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恒压供水论文参考文献：
摘 要：居民小区用水量呈现一定的规律,有用水高峰期和低峰期.在用水高峰期,水的供给量常低于居民需求,出现水压过低导致水供不应求的情况出现；在用水低峰期,供水量超过需求量,从而出现水压升高,不仅浪费水资源,同时有可能会出现管道压力过大引起爆裂和用水设备损坏的情况.为了解决这个问题,将PLC变频技术应用于供水系统.PLC变频恒压供水系统可以通过变频技术调节电机的转速,从而能够自动保持水管内的水压恒定,并且它还可以根据居民用水情况对其实行操作系数的自动调节,满足各楼层居民的日常用水,改变了以往高层水压上不来的情况.
关键词：PLC 变频 恒压 供水系统
一、变频恒压供水系统介绍
恒压供水是指用户端在任何时候,不管用水量的多少,都能保持供水管道中水压的基本恒定.恒压供水系统中,为了保持供水管道中的水压基本恒定,需要根据设定的供水管道压力和实际的管道压力的进行比较,得到的压力差经过PlD控制器计算和转换,得到变频器输出频率的变化值,从而调节水泵的转速,达到调节管道中水压的目的.最终使实际水压和设定水压相等.变频恒压供水系统的原理图如图1所示.
根据公式：n等于60f/p,在极对数p不变的情况下,同步转速n和电源频率f成正比.连续地改变供电电源频率,就可以平滑地调节电机的转速,被称之为变频调速.变频恒压供水系统实现水泵电机无级变速,根据用水量的变化自动调节系统的运行参数,达到维持恒定供水压力的目的.
根据流体力学的原理,水泵的流量和转速成正比,电动机轴上的消耗功率和转速的平方成正比.采用交流变频调速恒压供水.不仅可以保证供水水源稳定,又能有效减少电能的损耗.变频恒压供水首先节能是最主要的特点,平均可以节电20%-40%,实现了绿色用电.体积小配置灵活,自动化程度高.自动化水平高,可以实现无人值守,节约人力物力等优点.
研究已知包括官方*、水箱、水泵机组的被控对象可以看成一个纯滞后的一阶惯性环节.由于供水系统管道长、管径大,管网的充压比较慢,敌系统是一个大滞后系统,不宜直接采用PlD调节器进行控制,而应采用PLC参和控制的方式来实现对控制系统的调节.
本设计中的技术要求有：
（1）供水压力正常设定为0.5MPa,最大供水压力为0.6 MPa,最小供水压力为0.1 MPa,水压的波动不超过士1%.
（2）采用四个水泵供水,并能够完成自动和手动控制.
（3）水泵机组采用循环软启动工作方式；系统开始启动时,第一台水泵变频工作,当水压满足不了需求时,第一台工频运行,投入第二台变频运行,以此类推,直到第四台水泵启动；水泵停泵时,先停第一台正在工频工作的水泵,以此类推,再停在变频工作的水泵.
二、系统总体方案的设计
1.控制方案的选择
本设计采用交流变频调速恒压供水的控制方案.变频恒压供水有两种运行方式（1）补偿式运行方式（2）循环软启动运行方式.分析兩种运行方式的优缺点,最终本设计采用循环软启动的工作方式.
2.控制器的选择和控制系统的组成
本设计采用主-从控制结构,即上下级两级计算机控制.上位机采用PC机,下位机采用PLC.
变频恒压供水系统有水箱、管路、阀门和水泵机组、电气操作系统和各种传感器、仪表等所组成.其中水箱包括上位水箱和下位水箱；电器操作系统以PLC和变频器为核心,还包括小型断路器、交流接触器、热继电器、直流电源以及指示灯和主令电器等；传感器和仪表由温度传感器、压力变送器、电压变送器、电流变送器、功率变送器等组成.水泵机组有四台TLS40-200单级单吸式离心泵组成,这种水泵运行稳定、噪声小、便于维修.
①PLC的选择
根据本设计中的控制要求,估算本设计有20个开关量输入,输出,还有电压、电流、压力等10个模拟量输入,输出.通过计算可知,开关量和模拟量总共需要2706字节的存储空间,再考虑到程序存储空间和备用存储空间,估计本系统需5KB存储器容量.
根据输入,输出的点数和估算出的存储器容量,选择PLC型号和模块扩展.本设计选择西门子S7-200系列的PLC,主机为CPU224模块.该模块共有24个I/O点,13KB的存储器容量,另外还具有PID控制器,完全能满足系统的需求.
②变频器的选择
变频器实现对水泵机组转速控制,通过跟踪PlD控制器发出的控制信号来改变水泵的运行频率,从而实现对水泵转速的改变.本设计采用西门子MM440矢量型变频器.变频器采用循环工作方式.
③变送器和执行机构的选择
压力变送器型号EHT-13-2、流量变送器型号LW-25、温度变送器型号JWSL-3AT；上述变送器完成对信号和检测和变送.执行结构为电磁阀和流量阀.
3.软件系统设计
①模块化程序设计
程序包括主程序、定时采样子程序、PlD控制子程序、故障报警子程序等.其中主程序流程图如图2所示.
②控制周期的选择
根据设计要求,选择系统的采样周期为200ms,滤波周期和控制周期均为6.4s.
⑨PID参数自整定
S7-200系列的PLC控制器参数的整定由自整定的功能,可以实现PID控制参数的自整定.
三、结论
本设计中的变频恒压供水系统投入使用后,供水压力恒定,满足了各种设计要求.
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