文献综述
电气工程及自动化
变频恒压供水技术
摘要：变频恒压供水技术在供水行业中广泛应用，本文介绍了其原理构成，PID控制系统，PLC技术、变频器的构成和选型，通过文献资料全面了解了变频恒压供水技术的实施过程，以此为构建楼宇恒压供水控制系统积累足够的理论基础和数据收集。
关键词：PID;变频器；PLC
1 前言
随着我国社会经济的发展，对水、电、消防、智能化等基础供应配套要求也越来越高。恒压供水技术以其节能、安全、供水高品质等优点，在供水行业得到了广泛应用。恒压供水调速系统实现水泵电动机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，恒压供水对水泵、电机也起到了很好的保护作用和有效地节约了电能的消耗。结合使用可编程控制器，可实现循环变频，电机软启动，具有短路保护、过流保护功能，工作稳定可靠延长了设备的使用寿命。
鉴于此，集变频技术、电气技术、现代控制技术于一体的PLC变频恒压供水系统得到了广泛的关注。该系统通过调节电动机的转速和泵数来适应水量和水压的变化，使水泵始终工作在高效区并保证供水系统的稳定性和可靠性，同时系统具有良好的节能性，这在资源日益紧缺的今天尤为重要，所以研究设计该系统，对于提高企业经济效益、人民的生活水平以及降低能耗等方面具有重要的现实意义。
2 变频恒压供水系统
长期以来传统的区域、楼宇供水系统都是由市政管网经过二次加压和水塔或天面水池来满足用户对供水压力的要求。在这种供水系统中加压泵通常是用最不利用水点的水压要求来确定相应的设计，然后泵组根据流量变化情况来选配，并确定水泵的运行方式。由于小区用水有着季节和时段的明显变化，日常供水运行控制就常采用水泵的运行方式调整加上出口阀开度调节供水的水量水压，大量能量消耗在出口阀而浪费，而且存在着水池“二次污染”的问题[1]。
从目前的供水行业调查结果表明，变频调速是一项有效的节能降耗技术，其节电率很高，
几年能将因设计冗余和用量变化而浪费的电能全部节省下来，又由于其具有调速精度高，功率因数高等特点，使用它可以提高出水质量，并降低物料和设备的损耗，同时也能减少机械磨损和噪声，改善车间劳动条件，满足生产工艺要求[2]。因此将 PLC及变频器应用于供水系统，可满足城市供水系统对可靠性、稳定性、经济节能性的要求。
2.1 变频恒压供水系统的原理
变频恒压供水系统以3台水泵变频恒压运行，以变频器、可编程序控制器（PLC）作为系统控制的核心部件，以设定压力为控制目标，以PID为控制算法，和变频器组成恒压闭环控制系统。系统时刻跟踪管网压力与压力设定值的偏差变化情况，经变频器内部进行PID 运算，由PLC控制变频与工频切换，自动控制水泵投入台数和电机转速，实现闭环自动调整恒压供水[3]。
（1) 供水系统的基本特性和工作点扬程特性:是以供水系统管路中的阀门开度不变为前提，全扬程与流量间的关系的曲线H1=f(QG)，称为扬程特性曲线。
（2）管阻特性：以水泵的转速不变为前提，扬程H与流量Q之间的关系H=f(Qu)，称为管阻特性曲线，不同阀门开度，管阻特性曲线不同。
（3) 供水系统的工作点:扬程特性曲线和管阻特性曲线的交点，称为供水系统的工作点，在这一点上，供水系统处于平衡状态，系统稳定运行。
（4) 供水功率:供水系统向用户供水时所消耗的功率P (KW)称为供水功率。
供水系统的控制，流量是供水系统的基本控制对象。当用户需求发生变化时，需要对供水系统做出调节，以适应流量的变化。常用的调节方式有阀门控制法和转速控制法两种。
(1）阀门控制法：转速保持不变，通过关小或开大阀门不调节流量，以适应用户对流量的需求。这时的管阻特性将随阀门开度的改变而改变，但扬程特性则不变。
(2)转速控制法：阀门开度保持不变，通过改变水泵的转速来调节流量。当水泵的转速改变时，扬程特性将随之改变，而管阻特性则不变。由水泵的相似定律又称为比例定律可以看出，功率与转速的立方成正比，流量与转速成正比，损耗功率与流量成正比，所以调速控制方式要比阀门控制方式供水功率要小得多，节能效果显著, 这是变频调速供水系统具有节能效果的最基本方面[4]。
2.2 PID控制原理
在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID 控制，又称PID调节[5]。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来
确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象﹐或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术[6]。
（1）比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。
（2）在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。
（3）在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件或有滞后组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性[7]。
PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID 控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用[8]。
2.3 变频器原理及选型
1.变频器的构成
变频器主要是由主电路、控制电路组成。主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感[9]。它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。
