恒压供水系统发展

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1、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。恒压供水系统发展 恒压供水系统的发展 恒压供水系统的发展背景: 随着社会经济的迅速发展，人们对供水质量和供水系统的可靠性要求不断提高。衡量供水质量的重要标准之一是供水压力是否恒定，因为水压恒定于某些工业或特殊用户是非常重要的，如当发生火警时,若供水压力不足或无水供应,不能迅速灭火，会造成更大的经济损失或人员伤亡。但是用户用水量是经常变动的，因此用水和供水之间的不平衡现在时有发生，并且集中反映在供水的压力上：用水多而供水少,则供水压力低;用水少而供水多,则供水压力大。保持管网的水压恒定供水，可使供水和用水之间保持平衡，不但提高了供水的产量和质量,也确保了供水生产以

2、及点击运行的安全可靠性。 对于大多数采用供水企业来说，传统的供水机泵存在日常运行费用太高,供水成本居高不下，单位供水的能耗偏大的问题,寻求供水与能耗之间的最佳性价比，是困扰企业的一个长期问题，目前各供水厂得供水机泵设计按最大扬程与最大流量这一最不利条件设计，水泵大多数时间在设计效率一下运行。导致电动机与水泵之间尝尝出现大马拉小车问题。因此,如何解决供水与能耗之间的不平衡，寻求提高供水效率的整体解决方案,是各供水节水企业关心的焦点问题之一。 变频调速技术以其显著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。利用变频器技术与自动控制技术相结合，在中小型

3、供水企业实现恒压供 沃尔特水设备 水,不仅能达到比较明显的节能效果,提高供水企业的效率,更能有效保证供水系统的安全可靠运行。国内现状 变频器恒压供水是在变频器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、气制动控制及各种保护功能。应用在恒压供水系统的发展中,变频器仅作为执行机制,为满足供水量大小需要不同时，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。 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及

4、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。艾默生电气公司和成都希望集团也推出恒压供水专用变频器,无需外接plc和id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。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。因此,有待于进一步研究改善恒压供水系统的发展的性能,使其能被更好的应用于生活、生产实践。恒压供水系统的发展特点: 沃尔特水设备 1.恒压

5、给水设备节能，可以实现节电204,能实现绿色用电。 2.恒压给水设备占地面积小,投入少，效率高。 3恒压给水设备配置灵活,自动化程度高,功能齐全,灵活可靠。 4恒压给水设备运行合理，由于是软起和软停，不但可以消除水锤效应,而且电机轴上的平均扭矩和磨损减小，减少了维修量和维修费用，并且水泵的寿命大大提高。 5恒压给水设备由于zbh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，防止了很多传染疾病的传染源头。 恒压给水设备通过通信控制，可以实现无人值守，节约了人力物力。 第二篇：恒温恒压供水系统沃尔特水设备 恒温恒压供水系统 恒温恒压供水系统的组成 恒温恒压供水系统一般需要设多台水泵及电

6、机,这比设单台水泵电机节能而可靠。配单台电机及水泵时,它们的功率必须足够大,在用水量较少时运行一台较大电机肯定是浪费的，电机选小了用水量大时供水量则相应的会不足。而且水泵与电机维修的时候，备用泵是必要的。而恒压供水的主要目标是保持管网水压的恒定，水泵电机的转速要跟随用水量的变化而变化的，那么这就是要用变频器为水泵电机供电。在此这里有两种配置方案，一种是为每一台水泵电机配一台相应的变频器,从解决问题方案这个比较简单和方便,电机与变频器间不须切换,但是从经费的角度来看的话这样比较昂贵。另一种方案则是数台电机配一台变频器，变频器与电机间可以切换的,供水运行时,一台水泵变频运行，其余的水泵工频运行,以

7、满足不同的水量需求。 恒温恒压供水系统lc的选择和论证 恒温恒压供水系统lc的定义及特点 在恒温恒压供水系统p的发展过程中,美国电气制造商协会（nema）经过年的调查,于9年把这种新型的控制器正式命名为可编程序控制器(rogrammablentrllr)，英文缩写为pc,并作如下定义:“可编程序控制器是一种数字式电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令，并实现逻辑运算、顺序控制、计数、计时和算术运算功能,用来对各种机械或生产过程进行控制。 沃尔特水设备 恒温恒压供水系统pl的特点如下： 高可靠性 （1）所有的i/o接口电路均采用光电隔离,使工业现场的外电路与pc内部电路之间电气上隔离。 （2

8、)各输入端均采用r滤波器，其滤波时间常数一般为020s.（3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。(4)采用性能优良的开关电源。（）对采用的器件进行严格的筛选。 （6)良好的自诊断功能,一旦电源或其他软，硬件发生异常情况,cu立即采用有效措施,以防止故障扩大。 (7）大型plc还可以采用由双u构成冗余系统或有三cpu构成表决系统，使可靠性更进一步提高。 恒温恒压供水系统运行中注意的问题。控制柜应垂直放置，平稳安放在控制柜基础或槽钢底座上。先把电控柜内主开关合闸，再将控制电源单极开关合上后，才能进行设备的手动和自动操作。设备正在运行时，严禁操作“自动/手动”转换开关。恒压变频供水控制器只有设备

