论文总字数：18976字

摘 要

该篇论文应单位的工程项目，在无锡捷众电器自动化科技有限公司实习，参与并且设计出了一套基于PLC的恒压供水系统。

本控制系统拖三台电机，并利用PLC对变频器的控制，对三台电机进行软启动与变频控制。该系统的运行原理如下：通过传感器获得此时水管压力的信号，并送入PLC。PLC获取该信息后，通过PID运算，输出控制信号。该信号指挥变频器对电机的运行、停止与变频。通过改变电流频率，继而更改电机的转速。实现稳定水管压力的目的。

对该系统的流程图与电路图画完后，就开始在电气控制柜内接线。首先将该系统的一次、二次电路接完。并在手动模式下，测试各元器件能否正常工作。

随后利用Step7软件进行PLC程序的编写。软件检测无误后，将程序写入PLC中。并进行PLC程序与变频器的调试。

校外毕业设计极大的提高了我的动手能力，为我即将踏入社会的岗位铺上了基石。

关键词：变频调速 恒压供水 PLC

Constant Pressure Water Supply System Based PLC

Abstract

According to the requirement of company's project, I practiced in Wuxi JieZhong Automation Technology Co., Ltd. I designed the constant pressure water supply system based PLC.

The control system drag three motors, and the use of PLC control of the inverter, motor soft start for three and frequency control. Operating principle of the system is as follows: water pressure at this time to get a signal through the sensor, and into the PLC. After the PLC to obtain the information through the PID operation, the output control signal. This signal is directed to the drive motor is running, stop and inverter. By changing the current frequency, and then change the motor speed. Purposes of a stable water pressure.

A flowchart of the system and circuit drawing is complete, began in the electrical control cabinet wiring. First of all the primary and secondary circuits connected to the system completely. And in manual mode, the test each component is working.

Then use Step7 software to compile the PLC program. After the software to detect and correct the program into the PLC. Finally, the preparation of the content should to be checked.

Key Words: frequency control; Constant Pressure Water Supply; PLC

目 录

摘 要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1 变频恒压供水的背景与意义 1

1.2 变频恒压供水的研究分析 2

1.2.1 变频调速技术的研究与现状 2

1.2.2 变频恒压供水系统的研究与现状 3

1.3 本课题的主要研究内容 3

第二章 系统的理论研究与方案设计 5

2.1 电动机的调速原理 5

2.2 变频恒压供水系统控制的设计 6

2.2.1 控制方案的确定 6

2.2.2 变频恒压供水系统的构成和原理 6

2.2.3 变频恒压供水系统控制过程 8

2.2.4 水泵切换条件分析 8

第三章 系统的硬件设计 10

3.1 系统主要设备的选型 10

3.1.1 PLC及其扩展模块的选型 10

3.1.2 变频器的选型 11

3.1.3 水泵机组的选型 11

3.1.4 压力变送器的选型 11

3.2 系统主电路分析及其设计 11

3.3 系统控制电路分析及其设计 13

3.4 PLC的I/O端口分配及外围接线图 15

第四章 系统的软件设计 18

4.1 系统软件设计分析 18

4.2 PLC程序设计 19

4.2.1 控制系统主程序设计 20

4.2.2 控制系统子程序设计 23

第五章 监控系统的设计 27

5.1 监控软件的介绍 27

5.2 监控系统的设计 27

5.2.1 组态王的通信参数 27

5.2.2 新建工程与组态变量 29

5.2.3 监控界面的设置 31

第六章 结束语 32

参考文献 33

附 录 35

致 谢 41

第一章 绪论

1.1 变频恒压供水的背景与意义

随着社会的不断发展与推进，水，电在人类生产生活中，扮演者越来越重要的角色。而节水节能更是被拿上了议程，这是急需改进与解决的。而在市政供水，高层供水与工业供水以及循环生产方面，我国的技术并不能及时跟上，缺少智能化。而随着我国经济实力的不断上涨，市区楼房也是越来越多。而这也意味着对楼房的各项应用要有更好的技术支持与改进。在这些应用中，供水系统也是一个举足轻重的环节。小区供水系统的可靠性与高效性直接关系到平时的生活作息。

以前在供水技术不成熟的时候，出现过各式各样的问题，主要问题在于，当一个建筑在用水的高峰期，或者低峰期的时候，系统并不能识别出来。前者会造成水管水压降低，供水不足，影响很多人的生活。后者会造成水管水压过高，电力与设备的浪费。在恒压供水之前，也有不少传统的供水解决方案。优点，缺点如下：

1. 恒速泵加压供水系统

这种供水系统，无法判断供水管的压力，即不知道什么时候是用水高峰，什么时候是用水低峰。而为了保证水管供水的充足与稳定，水泵要固定处在运行状态。这样的供水方式，效率很低，电力浪费严重。而在大多数时间，都是用水量不多的时候。水管则长期处于高水压状态，对水泵跟水管都会造成较大的损伤。目前已经较少采用。

1. 恒速泵与水塔的供水

这种供水形式，是电机先送水到蓄水处，随后蓄水处再将水送至用户。供水水管的压力决定了水塔最低的注水量。工作方式是，当水塔低于某一规定的水位时，水泵启动，直至水塔注满，水泵就停止工作。水泵一直在启动，停止中切换。这种供水方式，比上一种供水方式更加省电，而且有着更加稳定的供水压力。但这种供水方式的资金注入多，对场所以及面积也有要求。

1. 恒速泵和高位箱的供水

这种供水形式与上述供水类似，该方式是将水箱放置在供水楼层的最高层。这种供水形式的资金注入不多，对摆放面积要求也不高。而这种供水方式的缺点就是受楼房面积的限制，水箱的体积有限。所以供水的用户不多。而且水箱容易掉落一些杂物，导致水质的浑浊与污染，清理起来也不方便。

1. 恒速泵与气压罐的供水

这种供水形式是将上述的高位水箱换成封闭的气压罐。这种供水形式的运作方案则是根据检测到的气压罐内的水压，来输出调整水管压力值。气压罐与水塔，水箱相比，对占地面积要求不大，而且可以放在平地上，无需放在高层。由于气压罐密封性的特性，较大的保证了水源的质量。缺点就是这方式的调节量小，电机都是工频启动，而且启动，停止频率较快，对水泵以及其他设备的质量要求高。

综上所述，以往的供水系统在各方面都有较明显的缺点。不同系统都或多或少存在着浪费电能，水力资源；供水效率不高；智能化程度偏低等缺点；随着社会的推进与改善，上述机械式的供水方式需要被更智能化的供水方式所取代。目前的供水系统，或是其他系统，都在往节能、高效、自动化方面迅速发展。变频调速技术的出现，则是以其稳定性与高效性，于水泵、空压机、电机等能耗较高的设备产品上逐渐替代与应用。尤其是在工业供水、乡镇居民用水上，采取变频调速的恒压供水系统优点较为明显，其优势为：一是对于水力，电力的能耗大幅度降低；二是较大减轻了供水水压对水管的冲击；三是在启动或停止时，减小了电流对该系统的损耗，也降低了水泵与电机的磨损。

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