控制电路是给异步电动机供电（电压、频率可调）的主电路提供控制信号的回路，它有频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”，将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”，以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。
2.变频器的选型
变频器的正确选用对于机械设备电控系统的正常运行是至关重要的。选择变频器，首先要按照机械设备的类型、负载转矩特性、调速范围、静态速度精度、起动转矩和使用环境的要求，然后决定选用何种控制方式和防护结构的变频器最合适。所谓合适是在满足机械设备的实际工艺生产要求和使用场合的前提下，实现变频器应用的最佳性价比[10]。
2.4 PLC的组成和特点
PLC是Programmable Logic Controller的缩写，即可编程逻辑控制器。IEC对PLC的定义是：PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程[11]。
上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS 系统[12]。
从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O 板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。
PLC软件系统由系统程序和用户程序两部分组成。系统程序包括监控程序、编译程序、诊断程序等，主要用于管理全机、将程序语言翻译成机器语言，诊断机器故障。系统软件由PLC厂家提供并已固化在EPROM中，不能直接存取和干预。用户程序是用户根据现场控制要求，用PLC的程序语言编制的应用程序（也就是逻辑控制）用来实现各种控制[13]。
PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。
3 结论
随着变频技术的发展，节能环保的概念逐渐成为主流。变频恒压供水系统相比传统的水塔或高位水箱以及气压供水方式，在设备的便捷性，系统的稳定性、灵活性，运行的经济型，以及人性化控制都有很显著的进步，尤其是它的节能效果。变频恒压供水系统凭借其高可靠性、高智能化、全数字话微机控制、多品种系列化，在城镇建设以及社区生活中被广泛应用。
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文献综述 本人毕业设计的论题为《高楼恒压供水自动化系统》，随着我国社会经济的 发展，城市建设发展十分迅速，同时也对基础设施建设提出了更高的要求。城市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、经济性直接影响到用户的正常工作和生活。随着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。这些文献给与本文很大的参考价值。本文主要查阅进几年有关高楼供水自动化系统的文献期刊。
随着变频调速技术的发展和人们节能意识的不断增强，变频恒压供水系统的节能特性使得其越来越广泛用于工厂、住宅、高层建筑的生活及消防。变频恒压供水系统是由PLG传感器、变频器及水泵机组组成闭环控制系统。变频器、PLC 是恒压供水系统控制的核心部件。 汤跃和尚亚（2007）在《变频调速恒压与变压供水的能耗分析》研究了恒压和变压两种供水方式的能耗. 采用图示法对比了水泵全速、恒压和变压运行的能耗差别, 分析了管网特性的静扬程随水泵工况变化的关系. 胡赤兵和桑瑞鹏（2005）在《利用PLC实现泵站变频恒压供水控制系统》结合某大型小区新建泵站利用PLC设计了变频恒压供水控制系统?介绍了基于PC 的变频恒压供水系统的构成和工作原理, 针对泵站计算机控制系统中实际问题介绍了利用MSComm6函数实现西门子S7-300系列PLC与上位机的通信。 王晓瑜（2011 ）在《基于PLC和HMI的变频恒压供水系统设计》介绍用三菱FX2N PLC变频器和人机界面,设计桓压供水控制系统.分析系统的控制原理,设计系统流程图及软件程序. 实践结果证明, 系统运行稳定, 可靠性好, 实现住宅恒压供水和节能的环保要求. 朱本坤（2008）在《基于S7-200 的恒压供水控制系统设计》介绍了一种采用S7-200 PLC 作为控制核心的恒压供水控制系统的设计方案. 该系统通过PT203阪变式压力传感变送器实时测定水流压力,经PID调节器调节后送入变频器进行变频调节,PLC根据变频器输出信号来控制恒压供水系统。 陈宏志（2003）在《变频恒压供水应用效果分析》简述农村集中供水工程中传统供水方式存在的问题以及应用变频技术进行改造的必要性, 并以两个实例说明变频恒压供水系统在农村集中供水工程中的应用效果, 最后指出应用变频技术应该注意的几个问题. 陈景文（2007）在《高层建筑变频恒压供水控制系统设计》根据管网和水泵的运行特性曲线, 阐明了供水系统的变频调速节能原理, 分析了变频恒压供水的原理及系统的组成结构.通过研究和比较，可采用变频器和PLC实现高层建筑的恒压供水. 对系统的软硬件设计进行了详细介绍. 周力（2005）在《基于PLC的变频恒压供水模糊控制系统设计》设计的变频恒压供水控制系统, 应用了模糊控制技术, 较好的克服了传统PID 控制中稳定性差、参数调整困难的问题，并提供了一种用PLC实现模糊控制的新方法?该系统取代了高塔或水泵直接加压供水方式, 提高了供水质量,