9、完全停止时，方可操作此开关。 采用自耦降压启动的设备，严禁频繁启动,否则有可能造成设备损坏。变频柜和控制柜壳体要可靠接地。 必须由专业人员对设备进行检修和维护。设备在检修时，应将控制柜进线电源切断。要定期清理电控柜中的灰尘，保持电控柜的清洁。不定期检查电控柜中的接地螺丝，确保接线可靠。消防供水设备必须将面板上的“手动/自动”主令开关打自动位置，以便设备自动对消防进行巡检，并在接到消防信号时能自动启动消防泵。不要带电操作 沃尔特水设备 大功率变频器,在切断电源之后,应等待5分钟，待中间电路电容放电完毕再对变频器、电机或电缆进行操作（最好等变频器电源指示灯灭后3分钟)。 第三篇：自动恒压供水系统自

10、动恒压供水系统 一、自动恒压供水系统新产品介绍： 传统恒压供水系统采用气压式供水，利用密封罐体，使局部增压达到供水目的，其工作过程是水泵启动，将水通过止回阀注入罐体,从而使罐体内压力增大，当压力达到所设定压力上限时,压力自动控制器自动关闭水泵,使水泵停止运行。由于供水罐体内压力高于供水管网压力，所以能自动降压供水，当压力减小到设定压力下限时,自动控制水泵启动,自动向供水罐内注水，如此往复，华都无塔供水系统在原有的气压式供水的基础上大胆创新，融合世界上先进的变频技术,id调节技术,改传统的气压式供水为变频恒压供水。取代原先必须有的气压罐。并且对水泵采用变频调速,根据用水量的变化来调节水泵的转速，

11、不仅可以节省大量的能源,而且降低了水泵运行躁声，廷长了水泵的使用寿命。 二、自动恒压供水系统特点： 1.自动恒压供水系统投资少、无水池、不用消毒。 2自动恒压供水系统体积小、占地少、安装方便。 .自动恒压供水系统高效节能，全部充分利用自来水管网压力,三重强制叠压、耗电少,运行费低。 4自动恒压供水系统全不锈钢流道,全密封带压稳流补偿系统,彻底隔绝污染源，清洁环保。 .自动恒压供水系统水压稳定，不会造成市政管网压力波动。 6.自动恒压供水系统全自动控制运行,无人值守设计。 自动恒压供水系统超强保护，故障自动显示，报警。 8.自动恒压供水系统模拟屏人机对话，可随时查询、设定、调整运行参数。 .自动

12、恒压供水系统旁通设计，自动切换，停电不停水。 10自动恒压供水系统高寿命。运行效率高，可提高水泵的寿命3倍以上。 三、自动恒压供水系统的主要原理 自动恒压供水系统通过检测管道上压力传感器的模拟信号，信号传给微电脑控制器并与设定值p0进行比较，用比较结果p作为调节参量来改变变频器输出频率f。因为水泵的转速n及出口压力p均与频率f成正比。所以,当p0时，频率f上升，水泵转速加快，上升；当pp0时,频率f下降,水泵转速n变慢，p下降,这样，就使系统压力p始终逼近设定压力p。当系统水受热膨胀后，导致压力高于所设定的上限报警压力值时，系统压力控制器自动打开泄压阀泄水降压,当压力恢复到正常值时,泄压阀自动

13、关闭，停止泄水降压。 四、自动恒压供水系统应用领域 一、居民生活用水。如高层建筑，居民水区。别墅等 二、公共场所：如医院,学校，体育馆,高尔夫球场,机场 三、商用大厦:如宾馆，写字楼,百货商场,大型桑拿浴等 四、灌溉：如公园,游乐场,果园，农场等 五、制造业：如生产制造，洗涤装置,食品工业,工厂 六、其他:水池及其它形式供水的改造 五、自动恒压供水系统产品优势 解决低水压问题 采用华都恒压供水系统使得整个供水保持压力恒定。 避免使用气压罐造成的水质污染 取代传统的气压式所必须的气压罐供水方式，消除了水污染的源头。 长沙华都供水设备有限公司 ttp:/w.xi节约电能,缩小占地面积 比气压式供水

14、节电0%以上，该设备占地面积小,安装简单,缩短施工工期。 六、自动恒压供水系统设备特点： 自动恒压供水系统通过改变电机转速、加减泵的台数使压力达到恒定，其压力波动小于0.01p，并且有 小流量时靠稳压泵和气压罐维持供水的功能 自动恒压供水系统控制功能齐全,各泵循环启停,使备用水泵不会因长久不用而生锈或者使用频繁而磨损 自动恒压供水系统各泵皆为软启动，避免了启动时产生的冲击电流，既节约电能又延长了设备的使用寿命 自动恒压供水系统由微机控制,全自动运行，误动作几乎为零，使用和管理较为简单 自动恒压供水系统mvws-型可以生活与消防共用一个给水系统,节省了成本 自动恒压供水系统无需高位水箱或水塔,免

15、除二次储水污染,而且保证楼房顶部各层有足够的水压 自动恒压供水系统通过调节水泵电机的转速和控制水泵台数的增减达到节能的效果，节能率可高达60% 自动恒压供水系统结构紧凑，占地面积小 七、自动恒压供水系统性能参数： 自动恒压供水系统口径：4200mm自动恒压供水系统流量:813803/h自动恒压供水系统扬程：1180m自动恒压供水系统转速：4802900r/min自动恒压供水系统贮水池容积:12003 八、自动恒压供水系统与气压式供水设备比较 运行方式比较: 华都恒压供水系统变频控制是改变水泵转速来保持供水压力的稳定，而压力控制是由压力罐和压力开关来控制压力。 特点:变频控制 1、比一般设备成本

