止和定时循环(月麦丹佛斯公司的VLT系列变频器可实现七台水泵机组的切换)。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)的变频但压供水系统的水压闭环控制的研究还是不够的。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、生产实践中。2.1.2变频恒压供水系统的常用控制方式目前国内变频恒压供水

19、设备电控柜的控制方式有：1逻辑电子电路控制方式这类控制方式的缺点在于难以实现水泵机组全部软启动、全流量变频调节控制精度较低、水泵切换时水压波动大、调试较麻烦、工频泵起动时有冲击、抗干扰能力较弱，但其成本较低。2单片微机电路控制方式这类控制电路优于逻辑电路，但在应付不同管网、不同供水情况时，调试较麻烦；追加功能时往往要对电路进行修改，不灵活也不方便。电路的可靠性和抗干扰能力都不太好。3带PID回路调节器或可编程序控制器(PLC)的控制方式该方式变频器的作用是为电机提供可变频率的电源。实现电机的无级调速，从而使管网水压连续变化。传感器的任务是检测管网水压，压力设定单元为系统提供满足用户需要的水压期

20、望值。压力设定信号和压力反馈信号在输入可编程控后，经可编程控制器内部PID控制程序的计算，输出给变频器一个转速控制信号。还有一种办法是将压力设定信号和压力反馈信号送入PID回路调节器，由PID回路调节器在调节器内部进行运算后，输入给变频器一个转速调节信号。但这类控制方式对可编程控制器的要求很高，这无形中就增加了供水设备的成本。4新型变频调速供水设备针对传统的变频调速供水设备的不足之处，国内外不少生产厂家近年来纷纷推出了一系列新型产品，这些产品将PID调节器以及简易可编程控制器的功能都综合进变频器内，形成了带有各种应用的新型变频器。由于PID运算在变频器内部，这就省去了对可编程控制器存贮容量的要

21、求和对PID算法的编程，而且PID参数的在线调试非常容易，这不仅降低了生产成本，而且大大提高了生产效率。由于变频器内部自带的PID调节器采用了优化算法，所以使水压的调节十分平滑，稳定。2.1.3变频恒压供水系统的特点、节能原理及主要运用场合一、变频恒压供水系统的特点1、节能，可实现节电20%40%；2、占地面积小，投入少，效率高；3、配置灵活，功能齐全，自动化程度高；4、运行合理，由于是软起和软停，不仅可以消除水锤效应，而且电机轴上的平均扭矩和磨损减小，水泵的使用寿命大大提高，减小了维修量和维修费用；5、由于变频恒压调速直接从水源供水，减少了原有供水方式的二次污染；6、通过通信控制，可以实现无

22、人值守，节约了人力物力；二、变频恒压供水系统的节能原理由水泵的工作原理可知：水泵的流量与水泵（电机）的转速成正比，水泵的扬程与水泵（电机）的转速的平方成正比，水泵的轴功率等于流量与扬程的乘积，故水泵的轴功率与水泵的转速的三次方成正比（既水泵的轴功率与供电频率的三次方成正比）。根据上述原理可知改变水泵的转速就可改变水泵的功率。流量基本公式：N与Q成正比 N2与H成正比 KW=N3/Q*H以上Q代表流量，N代表转速，H代表扬程，KW代表轴功率。三、变频恒压供水设备的主要运用场合1、高层建筑，城乡居民小区，企事业等生活用水；2、各类工业需要恒压控制的用水，冷却水循环，热力网水循环，锅炉补水等；3、中

23、央空调系统；4、自来水厂增压系统；5、农田灌溉，污水处理，人造喷泉；6、各种流体恒压控制系统。2.1.4常见变频恒压供水系统的系统原理图和供水系统方案图一、系统原理图二、供水系统方案图2.2 变频控制恒压供水模拟系统2.2.1 课题研究的对象和实验原理图2.2.1 供水流程简图此次设计研究的控制系统是对现场恒压供水系统的模拟，控制核心单元PLC根据压力设定信号与现场压力的反馈信号经过PLC的分析和计算，将控制信号送到PLC的输出端口，通过开关量驱动切换继电器组，以此来协调投入工作的电机的台数，并完成电机的起停、变频与工频的切换。通过调整电机组中投入的电机的台数和控制电机组中每台电机的工作状态，