变频恒压供水毕业论文 目录 一、绪论……………………………………………….. 1.摘要……………………………………………………. 2．变频恒压供水系统组成简介.................... 二、设计思想及方案的确定..................... 三、变频恒压供水系统的组成................... 1.系统的组成................................... 2.主电路图及其分析.............................. 3.控制电路及其说明.............................. 4. 变频恒压供水系统硬件设计...................... 四、元器件的选择和主要参数计算……………………. 1.PLC选型………………………………………………… 2.变频器的选型…………………………………………… 3. PLC、变频器及电路要求……………………………… 五、系统电路工作原理及分析…………………………… 六、元器件明细表………………………………………… 七、系统总原理图及程序图……………………………… 八、心得体会……………………………………………… 九、参考文献………………………………………………
一、绪论 1 摘要： 随着经济的发展，人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高；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本论文分析变频恒压供水的原理及系统的组成结构，提出控制方案，通过本论文采用变频器和PLC实现恒压供水和数据传输，然后用数字PID对系统中的恒压控制进行设计。最后对系统的软硬件设计进行了详细的介绍。并对系统采取的可靠性措施进行了说明。 小区变频恒压供水系统已在国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可靠性，并且节省了人力，带来很好的效益。 2．变频恒压供水系统组成简介 系统以抽水系统和加压系统两部分构成，抽水系统由一台功率70KW， 145A，扬程150米的深井泵构成。加压系统由三台功率30KW，65A，扬程100米的立式离心泵构成。整个系统采用通用变频器和PLC 及压力传感器等构成，以PID为控制算法，有PLC控制变频与工频切换，使四台泵以先起后停的循环工作方式，实现闭环自动调整恒压供水。 二、设计思想及方案的确定 在变频调速恒压供水系统中用水量是随用户多少及用水量多少而变化，因此根据最大估算用水量加入定量的泵加入控制，定量泵的运
文献综述 前言 本人毕业设计的论题为《高楼恒压供水自动化系统》，随着我国社会经济的发展，城市建设发展十分迅速，同时也对基础设施建设提出了更高的要求。城市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、经济性直接影响到用户的正常工作和生活。随着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。这些文献给与本文很大的参考价值。本文主要查阅进几年有关高楼供水自动化系统的文献期刊。
随着变频调速技术的发展和人们节能意识的不断增强，变频恒压供水系统的节能特性使得其越来越广泛用于工厂、住宅、高层建筑的生活及消防。变频恒压供水系统是由PLC、传感器、变频器及水泵机组组成闭环控制系统。变频器、PLC 是恒压供水系统控制的核心部件。 汤跃和尚亚（2007）在《变频调速恒压与变压供水的能耗分析》研究了恒压和变压两种供水方式的能耗.采用图示法对比了水泵全速、恒压和变压运行的能耗差别,分析了管网特性的静扬程随水泵工况变化的关系. 胡赤兵和桑瑞鹏（2005）在《利用PLC实现泵站变频恒压供水控制系统》结合某大型小区新建泵站利用PLC设计了变频恒压供水控制系统.介绍了基于PC 的变频恒压供水系统的构成和工作原理,针对泵站计算机控制系统中实际问题介绍了利用MSComm6.0函数实现西门子S7-300系列PLC与上位机的通信。 王晓瑜（2011）在《基于PLC和HMI的变频恒压供水系统设计》介绍用三菱FX2N PLC、变频器和人机界面,设计桓压供水控制系统.分析系统的控制原理,设计系统流程图及软件程序.实践结果证明,系统运行稳定,可靠性好,实现住宅恒压供水和节能的环保要求. 朱本坤（2008）在《基于S7-200的恒压供水控制系统设计》介绍了一种采用S7-200 PLC作为控制核心的恒压供水控制系统的设计方案.该系统通过PT203B应变式压力传感变送器实时测定水流压力,经PID调节器调节后送入变频器进行变频调节,PLC根据变频器输出信号来控制恒压供水系统。 陈宏志（2003）在《变频恒压供水应用效果分析》简述农村集中供水工程中传统供水方式存在的问题以及应用变频技术进行改造的必要性,并以两个实例说明变频恒压供水系统在农村集中供水工程中的应用效果,最后指出应用变频技术应该注意的几个问题. 陈景文(2007)在《高层建筑变频恒压供水控制系统设计》根据管网和水泵的运行特性曲线,阐明了供水系统的变频调速节能原理,分析了变频恒压供水的原理及系统的组成结构.通过研究和比较,可采用变频器和PLC实现高层建筑的恒压供水.对系统的软硬件设计进行了详细介绍. 周力（2005）在《基于PLC的变频恒压供水模糊控制系统设计》设计的变频恒压供水控制系统,应用了模糊控制技术,较好的克服了传统PID控制中稳定性差、参数调整困难的问题,并提供了一种用PLC实现模糊控制的新方法.该系统取代了高塔或水泵直接加压供水方式,提高了供水质量,