16、高。 2、供水压力稳定。 3、节电,运行费用低。 4、水泵及电机寿命长。 5、无水锤现象，运行稳定 压力控制： 、价格较低。 2、供水压力偏差大。 3、控制方式简单，维修方便。 、水泵及电机的寿命短。 使设备不停供水，全自动运行。该无塔供水系统最大的优点是在停电状态下，仍可短时供水。 九、采用自动恒压供水系统的条件 1、自动恒压供水系统市政供水压力不得于。2mp，且不得用于用水时间比较集中其可能造成水质污染的用水单位。 2、自动恒压供水系统运行后进口处压降不大于0。02mp。 3、自动恒压供水系统需具有防失压、缺水的功能，并能在出现的时候自动停机,恢复后延时开机。 、自动恒压供水系统需具有能根

17、据设定压力值自动唤醒和睡眠的功能，并能交替运行互为备用。 5、自动恒压供水系统进口必须安装防倒流器。 1、水塔（水箱）供水 这是最古老的供水方式，靠水的重力使水在管路内流动实现供水。优点是供水稳定性好,长沙华都供水设备有限公司 htt。/www.exebangom管线一般不会产生震动、噪音小;缺点是水塔或水箱的底部必须高于用水设备（一般最少要有35米的水头)。 2、无塔供水 无塔供水采用气囊加压方式将低处的水送到高处,设备主要由压力罐及置于罐内的气囊组成,利用气体的可压缩性使容器内的水始终保持一定的压力,从而将水压送到高处。设备名称有无塔上水器、囊式气压给水设备、气体增压供水装置、无塔供水系统

18、、自动自动恒压供水系统等。无塔供水谈不上有什么技术含量。 3、自动恒压供水系统（自动恒压供水系统) 变频恒压供水系统由蓄水池、变频水泵、传感器、控制系统等组成,通常以供水管网中最高位置的水压值为参照，以该处正常用水所需的压力及流量为为设计参数，通过控制系统调整水泵电机转速调整水泵的输出,从而将该位置的水压控制在设定水压、实现恒压,保证正常供水。需要说明的时，这种恒压是相对的，实际水压是在接近设定水压值附近不断变化。 大多数人认为变频恒压供水技术节能,其最有力的证据是采用变频供水技术后供水能耗降低;但也有学者认为变频恒压供水并不节能甚至耗能，依据是变频泵工作在非工频状态下效率低,对经变频技术改造

19、后供水能耗降低的解释是原供水系统设备规格过大。 其昌赞同变频恒压供水技术不节能或没有节能价值的观点。即变频恒压供水技术本身并不节能,产生节能假象的原因是改造前的设备（或所参照的供水系统的设备)规格过大。大连市有一家污水处理厂(名称记不清了）,仅仅通过按实际需要重新计算、选配泵和阀门,即实现节能30%以上。 我国工程设计的冗余结构冗余、寿命余量冗余、安全余量冗余十分普遍，造成大量的浪费。994年,笔者对成都某厂设计的数十套图纸进行分析,平均冗余余量近30%。 造成产品或工程设计中大量冗余浪费的原因是多方面的,主要有一下几种：1）事故评价体系不合理阻碍创新；)设计人员水平低，有的企业的设计人员、技

20、术负责人、甚至名声在外的所谓权威人士,专业素质之低、知识面之窄令人咋叹；)企业内部、特别是经营管理层对技术工作的认知和评价方式错误往往重量不重质。 4、自动恒压供水系统 无负压供水技术是变频恒压供水技术、无塔供水技术、高位水箱(水塔）供水技术斩头去尾的产物。由变频泵、水位开关、单向阀(防倒流器)、电气控制系统和高位储水容器等组成。特征是当市政供水管网压力高时由自来水管网直接向高位储水罐注水,而当市政供水管网水压不足时由变频水泵直接从自来水管网抽水注入高位水箱。所谓的无负压即是指水泵不对市政供水管网产生负压，因此，无负压技术及设备分别又叫管网叠压供水技术和管自动恒压供水系统。 十一、自动恒压供水

21、系统变频控制原理: 1自动恒压供水系统可配置成整个或部分泵组变频循环软起动工作方式,可自由设定主泵和附属小泵 2.自动恒压供水系统设计有rs485接口，便于与上位机或触摸屏连接,进行组态控制; 3.自动恒压供水系统全新的电源设计方案，抗干扰能力强，对交流电网有更好的适应性; 4.自动恒压供水系统参数更加详细,使系统控制过程更细化,系统工作更节能； 5.自动恒压供水系统变量小泵可独立设定下限频率,更好地发挥小泵效率，提高节能效果； 6.自动恒压供水系统可选择的变频器停机操作方式,更好地防止水锤效应; 7.自动恒压供水系统完备的休眠功能,休眠过程中可根据压力下降程度及时补压; 长沙华都供水设备有限