24、使供水系统的的工作压力恒定，进而达到恒压供水的目的。24比如一个实际的供水系统，由于供水网较大，系统需要供水量每小时开2台水泵向管网充压，供水量大时，开3台泵同时向管网充压。要想维持供水网的压力不变，在管网系统的管道上安装了压力变送器作为反馈元件，为控制系统提供反馈信号，由于供水系统管道长、管径大，管网的充压比较慢，故系统是一个大滞后系统，不宜直接采用PID调节器进行控制，而应采用PLC参与控制的方式来实现对控制系统的调节。本课题即为研究以采用PLC参与控制方式来实现对控制系统的调节的模拟系统。2.2.2 模拟系统中所用到的实验仪器以及接线方式一、模拟系统所需主要实验仪器本课题中所用到的主要实

25、验仪器主要由：计算机、导线若干、西门子S7-300一台、变频器实验挂件箱一个、S52(变频恒压供水试验箱)实验挂件箱一个等。二、模拟系统的接线方式将变频器上的U、V、W端接到S52面板上的U、V、W端，将三相电源接到面板上的R、S、T端。U1、V1、W1接电动机一，U2、V2、W2接电动机二，U3、V3、W3接电动机三。输入/输出接线列表如下：输入接线SDZDST1SP1ST2SP2ST3SP3ST4SP4I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7I1.0I1.1输出接线L41L42L31L32L21L22L11L12Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.

26、6Q0.7 模拟量接线PTML+主机AI0电压输入端主机AI0公共端主机 L+注意：当面板ZD（自动）、SD（手动）端子与PLC的I0.0和I0.1连接时，如果模式选择开关拨到“停止”，则系统默认为现场模拟状态。2.2.3 变频控制恒压供水模拟系统的工作方式在本课题中，变频控制恒压供水模拟系统可分为手动运行、自动运行和现场模拟三种工作方式。手动调试：用于调试每个环节是否能够工作正常。自动运行：检验系统工作的衔接性。现场模拟：模拟实际供水系统工作。一.、手动调试：1.根据接线列表完成本实验的接线。2.将每一个控制按钮复位，打开S52挂箱的电源开关，把程序下载到PLC中，下载完毕后把PLC主机置“

27、RUN”运行程序。将“手动/自动”按钮扳至“手动”，对每一个水泵进行调试，方法如下：比如对一号泵的调试，按下它所对应的控制启停按钮，并旋转控制开关到变频状态，变频指示灯点亮，继电器切换电机到变频器供电，同时供水系统中对应管道的水将部分注入，电机慢慢启动，速度越来越快，直到变为工频运行为止；旋转控制开关到工频状态，工频指示灯点亮，继电器切换电机到电源供电，同时供水系统中对应管道的水充满管道大流量注入。其它水泵的调试方法如上述方式。注：对2号泵调试时S52的U2、V2、W2接电机。同时只能有一个电机处于变频工作方式。二.、自动运行：1.根据接线列表完成本实验的接线。2.打开S52挂箱的电源开关，将

28、程序下载到PLC中(如果在手动调试模式中已经将程序下载，则无须重新下载)，下载完毕后切换到“RUN”位置。3.将“手动/自动”按钮扳至“自动”。系统运行开始，四个水泵将按一定的流程工作，对应的每一路水流按一定的流程工作，经过一定的时间，切换一个状态，直至四路电机均工作在工频方式。三.、现场模拟：给定压力信号采用程序内部设定，反馈压力信号通过外部调节旋钮给定范围0+5DCV标准信号。先将压力反馈旋钮拨到最小，然后将程序下载到PLC中(如果在手动调试模式或自动运行模式中已将程序下载，则无须重新下载)，下载完毕后切换到“RUN”位置。通过手动调节压力反馈信号的值，来模拟水网水压的变化，同时观察各水泵