长春科技学院 毕业设计（论文）开题报告 题目：PLC控制的恒压供水系统学院： 专业： 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 填表日期：
一、选题依据及意义 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,而且意义深远。 近十年来，变频技术的应用在我国有很大的发展，并取得了良好的效果。可以说，变频技术已为大多数用户所接受。但是，不能不指出，我国在变频技术的应用方面，与发达国家的水平尚有很大差距。目前，我国在用的交流电动机使用变频调速运行的仅6%左右，而工业发达国家已达60% － 70%；日本在风机、水泵上变频调速的采用率已达10%，而我国还不足0.01%；在日本，空调器的70%采用了变频调速，而我国才刚刚起步。从这个现实出发，变频技术尚有很大的发展空间。 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。恒压供水调速系统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。 二、国内外发展情况(文献综述) 随着变频器的问世，变频调速技术在以工频交流电为主的用电场合得到了广泛的应用，其中变频恒压供水便是在变频调速领域中典型的应用。以前，国外生产的变频器主要用来控制频率、控制电机的启停、控制电机正反转和转速调节以及各种保护功能。在变频恒压供水系统中，变频器是通过可编程序控制器控制，作为控制机构和系统执行机构之间的中间环节，为保证水管内水压恒定，满足不同时间段供水量大小的需求，需在变频器外部提供压力传感器和压力控制器，对水压进行闭环控制。目前我们国内有很多公司也在做变频恒压供水的工程，可是大部分采用国外的变频器控制水泵的转速，有的采用单片机及相应的软件予以实现；有的采用可编程控制器（PLC）及相应的软件予以实现。但在系统的稳定性能、动态性能、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
文献综述 一、引言 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。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、起制动控制、起制动控制、压频比控制及各种保护功能。应用在变频恒压供水系统中，变频器仅作为执行机构，为了满足供水量大小需求不同时，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。从查阅的资料的情况来看，国外的恒压供水工程在设计时都采用一台变频器只带一台水泵机组的方式，几乎没有用一台变频器拖动多台水泵机组运行的情况，因而投资成本高。随着变频技术的发展和变频恒压供水系统的稳定性、可靠性以及自动化程度高等方面的优点以及显著的节能效果被大家发现和认可后，国外许多生产变频器的厂家开始重视并推出具有恒压供水功能的变频器，像日本Samco公司，就推出了恒压供水基板，备“变频泵固定方式”，“变频泵循环方式”两种模式。它将PID调节器和PLC可编程控制器等硬件集成在变频器控制基板上，通过设置指令代码实现PLC和PID等电控系统的功能，只要搭载配套的恒压供水单元，便可直接控制多个内置的电磁接触器工作，可构成最多7台电机(泵)的供水系统。这类设备虽微化了电路结构，降低了设备成本，但其输出接口的扩展功能缺乏灵活性，系统的动态性能和稳定性不高，与别的监控系统(如BA系统)和组态软件难以实现数据通信，并且限制了带负载的容量，因此在实际使用时其范围将会受到限制。 二、恒压供水国内外状况 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(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(森兰变频器)也推出了恒压供水专用变频器(5.5kw~22kw) ,无需外接PLC和PID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)的变频恒压供水系统的水压闭环控制研究得不够。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。 市场的大量需求，随着工业自动化程度的不断提高和能源全球性短缺，变频器越来越广泛地应用在机械、纺织、化工、造纸、冶金、食品等各个行业，并取得显著的经济效益。尤其在水泵、风机方面的应用，取得了显著的节能效果。功率器件的发展近年来高电压大电流的SCR, GTO, IGBT, IGC等器件的生产以及并联、串联技术的发展应用，使高电压、大功率变频器产品的生产及应用成为现实。控制理论和微电子技术的发展，矢量控制、磁通控制、转矩控制、模糊控制等新
本科生毕业设计(论文)文献综述 设计(论文)题目PLC恒压供水系统的设计 作者所在系别机械工程系 作者所在专业测控技术与仪器 作者所在班级B08121 作者姓名庄海全 作者学号20084012108 指导教师姓名赵保亚 指导教师职称讲师 完成时间2012 年 2 月 北华航天工业学院教务处制
说明 1．根据学校《毕业设计(论文)工作暂行规定》，学生必须撰写毕业设计(论文)文献综述。文献综述作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。 2．文献综述应在指导教师指导下，由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成，由指导教师签署意见并经所在专业教研室审查。 3．文献综述各项内容要实事求是，文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。 4．学生撰写文献综述，阅读的主要参考文献应在10篇以上（土建类专业文献篇数可酌减），其中外文资料应占一定比例。本学科的基础和专业课教材一般不应列为参考资料。 5．文献综述的撰写格式按毕业设计(论文)撰写规范的要求，字数在2000字左右。文献综述应与开题报告同时提交。