22、公司 http。/www.ixie8.自动恒压供水系统带背光液晶汉字显示，参数全部中文化,人机界面友好。采用键盘显示面板和 主机分体结构,便于安装，主机采用din5导轨安装； 9自动恒压供水系统数字模糊控制:自动恒压供水系统压力采用数字模糊控制,智能调节，系统响应快，精度高，稳定性好,d参数调试; 10.自动恒压供水系统循环软启动:自动恒压供水系统采用自补偿技术，系统电气机械冲击小，同时切换时的压力波动小; 1自动恒压供水系统定时开关机控制：实时时钟(每月误差不超1分）,资料可掉电保持,设定多达六段,每天开关机时间进行定时控制; 12自动恒压供水系统定时换泵功能：对多泵系统使各泵平均工作时间相

23、同； 15自动恒压供水系统流量补偿功能:自动恒压供水系统实现变压变量控制,补偿方式可选内部补偿和外接流量计，补偿量可调; .自动恒压供水系统定量泵、自动恒压供水系统变量泵自动巡检功能； 1.自动恒压供水系统具有手动调试功能。 十二、恒压供水系统技术参数 流量范围6003h 压力范围02.pa 控制水泵单台电机功率1kw 压力调节精度001mp 环境温度0+0 相对湿度0%以下（电控部分) 电源380v(1+1%）0 十三、恒压供水系统应用领域 （）适用地域范围：适用于城市管网压力较充足的地区加压给水； （2）适用工程类型：工矿企业的生产、生活用水、自来水厂的大型给水中间加压泵站； (3)适用工

24、程部位:给水二次加压系统; （4）其它适用范围：新建、改建、扩建住宅楼，办公楼、宾馆、饭店等公共建筑生活用水; （)使用单位类型。设计单位、施工单位、监理单位。 十四、自动恒压供水系统变频调速器、微电脑控制器的主要性能： 自动恒压供水系统6台主泵(或台）+1台附属小泵:均可设置成变频或工频工作方式； 自动恒压供水系统数字模糊控制:压力采用数字模糊控制,智能调节,系统响应快，精度高，稳定性好,id参数调试; 自动恒压供水系统循环软启动：采用自补偿技术，系统电气机械冲击小,同时切换时的压力波动小； 自动恒压供水系统定时开关机控制:实时时钟(每月误差不超分)，资料可掉电保持，设定多达六段,每天开关机

25、时间进行定时控制; 自动恒压供水系统定时换泵功能。对多泵系统使各泵平均工作时间相同;采用我公司设计的恒压供水系统(变频调速节电器+压力传感器+plc）能够在一个很宽的流量范围内连续调节泵的出口压力。 自动恒压供水系统流量补偿功能：实现变压变量控制，补偿方式可选内部补偿和外接流量计,补偿量可调； 自动恒压供水系统定量泵、变量泵自动巡检功能; 自动恒压供水系统手动调试功能； 长沙华都供水设备有限公司 http:/wwxiieb自动恒压供水系统第二压力(消防压力）水位信号接口； 自动恒压供水系统故障自诊断功能； 自动恒压供水系统数字面板操作。面板可显示压力、频率、时间、各泵的工作状态等。 长沙华都供

26、水设备有限公司 tp:/www.xiexiebag.cm 第四篇:lc控制恒压供水系统摘 要 本文主要针对当前供水系统中存在的自动化程度不高、能耗严重、可靠性低的缺点加以研究,开发出一种新型的并在这三个方面都有所提高的pc控制的恒压供水系统。全文共分为五章。第一章阐明了恒压供水系统的应用背景、选题意义及主要研究内容。第二章对本系统的总体方案进行了介绍,其中包括系统的工艺要求,系统的组成和基本工作原理以及主要元器件的选型。第三章着重写控制系统的硬件部分的基本原理。第四章介绍了系统的软件开发工作，对plc程序做了详细描述并介绍了过程控制中占据重要地位的d调节原理及参数设置依据，方法。第五章是项目调

27、试和小结部分，给出了调试结果。 本论文综合运用了可编程控制器(plc)、变频器、i调节仪、传感器等现代工业控制常用的控制部件及其相关程序设计方法。所做的研究对同类系统的研究和开发具有一定的参考价值。 关键词:可编程序控制器变频器pid 目录 1前言.111课题的意义及应用背景.1.1变频恒压供水控制系统主要有.12本文研究的内容.22恒压供水原理及系统的技术指标.32.任务.32系统技术指标.323系统的组成和基本工作原理.24主要元器件选型.3硬件的基本原理及其应用.43.1plc可编程控制器.31.1可编程控制器的特点.3.1可编程控制器的工作原理.32变频器的原理.8.2.1变频器简介.

