高层水压的plc控制.doc

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I
滁州职业技术学院
毕业设计
课 题:高层水压的PLC控制
设计时间:2016年11月19日
系 别:机电工程系
班 级:14级机电2班
学 号:6
姓 名:
指导教师:
2016年11月19日
论文
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摘要
随着现代社会经济的高速发展,城市建设规模发展迅速,面对土地资源日益紧缺的现状,高层楼宇的建设具有很重要的意义。随着人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高,传统的供水系统已经难以满足高层楼宇的供水需求。在国际社会倡导节能降耗,发展低碳经济的背景下,利用先进的自动控制技术、检测与传感器技术以及通信技术,设计高性能、低能耗、能适应不同领域的恒压供水系统成为必然趋势。通过研究和比较本论文设计了一套高层楼宇基于PLC的变频恒压供水系统。
该系统是一种节能环保、系统稳定安全、使用维护方便的供水控制系统,主要由可编程控制器、变频器、水泵电机组、压力传感器等构成,实现楼宇供水的自动化控制。该系统能通过不同的反馈压力值,自行调整水泵输出水量,这既能节省传统的采用调节阀门开度而消耗在管道阻力和截流损失的能量,也节省由于恒速泵的频繁启停对管网系统的冲击能量和对电网电压造成波动的影响,避免了电动机突然加速造成泵系统的喘振,能够彻底消除水锤现象
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目录
摘要 II
第一章绪论 1
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第二章主电路图设计 5
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第三章变频恒压供水控制系统硬件设计 10
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第四章变频恒压供水控制系统研究 15
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第五章恒压供水系统软件设计 18
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第六章PLC选型 21
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PLC控制电路接线设计 22
第七章PLC梯形图 23
第八章指令语句表程序 30
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第九章设计心得 34
第十章参考文献 35
致谢 36
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第一章绪论

示在深入研究发展变频恒压供水技术之前,对于高层楼宇的供水系统设计,供水方式一般采用以下方式。
(1)恒速泵直接供水方式
在这种供水方式中,水泵直接从市政管网或蓄水池中抽水然后直接供给用户使用。在这种供水方式下水泵往往需要日夜不停的运转,以保证供水水压。但是这种供水方式虽然简单,投资成本低,但其能耗大,造成水资源的巨大浪费,供水质量很差,会严重影响市政公用管网压力的稳定性。由于其适应性差,目前将逐步面临淘汰。
(2)水塔的供水方式
这种供水方式首先是由水泵向水塔供水,再由水塔向用户供水。当水塔注满水后,水泵停止运转,但是水塔水位低于某一位置的时候水泵又将启动。因此水泵的工作状态是断续的。由于水泵始终是工作在高效区,其节电率与水塔容量、水泵额定流量、水泵开停比等有关。所以比前一种的供水方式节电。供水水压也比较稳定。但是这种供水方式基础设施建设投资大、占地面积大、存在能量的损失和二次污染问题。如果出现故障不能自行开停水泵,将造成能量的严重浪费和供水质量的严重下降。
(3)高位水箱供水方式
采用楼顶设高位水箱供水的方式,虽较为安全可靠,设备、技术等方面也较成熟。然而,在后期给水系统的运行、维护和管理过程中,此供水方式存在一些问题。存在水质的二次污染问题,同时屋顶高位水箱的有效容积也受建筑负荷限制。高位水箱的供水系统,虽实际是一个压力大致恒定的系统,这个压力就是水位的高度。而管道的阻力特性却是变化的,当水的用户多时(也即打开阀门,放水的支路多时),管道的阻力就相应减少,反之则阻力增大,大大降低了生活供水质量。
虽然高位水箱供水由于运行较为经济合理、适应性强而被广泛采用,目前国内大部分高层建筑均采用此方式供水,但此方式存在着投资大、占用面积大二次污染等缺点。
(4)气压罐供水方式
气压罐供水方式在工程主要用于消防供水。在消防工程中的用途主要用于调节水量可满足十分钟消防初期用水量,从而替代屋顶水箱、同时作为增压设施,以弥补高位水箱设置高度之不足、作为消防系统稳压用,启停稳压泵及启动消防泵并发出火警讯号用。上述三种用途有一共同点,即均需贮存满足规范要求的消防用水量。
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气压供水由于体积小、技术简单、不受高度限制等特点,近几年来己在高层建筑中采用,但由于此方式存在着调节量小、水泵启动频繁、对电器设备要求较高等缺点,因而使这种供水系统的发展受到限制。
(5)变频恒压供水方式
变频恒压供水系统是由压力传感器将压力信号转变为一定的电流或电压信号,在某压力下,当用水量增大时,管路压力下降,产生偏差,该信号被送入控制器进行处理,控制器产生一定的电信号控制变频器升频,水泵转速升高,供水增加,压力恢复。反之,用水量减少,工作机理同上所述。由于整个过程压力偏差较小,调节时间短,系统表现为恒压。
此系统随着变频器与PLC应用技术的不断推广,已经成为一种新型的供水系统。它在节能、保持水质、水压平稳性及操作的方便性和稳定的可靠性等方面大大优于传统的供水方式。它已经成为现代高楼供水的主要方式。。
电控设备
变频器
供水泵
自动/手动
PLC
控制信号
液位检测
工作报警指示
压力传感器
用户管网