毕业设计（论文）文献综述 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。 为实现恒压供水，采用 PLC 为主控器，变频器为执行机构，然后用数字PID对系统中的恒压控制进行设计，并完成交频恒压供水系统的硬件和软件的设计。 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。 关键词:恒压供水，PLC 控制,变频器，PID
山东淄博职业学院毕业设计论文纸 装订线 变频恒压供水毕业设计(论文) 摘要 随着社会市场经济的不断发展，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。 首先，介绍了当前国内外恒压供水系统的发展情况，并提出不同的控制方案，通过研究和比较，详细说明了恒压供水系统的工作原理。本文采用变频器和PLC实现恒压供水和数据传输，然后用数字PID对系统中的恒压控制进行设计。 其次，详细陈述了基于PLC变频恒压供水系统工程的方案设计，包括系统的硬件和软件设计，并对系统采取了可靠性措施进行了说明。 最后，结合MCGS组态软件对所设计的电路和程序进行了仿真、调试。 结果表明，所设计的硬件电路及程序运行可靠，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，能够满足用户恒压供水的要求。 关键词：变频器，恒压供水，PLC，MCGS，压力传感器
Abstract With 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. So 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. Firstly, this paper introduces the current situation of constant pressure water supply system, and puts forward the development situation of different control scheme, through research and comparison, detailed descriptions of constant pressure water supply system principle of work. This paper adopts inverter and PLC constant pressure water supply and data transmission, then use digital PID on system of constant pressure control design. Secondly, a detailed statement based on PLC frequency constant pressure water supply system engineering design, including the system hardware and software design of the system adopted reliability measures are presented. Finally, combined the MCGS software to design the circuit and procedures are simulated, debugging. Results show that the design of hardware circuit and program reliable operation, has greatly improved the quality of water supply, and save the human, has the obvious economic benefits and social benefits, and can satisfy the requirements of users constant pressure water supply. Key Words:VF speed; constant pressure water supply;PLC;MCGS;Pressure sensor
文献综述 电气工程及自动化 变频恒压供水技术 摘要：变频恒压供水技术在供水行业中广泛应用，本文介绍了其原理构成，PID控制系统，PLC技术、变频器的构成和选型，通过文献资料全面了解了变频恒压供水技术的实施过程，以此为构建楼宇恒压供水控制系统积累足够的理论基础和数据收集。 关键词：PID;变频器；PLC 1 前言 随着我国社会经济的发展，对水、电、消防、智能化等基础供应配套要求也越来越高。恒压供水技术以其节能、安全、供水高品质等优点，在供水行业得到了广泛应用。恒压供水调速系统实现水泵电动机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，恒压供水对水泵、电机也起到了很好的保护作用和有效地节约了电能的消耗。结合使用可编程控制器，可实现循环变频，电机软启动，具有短路保护、过流保护功能，工作稳定可靠延长了设备的使用寿命。 