江西现代职业技术学院
毕业设计（论文）
题目：基于PLC城市小区供水综合节能系统研制
姓 名 吴 新 财 学 院 信息工程学院 专 业 机电一体化 班 级 （3） 指导 老师 刘小青 提交 时间
论文题目：基于PLC城市小区供水综合节能系统研制 姓 名：吴新财
班 级：10机电一体化(3)班
指导老师：刘小青
摘要：本论文根据中国城市小区的供水要求，设计了一
套基于PLC的变频调速恒压供水系统, 并利用组态软件开发良好的运行管理界面。变频恒压供水系统由可编程控制器、变频器、水泵机组、压力传感器、工控机等构成。
本系统包含三台水泵电机，它们组成变频循环运行方式。采用变频器实现对三相水泵电机的软启动和变频调速，运行切换采用“先启先停”的原则。压力传感器检测当前水压信号，送入PLC与设定值比较后进行PID运算，从而控制变频器的输出电压和频率，进而改变水泵电机的转速来改变供水量，最终保持管网压力稳定在设定值附近。通过工控机与PLC的连接，采用组态软件完成系统监控，实现了运行状态动态显示及数据、报警的查询。
关键词：变频调速，恒压供水，PLC，组态软件
目录
1 绪论 ................................................................................................................ 1
1.1 课题的提出 ............................................................................................ 1 1.2 变频恒压供水系统的国内外研究现状 ................................................ 3 1.3 PLC概述 ................................................................................................. 5 1.4 本课题的主要研究内容 ........................................................................ 7
2 系统的理论分析及控制方案确定 ........................................................ 8
2.1 变频恒压供水系统的理论分析 ............................................................ 8 2.2 变频恒压供水系统控制方案的确定 ................................................... 11
3 系统的硬件设计 ....................................................................................... 19
3.1 系统主要设备的选型 .......................................................................... 19 3.2 系统主电路分析及其设计 .................................................................. 23 3.3 系统控制电路分析及其设计 .............................................................. 25 3.4 PLC的I/O端口分配及外围接线图 ................................................... 27
4 系统的软件设计 ....................................................................................... 31
4.1 系统软件设计分析 .............................................................................. 31 4.2 PLC程序设计 ....................................................................................... 33 4.3 PID控制器参数整定 ........................................................................... 40
5 监控系统的设计 ....................................................................................... 46
5.1 组态软件简介 ...................................................................................... 46 5.2 监控系统的设计 .................................................................................. 46
6 结束语 ......................................................................................................... 51
1 绪论
1.1 课题的提出
水和电是人类生活、生产中不可缺少的重要物质，在节水节能已成为时代特征的现实条件下，我们这个水资源和电能源短缺的国家，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，自动化程度较低，而随着我国社会经济的发展，人们生活水平的不断提高，以及住房制度改革的不断深入，城市中各类小区建设发展十分迅速，同时也对小区的基础设施建设提出了更高的要求。小区供水系统的建设是其中的一个重要方面，供水的可靠性、稳定性、经济性直接影响到小区住户的正常工作和生活，也直接体现了小区物业管理水平的高低。
传统的小区供水方式有：恒速泵加压供水、气压罐供水、水塔高位水箱供水、液力耦合器和电池滑差离合器调速的供水方式、单片机变频调速供水系统等方式，其优、缺点如下[1]：
(1) 恒速泵加压供水方式无法对供水管网的压力做出及时的反应，水泵的增减都依赖人工进行手工操作，自动化程度低，而且为保证供水，机组常处于满负荷运行，不但效率低、耗电量大，而且在用水量较少时，管网长期处于超压运行状态，爆损现象严重，电机硬起动易产生水锤效应，破坏性大，目前较少采用。
(2) 气压罐供水具有体积小、技术简单、不受高度限制等特点，但此方式调节量小、水泵电机为硬起动且起动频繁，对电器设备要求较高、系统维护工作量大，而且为减少水泵起动次数，停泵压力往往比较高，致使水泵在低效段工作，而出水压力无谓的增高，也使浪费加大，从而限制了其发展。
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