28、83.2.2变频与变压（vv）原理.3.2.3变频调速的基本原理.9.2.4变频调速的升速和启动.03.2.变频调速的降速和制动.04软件设计.114.1pl程序.114.11基本步骤.14.程序中使用的继电器.124.1程序流程.4.1.4程序梯形图.1442lc程序的运行和模拟调试.184.3系统总体调试.18结束语.1致谢.20参考文献.21附录.2 包头钢铁职业技术学院毕业实践任务书 1前言 1.1课题的意义及应用背景 位国民经济总产值所消耗的电是美国、德国等的4倍左右，消耗的水是他们的2倍左右。我国的大量用电设备中,风机和泵类电机的耗电量占全国发电量的50%左右，若推广新型电机调速技

29、术,可节电40%左右，即可以节约全国发电量的1/5.由于我国人均占有水、电资源相对于别国又少很多，因此，在我国一方面水电供应紧张,而另一方面,水电的浪费又十分惊人.节电节水,不仅潜力巨大,而且意义深。 变频控制技术的进步不仅仅是异步电动机结构简单、坚固、易于维护等优点,更主要的是采用变频调速技术的异步电动机的机械特性达到了直流电动机调压调速的特性。由于计算机技术的介入,使得变频器具有丰富的功能和方便好用的特点，因此人们才有可能按照实际要求，自行构成一个适用和可靠的调速系统。 变频调速恒压供水设备以其节能、安全、高品质的供水质量等优点，使我国供水行业的技术装备水平从90年代初开始经历了一次飞跃。

30、恒压供水调速系统实现水泵电机无级调在我国，节电节水的潜力非常大。据有关国际组织发表的资料显示：中国的单速，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用水要求，是当今最先进、合理的节能型供水系统。在实际应用中得到了很大的发展。随着电力电子技术的飞速发展，变频器的功能也越来越强。充分利用变频器内置的各种功能,对合理设计变频调速恒压供水设备，降低成本,保证产品质量等方面有着非常重要的意义。 1.1.变频恒压供水控制系统主要有 1.带pid回路调节器和或可编程序控制器(p)的控制系统 在该系统中,变频器的作用是为电动机提供可变频率的电源，实现电动机的无级调速,从而使管

31、网水压可控。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望值;压力设定信号和压力反馈信号输入可编程控制器后,经可编程控制器内部i控制程序的计算,输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pi回路调节器,由后者进行运算后，输给变频器一个转速控制信号。 2.新型变频调速供水设备 包头钢铁职业技术学院毕业实践任务书 针对传统的变频调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产品,如华为的td100,施耐德公司的alivar58泵切换卡，sanken的samc系列，bb公司的acs600、acs00系列，富士公司的11/p1

32、s系列等。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宏的新型变频器。由于pi运算在变频器内部,这就省去了对可编程控制器存储容量的要求和对i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。 3供水专用变频器 供水专用变频器是将普通变频器和plc控制器集成在一起,是集供水管控一体化的系统，内置供水专用id调节器，只需加一只压力传感器,即可方便地组成供水闭环控制系统。传感器反馈的水压信号直接送入变频器自带的pid调节器输入口,而压力设定既可使用变频器的键盘设定,也可采用一只电位器以模拟量的形式送入。每日可设定多段压

33、力运行，以适应供水压力的需要。也可设定指定日供水压力。 .2本文研究的内容 本文设计了一个以可编程控制器（pc）为控制核心，cimrg系列变频器为执行元件,采用pd调节仪控制水泵电机转速，即可调节出口管网压力,使之达到用户期望的恒定压力的系统。其中主要内容包括恒压供水原理，plc原理,变频调速原理。 包头钢铁职业技术学院毕业实践任务书 恒压供水原理及系统的技术指标 .1任务 用pl，变频器,id调节仪，压力传感器及低压部件组成pl控制变频调速恒压供水自动控制系统，并使系统达到工艺要求的性能指标。 .2系统技术指标 出口管网压力:恒定在400ka(4公斤）左右,可调水泵运行时间：全天候长期运行

34、.3系统的组成和基本工作原理 系统由水泵机组、变频器，控制柜(内含pi控制器、pc低压电器和变频器)、压力传感器、管路系统等构成。系统控制5kw水泵台。 基本工作原理。水路管网压力低时,变频器启动1#泵，至全速运行一段时间后，由远传压力表来的压力信号仍未到达设定值时,plc控制1#泵由变频切换到工运行,然后变频启动2#泵运行，据管网压力情况随机调整2#泵的转速,来达到恒压供水的目的。当用水量变小,管网压力变高时，泵降为零速时,管网压力仍高,则pl控制停掉#工频泵,由2#泵实施恒压供水。至管网压力又低时，将#泵由变频切为工频运行,变频器启动1#泵，调整1#泵的转速，维修恒压供水。如此循环不已。

35、2.主要元器件选型 plc：fxos20r（三菱）变频器：i(安川）其他低压配件选择施耐德品牌为主 包头钢铁职业技术学院毕业实践任务书 3硬件的基本原理及其应用 3.1plc可编程控制器311可编程控制器的特点 .可靠性高。由于可靠性是用户选用的首位依据，因此,每个lc生产厂都将可靠性作为第一指标而加以研制，以单片机为核心,在硬件和软件上采取大量的抗干扰措施，使l的平均无故障时间达到万小时以上,使用寿命更长。 控制功能强。具有逻辑判断、计数、定时、步进、跳转、移位、记忆、四则运算和数据传送等功能,可以实现顺序控制、逻辑控制、位置控制和过程控制等。 3编程方便,易于使用。plc采用与继电器电路相