鉴于此，集变频技术、电气技术、现代控制技术于一体的PLC变频恒压供水系统得到了广泛的关注。该系统通过调节电动机的转速和泵数来适应水量和水压的变化，使水泵始终工作在高效区并保证供水系统的稳定性和可靠性，同时系统具有良好的节能性，这在资源日益紧缺的今天尤为重要，所以研究设计该系统，对于提高企业经济效益、人民的生活水平以及降低能耗等方面具有重要的现实意义。 2 变频恒压供水系统 长期以来传统的区域、楼宇供水系统都是由市政管网经过二次加压和水塔或天面水池来满足用户对供水压力的要求。在这种供水系统中加压泵通常是用最不利用水点的水压要求来确定相应的设计，然后泵组根据流量变化情况来选配，并确定水泵的运行方式。由于小区用水有着季节和时段的明显变化，日常供水运行控制就常采用水泵的运行方式调整加上出口阀开度调节供水的水量水压，大量能量消耗在出口阀而浪费，而且存在着水池“二次污染”的问题[1]。 从目前的供水行业调查结果表明，变频调速是一项有效的节能降耗技术，其节电率很高，
恒压供水设计文献综述 随着社会经济的迅速发展，水对人民生活与工业生产的影响日益加强，人民对供水的质量和供水系统可靠性的要求不断提高。把先进的自动化技术、控制技术、通讯及网络技术等应用到供水领域，成为对供水系统的新要求。 恒压供水系统对于某些工业或特殊用户是非常重要的。例如在某些生产过程中，若自来水供水因故压力不足或短时断水，可能影响产品质量，严重时使产品报废和设备损坏。又如发生火灾时，若供水压力不足或或无水供应，不能迅速灭火，可能引起重大经济损失和人员伤亡。所以，某些用水区采用恒压供水系统，具有较大的经济和社会意义。 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，同时有可能使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。 在传统的城市生活用水供水系统中，主要的供水方式是拖动水泵的电机以恒定转速运转，而供水需求的变化主要通过调节供水管道上的阀门来调节的供水方式。这种供水方式有以下问题: 在一天中的不同时间段，生活用水的需求量变化比较大。在用水低峰时，电机仍然以和用水高峰时同样的、恒定的转速运转，浪费了电能；在用水低峰时，管网压力较大，由于管道泄漏、公厕用水等造成水资源浪费严重；用水高峰时，由于管道流量的增大，有可能造成管网压力不足，而使得高层用户出现断水或水压不足的情况。 传统供水方式中，除了上述这种主要供水方式外，还存在以下供水方式：水箱/水塔供水:供水系统采用水箱或水塔，又称为重力供水。该方式供水压力比较恒定，且有贮水。但它是由位置高度形成的压力来进行供水的，为此，需要建造水塔或将水箱置于建筑物的顶部。即使如此，在大型建筑物种还常常不能满足最不利供水点的供水要求，且难于满足不断增长的供水需求。同时，由于在建筑物顶部形成很大的负重，所以增加了结构面积，也妨碍了美观。 气压供水:气压供水系统不用在建筑物顶部设置水箱，也不用单独建筑水塔，仅在地表合适的位置设置压力罐即可实现对水管儿管网的加压。其优点是灵活性大、建设快、不妨碍美观，且可以通过改变压力罐的压力来满足不断增加的供水需求。但缺点是需要压力罐，其体积大、投资大，又因其压力变化快、运行效率低，因此电能消耗大，运行费用高。 随着电力技术的发展，变频调速技术的日臻完善，以变频调速为核心的智能供水控制系统取代了以往高位水箱和压力罐等供水设备，起动平稳，起动电流可限制在额定电流以内，从而避免了起动时对电网的冲击。由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵和阀门等东西的使用寿命；可以消除起动和停机时的水锤效应。其稳定安全的运行性能、简单方便的操作方式、以及齐全周到的功能，将使供水实现节水、节电、节省人力，最终达到高效率的运行目的具育重要的现实意义。
文献综述 电气工程及自动化 基于PLC恒压供水系统的发展现状 摘要:利用PLC和变频调速技术能更有效的实现变频调速。现今，采用最多的供水方式便是PLC 与变频器控制的恒压供水系统。变频恒压供水是通过改变水泵电机的供电频率，调节水泵转速，控制实际供水压力与设定压力一致，保证在用水量变化时供水量也随之变化，实现供水量与用水量的匹配，利用水泵节能，能有效的利用能源，节约资源。 关键词：PLC；变频器；恒压供水系统；PID 1前言 水是生产生活中不可缺少的重要组成部分, 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。饮水工程对于每个人来说都是非常要的,然而,作为饮水工程中最重要的供水这一环目前却存在着很多问题,传统供水方式己经不能满足当前社会的发展和需求。要解决生产过程中能耗高的问题,除其它相关的技术问题需要改进外,变频调速技术已成为节能及提高产品质量的有效措施,其重要性日益得到了国家的重视,在国内推广变调速技术有着非常重大的现实意义和巨大的经济价值及社会价值[1]。 2 相关技术概况 2.1 PLC技术概况 可编程控制器（PLC）是以微处理器为核心的工业控制装置。它将传统的继电器控制系统与计算机技术结合在一起，具有可靠性高、灵活通用、易于编程、使用方便等特点，近年来在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到普通应用，越来越多的工厂设备采用PLC、变频器、人机界面等自动化器件来控制，使设备自动化程度越来越高[2]。 2.2 变频调速技术概况 变频恒压供水系统的供水部分主要由水泵、电动机、管道和阀门等构成。通常由鼠笼式异步电动机驱动水泵旋转来供水，并且把电机和水泵做成一体，通过变频器调节异步电机的转速，从而改变水泵的出水流量而实现恒压供水的。 异步电动机的变频调速是通过改变定子供电频率来改变同步转速而实现调速的。异步电机的转差率定义为:
