智能楼宇基于PLC和力控的变频恒压供水系统的设计

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安徽工业大学工商学院 毕业设计（论文）说明书

毕业设计(论文)任务书

课题名称

学 院 专业班级 姓 名 学 号

毕业设计（论文）的工作内容:

1、专业调查及查阅有关设计的资料； 2、学习运用计算机组态软件设计方法； 3、 熟悉变频器的工作原理；

4、 设计恒压供水的变频器调速系统； 5、 拟写论文准备毕业答辩。

起止时间：

智能楼宇变频恒压供水控制系统设计

工商学院 2008届自动化

2012 年 2 月 13 日至 2012 年 6 月 15 日共 18 周

指 导 教 师 签 字

系 主 任 签 字

院 长 签 字

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安徽工业大学工商学院 毕业设计（论文）说明书

摘 要

随着社会经济的迅速发展，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趋势。

本设计是针对居民生活用水/消防用水而设计的。由变频器、PLC及PID调节器组成控制系统，调节水泵的输出流量。电动机泵组由三台水泵并联而成，由变频器或工频电网供电，根据供水系统出口水压和流量来控制变频器电动机泵组之间的切换及速度，使系统运行在最合理的状态，保证按需供水。

本文介绍了采用PLC控制的变频调速供水系统，由PLC进行逻辑控制，由变频器进行压力调节。在经过PID运算，通过PLC控制变频与工频切换，实现闭环自动调节恒压供水。运用力控组态软件进行仿真模拟，运行结果表明，该系统具有压力稳定，结构简单，工作可靠等优点。

关键词：恒压供水；PLC；变频调速；监控组态

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安徽工业大学工商学院 毕业设计（论文）说明书

Abstract

With the rapid development of social economy, people on the quality of water supply and water supply system reliability requirements continue to increase, coupled with the current shortage of energy, the use of advanced automation technology, control technology and communication technology, the design of high performance, high energy-saving, can adapt to different areas of the constant pressure water supply system becomes an inevitable trend.

This design is for the residents living water/fire fighting design. From the frequency converter, PLC and PID regulator control system, for regulating the pump output flow. Motor pump group is composed of three pumps in parallel connection to form, or the frequency converter from the power supply, water supply systems based on export pressure and flow rate to control inverter motor pumps between switching and speed, so that the system is running in the most reasonable state, ensuring on-demand water supply.

This paper introduces the PLC control of frequency control water supply system, carried out by PLC logic control, by the frequency converter to regulate pressure. After the PID operation, through the PLC control of frequency conversion and power switch, to achieve closed-loop automatic control constant pressure water supply. Application of force control configuration software simulation, operation results show that the system has stable pressure, simple structure, reliable work, etc.

Key words: constant pressure water supply; PLC; inverter; control configuration

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目 录

1 2

绪论................................................................................................................................. 1 变频恒压供水系统的特点............................................................................................. 2 2.1 变频恒压供水系统特点 ...................................................................................... 2 3 系统的理论分析及方案的确定..................................................................................... 3

3.1 变频恒压供水系统理论分析 .............................................................................. 3

3.1.1 变频恒压控制的理论模型........................................................................ 3 3.2 变频恒压供水系统控制方案的确定............................................................... 3

3.2.1 供水系统的控制流程 ............................................................................... 3 3.2.2 供水系统中水泵切换条件分析 ............................................................... 5

4 变频恒压供水系统的硬件设计..................................................................................... 7

4.1 系统主要配置的选型....................................................................................... 7

4.1.1 水泵机组的选型 ....................................................................................... 7 4.1.2 PLC及其扩展模块的选型......................................................................... 7 4.1.3 PLC的选择................................................................................................. 9 4.1.4 CPU的选择............................................................................................... 10 4.1.5 压力变送器及数显仪的选型 ................................................................. 11 4.2 系统主电路分析及设计................................................................................. 11 5 变频恒压供水系统的软件设计................................................................................... 17

5.1 系统水泵运行状态及转换过程分析............................................................. 17 5.2 PLC程序设计方法的分析 ................................................................................. 18 5.3 PID调节器 ......................................................................................................... 20 5.4 PLC的控制程序 ................................................................................................. 23 6 力控监控组态软件....................................................................................................... 31

6.1 力控组态软件简介......................................................................................... 31

6.1.1 力控组态软件的组成 ............................................................................. 31 6.2 创建工程图画面............................................................................................. 32

6.2.1 建立界面 ................................................................................................. 32 6.2.2 定义I/O设备 ......................................................................................... 37 6.2.3 创建实时数据库 ..................................................................................... 38 6.3 制作动画连接................................................................................................. 40 6.4 运行................................................................................................................. 42 致 谢.............................................................................................................................. 43 参考文献.............................................................................................................................. 44

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1 绪论

本设计是以智能楼宇供水系统为控制对象，采用PLC和变频技术相结合技术，设计一套城市小区智能楼宇恒压供水系统，并引用计算机对供水系统进行远程监控和管理保证整个系统运行可靠，安全节能，获得最佳的运行工况。具体内容如下： 1）在对课题进行分析和研究的基础上，提出了系统的设计方案和思路，熟悉变频器的电路原理及应用。

2）能对水泵的机械特性设计变频调速，给出了恒压供水的理论模型及近似的数学模型；确定水泵的变频恒压供水系统的控制方案，给出了变频恒压供水的控制流程及工作原理；最后分析了在变频恒压供水中，水泵切换的条件。

3)论文就变频调速恒压供水控制系统的设计做了详细的分析和研究。从用户的需求入手确定合适的设备选型；详细分析全自动变频恒压运行方式水泵运行的各种工况及其转换过程，讨PLC的程序设计方法及程序执行特点，并在此基础上提出供水系统控制程序的功能模块和设计方案；在介绍PID调节原理的基础上，分析利用PID调节原理实现恒压供水的调节过程，给出PID参数设置方法；最后还提出了保障系统可靠性的一些措施。

4)能对恒压供水的变频调速系统进行设计监控系统。 设计（论文）的主要技术指标： a．变频器的的各种电路原理及应用。

b．能对水泵的机械特性设计变频调速。

c．能对水泵的恒压供水变频调速系统进行设计。 d．能对恒压供水的变频调速系统进行监控组态设计。

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