36、似的梯形图编程，比较直观，易懂易编，深受电气技术人员和电工的欢迎,容易推广应用。plc可取代原继电器控制系统，有利于对老设备的技术改造。 4.使用于恶劣的工业环境,抗干扰能力强。 .具有各种接口，与外部设备连接非常方便。 .采用积木式结构或模块式结构,具有较大的灵活性和可扩展性,扩展灵活方便。 7.维修方便。pc上有io指示灯(e）,哪个/o元件有故障，一目了然。 .可根据生产工艺要求或运行情况,随时对程序进行在线修改，不用更改硬接线，灵活性大，适应性强。 3.1.可编程控制器的工作原理 1pl的等效工作电路 pc是一种微机控制系统,其工作原理也与微机相同,但在应用时，可不必用计算机的概念去做

37、深入的了解，只需将它看成是由普通的继电器、定时器、计数器、移位器等组成的装置,从而把plc等效成输入、输出和内部控制电路三部分,如下图所示。 包头钢铁职业技术学院毕业实践任务书 （).输入部分 这部分的作用是接受被控设备的信息或操作命令等外部输入信息。输入接线端是plc与外部的开关、按钮、传感器转换信号等连接的端口。每个端子可等效为一个内部继电器线圈,线圈号即输入接点号，这个线圈由接收到的输入端的外部信号来驱动，其驱动电源可由l的电源部件提供（如直流v),也可由独立的交流电源(如交流11v)供给。每个输入继电器可以有无穷多个内部触点（动合、动断形式均可)（这里使用的是计算机的“opy”概念），

38、供设计plc的内部控制电路(即编制pc控制程序）时使用。（).内部控制电路 这部分的作用是运算和处理由输入部分得到的信息,并判断应产生哪些输出。内部控制电路实际上也就是用户根据控制要求编制的程序。pc程序一般用梯形图形式表示。而梯形图是从继电器控制的电气原理图演变而来的,ic程序中的动合、动断触点、线圈等概念均与继电器控制电路相同。 包头钢铁职业技术学院毕业实践任务书 （3）输出部分 这部分的作用是驱动外部负载。在plc内部,有若干能与外部设备直接相连的输出继电器（有继电器、双向硅、晶体管三种形式），它也有无限多软件实现的动合、动断触点，可在plc内部控制电路中使用；但对应每一个输出端只有一个

39、硬件的动合触点与之相连,用以驱动需要操作的外部负载;如图23所示。外部负载的驱动电源接在输出公共端（com）上。 2.p的工作过程 plc一般采用循环扫描方式工作。当lc加电后,首先进行初始化处理,包括清除/o及内部辅助继电器、复位所有定时器、检查i/单元的连接等。开始运行之后,串行地执行存贮器中的程序，这个过程可以分为如下四个阶段。 （).公共处理阶段 这部分在每次循环开始都要被执行，包括复位系统定时器、检查程序存贮器、检查i/总线、检查扫描时间等。如出现异常情况,则通过自诊断给出故障信号，或自行进行相应的处理,这将有助于及时发现或提前预报系统的故障，提高系统的可靠性。 (）.执行外围设备命

40、令阶段 当有简易编程器、图形编程器、打印机等外部设备与plc相连时，则pl在每次循环时，都将执行来自外部设备的命令。 (3).程序执行阶段 在这个阶段，cp将指令逐条调出并执行，即按程序对所有的数据(输入和输出的状态）进行处理,包括逻辑、算术运算,再将结果送到输出状态寄存器。 (4）.输入、输出更新阶段 pc的cu在每个扫描周期进行一次输入来进行输出更新。c对各个输入端进行扫描，并将输入端的状态送到输入状态寄存器中；同时，把输出状态寄存器的状态通过输出部件转换成外部设备能接受的电压或电流信号，以驱动被控设备。这种对输入、输出状态的集中处理过程，称为批处理,这是pl工作的重要特点。 3.plc的

41、i/响应时间 包头钢铁职业技术学院毕业实践任务书 用plc设计一个控制系统时.必须知道有了一个输入信号后p经过多长时间才能有一个对应的输出信号,否则，就不能正确并精确地解决系统各部件之间的配合问题。从pc的工作过程可知当plc工作在程序执行阶段时,既使输入状态发生变化,即输入状态寄存器的内容发生变化,cu执行的输入信号也不会变化，而要到下个周期的输入、输出更新阶段，才能有效。同理，暂存在输出状态寄存器中的输出信号,也要等到下个扫描周期的输入、输出更新阶段，才能集中输出给输出部件。从plc收到一个输入信号到pl向输出端输出一个控制信号所需的时间，就是plc的i/o响应时间。响应时间是可变的，例如

42、,在一个扫描周期的i/o更新阶段开始前瞬间收到一个输入信号,则在本周期内该信号就起作用了，这个响应时间最短，它是输入延迟时间、个扫描周期时间、输出延迟时间三者之和，如下图所示。 数据输入输出扫描时间扫描时间指令执行输入输入on响应时间指令执行c读输入信号输出最小i/o响应时间p扫描周期 输入on响应时间 如果在一个扫描周期的i/更新阶段刚过就收到一个输入信号，则该信号在本周期内不能起作用,必须等到下一个扫描周期才能起作用，这时响应时间最长,它等于输入延迟时间、二个扫描周期时间与输出延迟时间三者之和，如下图所示。 包头钢铁职业技术学院毕业实践任务书 数据输入输出扫描时间扫描时间指令执行输入输入o