29、的工作情况。在示例程序中，采用以下阀值：当压力反馈值小于1时，严重压力不足，故泵一、泵二、泵三全部工作在工频状态。当压力反馈值界于大于1小于4时，泵一、泵二、泵三将根据反馈值调整自身工作状态，但同时只能有一个电机处于变频工作方式。当压力反馈值大于4时，系统进入过压状态，各泵将停止工作。通过手动调节压力反馈信号的值，来模拟水网水压的变化，同时观察水泵的工作情况。第三章 主要实验仪器简介与PLC控制3.1 可编程控制器3.1.1简介PLC可编程控制器是60年代末在继电器系统上发展起来的，当时称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC。可编程控制器

30、的产生和发展与继电器控制系统有很大的关系。继电器是一种用弱电信号控制强电信号的电磁开关，但在复杂的控制系统中，故障的查找和排除非常困难，不适应于工艺要求发生变化的场合。由此，产生了可编程控制器，它是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术，用面向控制过程、面向用户的简单编程语句，适应工业环境，是简单易懂，操作方便、可靠性高的新一代通用工业控制器，是当代工业自动化的主要支柱之一。可编程控制器具有丰富的输入/输出接口，并具有较强的驱动能力，但它的产品并不针对某一具体工业应用，其灵活标准的配置能够适应工业上的各种控制。在实际应用中，其硬件可根据实际需要选用配置，其软件则需要根据要求

31、进行设计。可编程逻辑控制器，采用的是计算机的设计思想，最初主要用于顺序控制，只能进行逻辑运算。随着微电子技术计算机技术和通信技术的发展，以及工业自动化控制愈来愈高的需求，PLC无论在功能上、速度上、智能化模块以及联网通信上，都有很大的提高。现在的PLC已不只是开关量控制，其功能远远超出了顺序控制、逻辑控制的范围，具备了模拟量控制、过程控制以及远程通信等强大功能。美国电气制造商协会(NEMA)将其正式命名为可编程控制器(Programmable Controller)，简称PC，但是为了和个人计算机(Persona1 Computer)的简称PC相区别，人们常常把可编程控制器仍简称为PLC。图3

32、.1.1 PLC的硬件结构框图 事实上与所有的器件一样，PLC本身也有其局限性，它无法向操作者显示动态的设备状态参数，无法进行大批量数据的存贮与转化，尤其是当系统工艺改变时，无法方便、快速地改变相关参数、配方。因此，在现今的稍微复杂一些的控制系统中，PLC通常与工业控制计算机配合使用，实现完整的控制功能。3.1.2 PLC的特点现代可编程控制器不仅能实现对开关量的逻辑控制，还具有数学运算、数学处理、运动控制、模拟量PID控制、通信网络等功能。在发达的工业化国家，可编程控制器已经广泛的应用在所有的工业部门，其应用已扩展到楼宇自动化、家庭自动化、商业、公用事业、测试设备和农业等领域。归纳可编程控制

33、器主要有以下几方面的优点：1）编程方法简单易学2）功能强，性能价格比高3）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强4）无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强5）系统的设计、安装、调试工作量少6）维修工作量小，维修方便 7）体积小，能耗低。3.1.3 PLC的选型由于在模拟系统中，水泵M1、M2，M3可变频运行，也可工频运行，需PLC的6个输出点，变频器的运行与关断由PLC的1个输出点，控制变频器使电机正转需1个输出信号控制，报警器的控制需要1个输出点，输出点数量一共9个。控制起动和停止需要2个输入点，变频器极限频率的检测信号占用PLC2个输入点，系统自动/手动起动需1输入点，手动控制电机的工频/变频

34、运行需6个输入点，控制系统停止运行需1个输入点，检测电机是否过载需3个输入点，共需15个输入点。系统所需的输入输出点数量共为24个点。本系统选用西门子S7-300型PLC。3.2 变频器3.2.1变频器的构成通常由变频器主电路（IGBT、BJT、或GTO作逆变元件）给异步电动机提供调压调频电源。此电源输出的电压或电流及频率，由控制回路的控制指令进行控制。而控制指令则根据外部的运转指令进行运算获得。对于需要更精密速度或快速响应的场合，运算还应包含由变频器主电路和传动系统检测出来的信号和保护电路信号，即防止因变频器主电路的过电压、过电流引起的损失外，还应保护异步电动机及传动系统等。图3.2.1 变