丽水职业技术学院 机电信息分院 毕业设计 旭日小区恒压供水系统 学生学号：080XXXXX 学生姓名：XXXX 导师姓名：叶XX 班级机电0XXX 专业名称机电一体化技术提交日期 201X年X月XX日答辩日期 201X年X月XX日 201X年5月
丽职院机电信息分院毕业设计 摘要 随着经济的发展，人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高，现今能源的紧缺，利用先进的自动化技术、可编程控制技术、通讯技术和计算机技术，设计出高性能、高效率、能适应不同领域的可靠性高的恒压供水系统成为必然的趋势。 本论文从节约能源的角度出发，提出多种不同的控制方案，最后通过方案间的比较和针对现今社会的调查确定选用变频器与PLC实现恒压供水系统控制的方案。论文具体介绍恒压供水系统的控制原理及PLC控制系统，给出了PLC控制系统的硬件和软件设计。系统主要控制目标是泵站总管出水压力，在用户端的检测机构反馈数值与系统给定值进行比较，其差值经PID运算处理后发出控制指令，使变频器变频，调整运转电机数量或或改变电机运转速度，从而达到总管供水压力在给定的范围内。 关键字：变频调速、恒压供水、PLC、MCGS 1
旭日小区恒压供水系统设计 目录 第一章绪论 (3) 1.1城市供水的需求 (3) 1.2恒压供水系统设计的目的和意义 (3) 1.3设计的任务及要求 (3) 第二章系统的方案选择 (4) 2.1系统控制方案选择 (4) 2.2恒压供水系统 (4) 2.3变频调速节能原理 (5) 第三章系统控制回路设计 (5) 3.1主电路设计 (5) 3.2控制电路设计 (5) 3.3 其他回路设计 (6) 第四章元器件的选型 (6) 4.1.PLC选型 (6) 4.2变频器的选型 (6) 4.3模拟量模块的选择 (6) 4.4 压力变送器的选型 (6) 4.5触摸屏的选型 (7) 4.7原件表 (7) 第五章元气件的接线图 (8) 5.1 PLC接线图 (8) 5.2变频器接线图 (8) 5.3 模拟量模块接线图 (8) 第六章PLC控制及编程 (9) 6.1 PLC控制流程图 (9) 6.2 I/O地址分配表 (9) 6.3编程及程序介绍 (11) 第七章组态 (14) 7.1 MCGS组态 (14) 第八章总结 (16) 致谢 (17) 参考文献： (18) 附录1 恒压供水系统程序 (19) 附录2 电气原理图 (29) 2
开题报告 电气工程及其自动化 基于PLC的恒压供水系统 一、课题研究意义及现状 本课题主要研究变频技术在恒压供水系统中应用，并利用PLC设计完成恒压供水系统。 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给紧张,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, 而且意义深远。 传统供水方式占地面积大，水质易污染，基建投资多，而最主要的缺点是水压不能保持恒定，导致部分设备不能正常工作。供水方式的优劣直接影响了人们的生产生活,目前我国许多城市和生活小区的供水系统仍然采用传统的高位水塔或直接水泵加压供水方式。由于用水量具有很大的随机性,在用水高峰期水压不够,这种供水方式不能提供良好的供水质量,而且因扬程高电动机一直高速运转需要消耗大量的能量,电费占水费成本的近60%。随着电力电子技术的发展,变频技术也逐渐应用到供水系统中。 近十年来，变频技术的应用在我国有很大的发展，并取得了良好的效果。可以说，变频技术已为大多数用户所接受。变频调速恒压供水以其节能、安全、高品质的供水质量等优点，使我国供水技术装备水平从90年代初开始经历了一次飞跃。恒压供水调速系统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用水要求，是当今最先进、合理的节能型供水系统。特别是在实际应用中，变频供水技术得到了很大的发展。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。 在PLC发明后以其可靠性高，抗干扰能力强，PLC可以用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少到继电器控制系统的1/10~1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。将PLC和变频器有效的结合起来能更有效的实现变频调速。 因此，本课题研究PLC 与变频器控制结合的恒压供水系统，是通过改变水泵电机的供电频率，调节水泵转速，控制实际供水压力与设定压力一致，保证在用水量变化时供水量也随之变化，实现供水量与用水量的匹配，降低能源消耗和资源浪费，延长系统寿命、节约能源。变频恒压供水系统实现了供水系统的工况控制、调节和设备状态监控功能，将来还可以通过对更多现场数据的采集与
华东交通大学理工学院 本科生毕业设计（论文） 开题报告 题目：恒压供水控制系统设计 分院：机电分院 专业：机械设计制造及其自动化 班级：07机制3班 学号： 姓名： 指导教师： 填表日期：2011 年 3 月 2 日