43、n响应时间指令执行pu读输入信号输入on响应时间输出最大io响应时间pl扫描周期 应用。在本系统中主要用起控制电气开关作用,控制该系统中的逻辑电平。并且手动控制两台电机的起停。 2变频器的原理3.2.1变频器简介 变频器的功能是将频率固定的(通常为50hz）的交流电变换成频率连续可调的三相交流电源。变频器的输入端接至频率固定的三相交流电,输出端输出的是频率在一定范围内连续可调的三相交流电。 变频器主要分为间接变频和直接变频两大类,而间接变频又根据中间直流环节的主要储能元件的不同可分为电压型和电流型。电压型变频器主回路由相控整流器，中间直流环节和逆变器三个部分组成。 相控整流器将交流电压整流为可

44、控的直流电压,经滤波由电容cd输出直流电压vd，逆变器将直流ud变换成频率可调的交流电源供给电机进行变频调速。由于中间直流环节是低阻抗输出相当于是恒压源，故称电压型。 电流型交一直一交变频器与电压型变频器的差别仅在于中间直流环节中的储能元件用的是电感而不是电容。由于中间直流环节是高阻抗输出相当于电流源,故称电流型。 包头钢铁职业技术学院毕业实践任务书 3.变频与变压（vvf）原理 当在实际利用变频器调节电机转速的过程中，当频率f下降时，定子绕组的反电动势e有所下降,定子电流增大,但是转子侧的负载并未增加，故转子段电流不变,根据电流平衡方程可知，励磁电流比增大，因而磁通fm增大。fm增加将导致铁

45、芯的饱和，进而引起励磁电流波形的畸变，这是不希望的结果,因此希望f可以保持基本不变。要实现这个目标，只要在变频过程中使变频器输出电压ul/f=cons，则磁通fm可保持基本不变。因此变频的同时也要变压,常用vvf表示。怎样实现vv是变频器必须解决的重要课题之一。 vvv实施的基本方法包括：脉幅调制(pa)和脉宽调制(pw)。（1）脉幅调制(pa)实现方法就是调节频率的同时，也改变直流电压的振幅值。pam需要同时调节两个部分：整流部分和逆变部分,两者之间还必须满足一定的关系，故控制电路比较复杂，因此比较少用。 (2)脉宽调制(wm)实现方法就是在每半个周期内,把输出电压的波形分割成若干个脉冲波，

46、每个脉冲的宽度为t，每个脉冲间的间隔宽度为t2，则脉冲的占空比=tl（tl)。这时电压的平均值和占空比成正比,所以在调节频率时,不改变直流电压的幅值，而是改变输出电压脉冲的占空比,同样可以实现变频也变压的效果。pw只需控制逆变电路便可实现,与m相比控制电路简化了许多，因此在变频调速中比较常用。 3.2变频调速的基本原理 异步电动机的等效变换 包头钢铁职业技术学院毕业实践任务书 异步电动机的电磁转矩公式: 3pr2u12tm=2222pf(+r）+(+x）1 2其中。p为旋转磁场的磁极对数，s为转差率。（2)变频调速的原理 异步电动机的电磁转矩是由定子主磁通和转子电流相互作用产生。异步电动机的定

47、子主磁通是以一定的转速旋转，旋转磁场实际是三个交变磁场合成的结果。旋转磁场的转速n0=6/p，其中f是电流频率,p是旋转磁场的磁极对数。产生转子电流的必要条件是转子绕组切割定子磁场的磁力线。因此转子的转速n1必须低于定子磁场的转速0（即所谓的“异步,）。两者之间的差异可由转差率表示,转差率s=（n1）n0根据n=/p可知，当频率f连续可调时，电动机的同步转速n0也连续可调，而异步电机的转子转速n,总是比同步转速略低一点，所以当n0连续可调时，n也是连续可调。 3.2.4变频调速的升速和启动 由于异步电动机在额定频率和电压下直接启动时,其绕组以同步转速切割旋转磁场,转子电流都很大，其启动电流可达

48、额定电流的7倍。这将对电源形成冲击，引起电网电压的波动;而且启动过程过于快捷,常常对机械负载形成冲击,影响其使用寿;在泵水管道系统中，还会引发水锤效应,使管道受到损害。使用变频器后,由于其输出频率可以从很低频率开始，频率上升的快慢可以任意设定，从而可以有效地将启动电流限制在一定的范围内。设定升速时间的基本原则：在电动机的启动电流不超过允许值的前提下，尽可能地缩短升速时间。本次系统能够中启动时间设定为s，并且负载升速方式选择半型。 3.25变频调速的降速和制动 在泵水管道系统中，由于水的阻尼作用，电动机的转速能够十分迅速地降下来,而不会引起再生制动的过电流和过电压，但是降速太快,会导致管道系统出

49、现“空化现象”,对管道有害无益，甚至会损害管道。因此，在降速停机时应设定足够的降速时间，使转速缓慢下降，从而保护管道。在本系统中降速时间设定为3s。 包头钢铁职业技术学院毕业实践任务书 4软件设计 本系统的程序开发主要是pl的程序开发，我们采用的是根据系统的控制流程和控制目标,在计算机上先编辑好lc软件，然后传给lc的方法，所用软件是fxom20版本。这是整个供水系统软件开发的重点，系统的重要功能实现和顺序控制都依靠它，它的开发好坏直接影响对了整个控制系统的质量好坏和功能实现，下面就详细叙述。 4.1plc程序 可编程控制器是按照用户的要求编写程序来进行工作的。程序的表达方式基本有四种:梯形图