35、频器的构成3.2.2 变频器的特点变频器具有过压、欠压、过流、过载、短路、失速等自动保护功能。能实现电机软起动，减小电气和机械冲击噪音，延长设备使用寿命。变频恒压供水系统主要有以下几个特点:1节能：变频调速恒压供水设备使整个供水系统始终保持最优工作状态节电率可达35%60% ，这一特点已被广大用户所认识并带来效益2占地面积小，投人少，效率高：设备结构紧凑占地面积少维护方便维护费用低投资省安装快如仅供几栋居民楼生活用水的小型供水设备在楼梯间楼梯下几平方米的地方即可安装3配置灵活，功能齐全，自动化程度高。4由于变频恒压调速直接从水源供水，减少了原有供水方式的二次污染，大大降低水质污染的可能性：众所

36、周知南方气候炎热潮湿细菌和微生物极易繁殖和滋生尤其是高位水箱很容易生红虫必须定期清洗改用变频调速恒压供水设备后只需一个低位水箱原来也有将水质污染降到最低限度。5通过通信控制，可以实现无人值守，节省了人力物力。3.3 PLC控制PLC在系统中的作用是控制交流接触器组进行工频变频的切换和水泵工作数量的调整。工作流程如图3.3所示。系统起动之后，检测是自动运行模式还是手动运行模式。如果是手动运行模式则进行手动操作，人们根据自己的需要操作相应的按钮，系统根据按钮执行相应操作。如果是自动运行模式，则系统根据程序及相关的输入信号执行相应的操作。手动模式主要是解决系统出错或器件出问题在自动运行模式中，如果P

37、LC接到频率上限信号，则执行增泵程序，增加水泵的工作数量。如果PLC接到频率下限信号，则执行减泵程序，减少水泵的工作数量。没接到信号就保持现有的运行状态。图3.3 PLC程序流程图3.3.1 手动运行当S52挂件箱上的“手动/自动”按钮扳至“手动”时，用手动方式运行。按下变频器启动开关手动启动变频器。当系统压力不够需要增加泵时，切断变频运行的电机，同时启动电机工频运行,再起动下一台电机。当压力过大时，可以手动切断工频运行的电机，同时启动电机变频运行。可根据需要，停按不同电机对应的启停按钮，可以依次实现手动启动和手动停止三台水泵.该方式仅供自动故障时使用.3.3.2 自动运行由PLC分别控制某台

38、电机工频和变频继电器，在条件成立时，进行增泵升压和减泵降压控制. 升压控制：系统工作时，每台水泵处于三种状态之一，即工频电网拖动状态、变频器拖动调速状态和停止状态.系统开始工作时，供水管道内水压力为零，在控制系统作用下，变频器开始运行，第一台水泵M1，启动且转速逐渐升高，当输出压力达到设定值，其供水量与用水量相平衡时，转速才稳定到某一定值，这期间M1处在调速运行状态.当用水量增加水压减小时，通过压力闭环调节水泵按设定速率加速到另一个稳定转速;反之用水量减少水压增加时，水泵按设定的速率减速到新的稳定转速.当用水量继续增加，变频器输出频率增加至工频时，水压仍低于设定值，由PLC控制切换至工频电网后

39、恒速运行;同时，使第二台水泵M2投入变频器并变速运行，系统恢复对水压的闭环调节，直到水压达到设定值为止。如果用水量继续增加，每当加速运行的变频器输出频率达到工频时，将继续发生如上转换，并有新的水泵投人并联运行.当最后一台水泵M3投人运行，变频器输出频率达到工频，压力仍未达到设定值时，控制系统就会发出故障报警.降压控制：当用水量下降水压升高，变频器输出频率降至起动频率时，水压仍高于设定值，系统将工频运行时间最长的一台水泵关掉，恢复对水压的闭环调节，使压力重新达到设定值.当用水量继续下降，每当减速运行的变频器输出频率降至起动频率时，将继续发生如上转换，直到剩下最后一台变频泵运行为止。第四章 结 论