通过对现有高层楼宇供水方式的分析和比较,可知变频恒压供水系统具有明显的优势,在供水质量及控制技术等各方面都有很好的先进性。其供水方式节约能源、节省占地、节约投资,调节能力大、系统运行稳定可靠,具有广阔的应用前景和明显的经济效益与社会效益。因此本设计中采用变频恒压供水系统方案作为对高层楼宇的供水方式。
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调节水罐
压力传感器
稳流补偿器
真空抑制器
手动蝶阀
水泵
止回阀
压力传感器
液位检测传感器
用户管网
市政水网进口
旁通管路

该系统是将水泵通过稳流调节罐直接串联在市政自来水公司的给水管网上,市政水管网的水直接进入调节罐,罐内的空气从真空消除器内排出,待水充满后,真空消除器自动关闭。当自来水管网能够满足用水压力及水量要求时,水泵机组不工作,实行市政管网直接供水;当自来水管网的压力不能满足用水要求时,出水管网上的压力变送器对水压进行采样,将压力信号转变对应的电信号,送入变频器或可编程控制器(PLC)经转换与用户给定的压力值进行比较算,将结果转变为控制变频器输出电源频率的频率调节信号,同时输出控制泵启停信号,通过调节运转泵电源频率,使用户管网的水压稳定于预先设定好的压力值,此时水泵充分得用了市政管网的余压,达到叠压恒压供水的目的。水泵供水时,若自来水管网的水量大于水泵流量,系统保持正常供水;用水高峰期时,若自来水管网水量小于水泵流量时,调节罐内的水作为补充水源仍能正常供水,此时,空气由真空消除器进入调节罐,消除了自来水管网的负压;而对出水管网,压力变送器继续对水压进行采样,用水高峰期过后,系统恢复正常的状态。若自来水管网停水而导致调节罐内的水位不断下降,液位探测器给出水泵停机信号以保护水泵机组。:
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PLC
设定压力
水泵电机
变频器
管网
用户
反馈压力
负压控制
负压反馈
负压检测

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第二章主电路图设计

在硬件系统设计中,整个系统主要由信号检测单元、控制单元、执行机构来组成。所采用的是一台变频器连接三台电动机,都具有变频和工频两种工作状态,每台电机都通过两个接触器与工频电源和变频器输出的电源相联;所选用的接触器都是依据电动机的容量适当的选择。

系统的主电路采用六个接触器的常开触点的闭合、断开来实现对电机的启动和关闭,。在主电路图中,KM1、KM12分别控制1号水泵的工频与变频运行,KM21、KM22分别控制2号水泵的工频与变频运行,KM31、。
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在系统中变频器主要是控制三台水泵电机的工频和变频运行状态,。

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