50、、指令表、逻辑功能图和高级语言。绝大多数lc是使用梯形图和指令表编程。梯形图是一种图形语言,它沿用了传统的继电接触器控制中的触点、线圈、串并联等术语和图形符号,而且加入了许多功能强而又使用灵活的指令,将微机的特点结合进去，使得编程容易。梯形图比较形象、直观，对于熟悉继电接触器控制系统的人来说,也容易接受，世界上的各生产厂家都把梯形图作为第一用户编程语言。本系统所使用的方法就是将控制任务用梯形图编程实现，离线灌入plc,携带至现场实现其现场功能,下面我们开始介绍梯形图编程的基本步骤和概念。 4.1基本步骤 编写程序可分为几个基本步骤: 1首先列出所有i设备和分配给他们的i/o点的目录，并且写好分

51、配给每一个i/o设备/o位的表格。 确定工作位用什么字，写出使用它们时能分配它们的表格。 3.准备一张tc编号和跳转编号的表格。一张tc号程序中仅能定义一次;跳转号0199在每个程序也只能使用一次。 画梯形图。 将程序输入到cpu单元。 检查程序有无语法错误并更正错误。 运行改程序以检查是否存在运行错误并更正错误。 包头钢铁职业技术学院毕业实践任务书 当整个控制系统安装好并准备使用时,运行该程序并按要求仔细调试。 4.1.2程序中使用的继电器 电控系统的逻辑功能实际上就是接收各种输入信号并经过处理后发出相应的输出信号。本系统经总体规划后,在程序中使用了如下一些继电器。 1输入输出继电器 输入输

52、出继电器区是pl与外部设备进行数据传送的窗口,它通过按钮、转换开关、传感器等输入装置,将指令送给plc，经内部处理后，把程序的控制结果输出到继电器、电磁线圈、显示器、接触器等输入继电器的识别符号为x，输出为y。下面是本系统中的具体设置： 名称编程地址变频器零速信号x频率到达信号x01手动/自动x0自动启动x03自动停止x4泵变频运行052泵变频运行06故障信号输入y02.定时器区 定时器由到时位区、定时器现在值区、定时器设定值区（可以为恒值或是任意的存储器上）三部分组成。当定时器现在值到达设定值时，定时器到时位区。它具有一下特点: 定时器现在值区在pl电源of时或停止ru时清; 包头钢铁职业技

53、术学院毕业实践任务书 定时器输入接点off时,现在值置零,定时器接点也off;可以向定时器现在值区、定时器设定值区预置数据；定时器精度:+2扫描时间-+1扫描时间。 .13程序流程 本程序是按照pl应用的步骤开发完成的。程序控制的目的是实现整个供水系统的恒压运行,因此必须控制台水泵的顺序投入与切除,使得供水量变化与用户用水量变化基本同步，以此保证水网压力恒定,同时要保证系统的安全性和可靠性。具体原理前面己经介绍的很详细。 程序流程基本上按照下图系统工作流程图设计 开始变频器故障。工频恒压模块泵增开模块超压模块欠压模块故障处理模块输出模块pl程序流程图 程序开始后,先初始化，给数据寄存器赋停机(

54、开机）延迟时间值、管网水压。检查变频器状态，运行方式，否则进入全自动变频恒压控制方式。程序沿着 包头钢铁职业技术学院毕业实践任务书 泵增开模块、超压模块、欠压模块、故障处理模块和输出模块依次扫描。应该说明的是plc的程序和其它的程序有些区别,在pc程序中,程序后面的寄存器值的改变是不会马上影响前面的程序结果,必须等一个扫描周期完成后才会对前面的程序处理产生影响。 4.4程序梯形图 包头钢铁职业技术学院毕业实践任务书 包头钢铁职业技术学院毕业实践任务书 包头钢铁职业技术学院毕业实践任务书 系统梯形图 包头钢铁职业技术学院毕业实践任务书 4.2plc程序的运行和模拟调试 plc程序编制完成后，将p

55、l和计算机用rs232c电缆连接,将程序传给plc，lc可以单独运行程序，也可以在计算机上在线运行程序。在线工作方式时,可以在线编辑软件，方便了调试程序和监控lc的运行状况。 在模拟调试中，我们主要目的是检查程序的流程是否正确,硬件需要c、rs23电缆、微机、直流电源。调试时,输入各种按钮输入信号，检查plc的输出是否和预期的输出相符，plc的输出端子并不需要真正的连接执行单元,我们只需根据plc上面的o指示灯来判断正确与否。通过计算机模拟调试后，说明l的软件基本上问题不会太大。 3系统总体调试 功能测试完成后并检查完线路后就可以开始系统总体调试了，内容包括： 1手动方式下,能否正常启动和停止各台泵； 2自动方式下，给变频器持续欠压信号，系统能否实现泵 、2的变频和工频投入，最后全部工作在工频方式；给变频器持续超压信号,能否实现泵的工频、变频顺序切除; 3.系统自动运行时,是否满足先投先停,先停先投的既定原则； .给外部故障信号时，系统能否停止运行； 5.模拟其中一台水泵发生故障，系统能否继续运行，故障处理是否正确； 6.给plc输入变频器故障信号，检查plc能否自动转