40、我的这篇论文是以变频恒压供水系统为基础的模拟系统。此模拟系统以PLC和变频器和S52实验挂件箱为核心进行设计，借助于PLC强大而灵活的控制功能和内置PID的变频器优良的变频调速性能以及实验挂件箱S52的实时显示功能，实现了对恒压供水系统运行的模拟演示。该系统采用PCL控制变频器进行PID调节，按实际需要随意设定压力给定值，根据压差调整水泵的工作情况，实现恒压供水，使给水泵始终在高效率下运行，在启动时压力波动小，可控制在给定值的5%范围内。通过对这篇论文的撰写，让我对变频控制恒压供水系统有个一个系统的了解：恒压供水在日常生活中非常重要，基于PLC和变频器技术设计的生活恒压供水控制系统可靠性高、效

41、率高、节能效果显著、动态响应速度快。因实现了恒压自动控制，不需要操作人员频繁操作，节省了人力，提高了供水质量，减轻了劳动强度，可实现无人值班，节约管理费用。对整个供水过程来说，系统的可扩展性好，管理人员可根据每个季节的用水情况，选择不同的压力设定范围，不但节约了用水，而且节约了电能，达到了更优的节能方式，实现供水的最优化控制和稳定性控制。同时，在论文撰写过程中，我通过查阅大量相关资料发现：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)的变频但压供水系统的水压闭环控制的研究还是不够的。因此，有待于进一步

42、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、生产实践中。致 谢本论文是在导师樊永良教授的悉心指导下完成的。樊教授渊博的学识，优秀的师德，深厚的学术造诣和严谨的治学态度使我受益匪浅。在整个论文工作中，樊教授给了我全方位的精心指导，严格把关、不倦教诲，为我付出了许多辛劳和汗水，使我得以顺利完成论文工作。在论文工作中，樊教授为我提供了大量的研究资料，并给予了精心指导，从开题到实验研究到论文撰写，提出了很多非常好的意见和建议。我能顺利完成学业及论文的撰写，与樊教授的关心、支持和帮助是分不开的。在此，我向支持与帮助我的同学和在四年中教导我的老师表示最衷心的感谢。参考文献1廖常初.PLC编程

43、及应用. 北京：机械工业出版社，2003.2吴忠智，吴加林。变频器应用手册.北京：机械工业出版社，2000.3龙章眷.PLC与变频器在自动恒压供水设备中的应用.科技信息2007(3):179-202。4赵小惠，赵小娥.基于可编程控制器的恒压供水系统设计2007(2)：18-205高宏岩.基于PLC的模糊控制恒压供水系统设计.中国农村水利水电2007(4)：48-49。6张国强.全自动变频调速恒压供水系统设计与探讨.学术论坛，2006。7刘俊龙, 吴洪涛,宗岳,李振清. 加强农村供水建设促进水资源可持续利用J . 地下水, 2005 (04)。8张振球. 恒压变频给水设备应用中注意的问题 J .

44、 消防科学与技术, 1998 , (04)。9方桂笋，基于PLC的变频恒压供水系统设计D,兰州理工大学，200810张扣宝。基于PLC和变频器控制的恒牙供水系统j,中国给水排水，2008（24）：46-48。11陆秀玲.PLC控制的恒压供水系统.自动化仪表，2005(4)。12李国厚，赵明富，徐君鹤.可编程控制器在恒压供水控制系统中的应用.自动化仪表，2005，26(8):38-40。13林心关.可编程控制器在水泵变频控制系统中的应用.中山大学学报(自然科学版)，2004(6)增刊:135-137。14Ostrirov,VN. Experience of design and applicat

45、ion of the complete energy saving electric drives in systems of towns water supply and feculence water pump. Elektrichestvo, 2003(4):68-71。15Lewis B W,candello M R.variable frequency drive(VFD)technology is here and it works:a comparison of prevailing control technologies.Journal of the New England water works Association,1998,112(3):227-240。附 录(测试程序)19附 录（实验仪器照片说明）1、 SM11（西门子S7-300PLC）2、 S51变频器实验挂件箱3、 S52变频控制供水系统模拟实验挂件箱4、变频恒压供水实物教学模型