一、选题的依据及意义： 依据：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。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，此时会造成能量的浪费，同时还有可能造成水管爆裂和用水设备的损坏。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。且由于是二次供水，不能保证供水质的安全与可靠性。而恒压供水系统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。 意义：恒压供水系统对于某些工业或特殊用户是非常重要的。例如在某些生产过程中，若自来水供水因故压力不足或短时断水，可能影响产品质量，严重时使产品报废和设备损坏。又如发生火灾时，若供水压力不足或或无水供应，不能迅速灭火，可能引起重大经济损失和人员伤亡。而且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。所以，某些用水区采用恒压供水系统，具有较大的经济和社会意义。 二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）： 恒压供水是在变频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、起制动控制、压频比控制及各种保护功能。应用在变频恒压供水系统中，变频器仅作为执行机构，为了满足供水量大小需求不同时，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。 从查阅的资料的情况来看，国外的恒压供水工程在设计时都采用一台变频器只带一台水泵机组的方式，几乎没有用一台变频器拖动多台水泵机组运行的情况，因而投资成本高。随着变频技术的发展和变频恒压供水系统的稳定性、可靠性以及自动化程度高等方面的优点以及显著的节能效果被大家发现和认可后，国外许多生产变频器的厂家开始重视并推出具有恒压供水功能的变频器，像日本SAMC公司，就推出了恒压供水基板，备
英威腾CHF100系A列变频器，要求：PID恒压控制，压力保持2KG，用4-20mA电流反馈，控制线怎么接，参数如何设置 二线制接线：AI2、+24V, J16跳线到导流端子 参数设置： P0.01=1 (外部信号控制启动、停止，启动端子指令通道) P0.04=50 (上限频率) P0.05=10-20(下限频率) P0.07=6 (PID控制设定) P0.11=加速时间 P0.12=减速时间 电机参数电机功率额定电流等 P9.00=0 P9.01=40%（传感器压力量程0.6MPA） P9.02=1 P9.04=1.0KP(比例增益) P9.05＝o.5S(积分增益) (如果压力波动较大、适当调大) 适当调节比例增益和积分增益可调节压力变化的快慢
压力变送器选型要点： 1、变送器要测量什么样的压力：先确定系统中要确认测量压力的最大值，一般而言，需要选择一个具有比最大值还要大1.5倍左右的压力量程的变送器。这主要是在许多系统中，尤其是水压测量和加工处理中，有峰值和持续不规则的上下波动，这种瞬间的峰值能破坏压力传感器，持续的高压力值或稍微超出变送器的标定最大值会缩短传感器的寿命，然而，由于这样做会精度下降。于是，可以用一个缓冲器来降低压力毛刺，但这样会降低传感器的响应速度。所以在选择变送器时，要充分考虑压力范围，精度与其稳定性。 2、什么样的压力介质：我们要考虑的是压力变送器所测量的介质,黏性液体、泥浆会堵上压力接口，溶剂或有腐蚀性的物质会不会破坏变送吕中与这些介质直接接触的材料。以上这些因素将决定是否选择直接的隔离膜及直接与介质接触的材料。一般的压力变送器的接触介质部分的材质采用的是316不锈钢,如果你的介质对316不锈钢没有腐蚀性,那么基本上所有的压力变送器都适合你对介质压力的测量.如果你的介质对316不锈钢有腐蚀性，那么我们就要采用化学密封,这样不但起到可以测量介质的压力,也可以有效的阻止介质与压力变送器的接液部分的接触,从而起到保护压力变送器,延长了压力变送器的寿命. 3、变送器需要多大的精度：决定精度的有，非线性，迟滞性，机电商务网非重复性，温度、零点偏置刻度，温度的影响。但主要由非线性，迟滞性，非重复性，精度越高，价格也就越高。每一种电子式的测量计都会有精度误差的,但是由于各个国家所标的精度等级是不一样的,比如,中国和美国等国家标的精度是传感器在线性度最好的部分,也就是我们通常所说的测量范围的10%到90%之间的精度;而欧洲标的精度则是线性度最不好的部分,也就是我们通常所说的测量反的0到10%以及90%到100%之间的精度.如欧洲标的精度为1%,则在中国标的精度就为0.5%. 4、变送器的温度范围：通常一个变送器会标定两个温度范围，即正常操作的温度范围和温度可补偿的范围。正常操作温度范围是指变送器在工作状态下不被破坏的时候的温度范围，在超出温度补范围时，可能会达不到其应用的性能指标。温度补偿范围是一个比操作温度范围小的典型范围。在这个范围内工作，变送器肯定会达到其应有的性能指标。温度变从两方面影响着其输出，一是零点漂移；二是影响满量程输出。如：满量程的+/-X%/℃，读数的+/- X%/℃，在超出温度范围时满量程的+/-X%，在温度补偿范围内时读数的+/-X%，如果没有这些参数，会导至在使用中的不确定性。变送器输出的变化到度是由压力变化引起的，还是由温度变化引起的。温度影响是了解如何使用变送器时最复杂的一部分。 5、需要得到怎样的输出信号： mV 、V、 mA及频率输出数字输出，选择怎样的输出取决于多种因素，包括变送器与系统控制器或显示器间的距离，是否存在“噪声”或其他电子干扰信号。是否需要放大器，放大器的位置等。对于许多变送器和控制器间距离较短的OEM设备，采用mA输出的变送器最为经济而有效的解决方法，如果需要将输出信号放大，最好采用具有内置放大的变送器。对于远距离传输出或存在较强的电子干扰信号，最好采用mA级输出或频率输出。如果在RFI或EMI指标很高的环境中，除了要注意到要选择mA或频率输出外，还要考虑到特殊的保护或过滤器。(目前由于各种采集的需要,现在市场上压力变送器的输出信号