国家职业资格全省统一鉴定
维修电工技师论文
（国家职业资格二级）
论文题目：小区自动恒压生活供水控制系统设计
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摘要
随着我国社会经济的发展，城市建设发展十分迅速,人们对供水质量和供水系统可靠性要求的不断提高，利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术，设计出高性能、高节能、能适应供水厂复杂环境的恒压供水系统成为必然趋势。
首先：阐明了供水系统的变频调速节能原理；具体分析了变频恒水压供水的原理及系统的组成结构，通过研究和比较，得出结论:变频调速是当今国际上一项效益最高、性能最好、应用最广、最有发展前途的电机调速技术。
其次：对控制系统的主电路设计，控制电路设计。在控制过程中，电控系统由S7-200完成，PID控制由变频器的内置PID控制方式完成，根据控制系统软硬件设计和控制要求，结合变频器的功能参数表预置了相关的参数。
最后：根据恒压供水系统控制流程图设计，利用软件进行梯形图编程设计。
关键词：恒压供水，变频调速，PLC，设计。
目录
1 绪论 (1)
1.1引言 (1)
1.2本课题产生的背景和意义 (2)
1.3变频恒压供水的现况 (2)
1.3.1 国内外变频供水系统现状 (2)
1.3.2 变频供水系统应用范围 (3)
1.4本文的主要工作 (3)
2 变频恒压供水的理论分析 (4)
2.1水泵的工作原理 (4)
2.2水泵的调节方式 (5)
3 变频恒压供水控制系统硬件的设计 (5)
3.1变频恒压供水控制系统的构成方案 (6)
3.2变频恒压供水系统的控制方案 (7)
3.3参数的计算与供水设备选型 (8)
3.3.1 水泵的参数计算与型号的选择 (8)
3.3.2 变频器的选择 (8)
3.3.3 压力传感器的选择 (10)
3.4.4 水位传感器的选择 (10)
3.4.5 其他低压电器的选择 (11)
3.5PLC的选型 (12)
3.5.1 I/O点的统计 (12)
3.5.2 PLC选型的基本原则 (12)
3.5.3 I/O的分配 (13)
3.6系统硬件线路设计 (13)
3.7PID参数的预置 (14)
4 变频恒压供水控制系统软件的设计 (16)
4.1恒压供水系统控制流程图的设计 (16)
4.3恒压工商系统的梯形图设计 (16)
结论 (20)
1 绪论
1.1 引言
水是生命之源，人类生存和发展都离不开水。在通常的城市及乡镇供水中，基本上都是靠供水站的电动机带动离心水泵，产生压力使管网中的自来水流动，把供水管网中的自来水送给用户。但供水机泵供水的同时，也消耗大量的能量，如果能在提高供水机泵的效率、确保供水机泵的可靠稳定运行的同时，降低能耗，将具有重要经济意义[1]。我国供水机泵的特点是数量大、范围广、类型多，在工程规模上也有一定水平，但在技术水平、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。
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的现象时有发生，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及电机运行的安全可靠性[2]。
供水主管网
供水主管网
图1.1 传统供水机示意图图1.2 变频供水机示意图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[3]。利用变频技术与自动控制技术相结合，在中小型供水企业实现恒压供水，不仅能达到比较明显的节能效
果，提高供水企业的效率，更能有效保证从水系统的安全可靠运行.变频恒水压供水系统集变频技术、电气传动技术、现代控制技术于一体。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;同时可达到良好的节能性，提高供水效率。所以设计基于变频调速的恒定水压供水系统，对于提高企业效率以及人民的生活水平，同时降低能耗等方面具有重要的现实意义[4]。
1.2 本课题产生的背景和意义
我国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，工业自动化程度低。传统调节供水压力的方式，多采用频繁启/停电机控制和水塔二次供水调节的方式，前者产生大量能耗的，而且对电网中其他负荷造成影响，设备不断启停会影响设备寿命；后者则需要大量的占地与投资。而变频调速式的运行十分稳定可靠，没有频繁的启动现象，启动方式为软启动，设备运行十分平稳，避免了电气、机械冲击，也没有水塔供水所带来的二次污染的危险。由此可见，变频调速恒压供水系统具有供水安全、节约能源、节省钢材、节省占地、节省投资、调节能力大、运行稳定可靠的优势，具有广阔的应用前景和明显的经济效益与社会效益。
1.3 变频恒压供水的现况
1.3.1 国内外变频供水系统现状
变频恒压供水是在变频调速技术的发展之后逐渐发展起来的。目前国外的恒压供水系统变频器成熟可靠，恒压控制技术先进。国外变频供水系统在设计时主要采用一台变频器只带一台水泵机组的方式。这种方式运行安全可靠，变压方式更灵活。此方式的缺点必是电机数量和变频的数量一样多，投资成本高。
目前国内有不少公司在从事进行变频恒压供水的研制推广，国产变频器主要采用进口元件组装或直接进口国外变频器，结合PLC 或PID调节器实现恒压供水，在小容量、控制要求低的变频供水领域，国产变频器发展较快，并以其成本低廉的优势占领了相当部分小容量变频恒压供水市场。但在大功率大容量变频器上，国产变频器有待于进一步改进和完善。
