開題報告此次畢業設計設計題目為《基于PLC控制的恒壓供水系統》。課題背景選擇這個課題有它一定的社會背景，飲水工程對每個人來說都是非常重要的，供水系統也在現代工業中無處不在。然而，作為飲水工程中最重要的的供水這一環節目前卻存在著很多問題，傳統供水方式已經不能滿足當前社會的發展和需要。在對目前有的幾種傳統供水方式做比較后我們發現，它們各有優缺點如下：一、水塔。其基建投資大，占地多，維修不方便，水泵為硬啟動，啟動電流大，控制柜內觸點多易燒壞，若啟動頻繁，電機易燒，聯軸器易壞。其優點是控制方式簡單，短時維修或斷電可不挺水。二、氣壓罐。為了減少水泵啟動次數，停泵壓力往往比較高，致使水泵工作在低效階段，同時出水壓力無謂的增高，也使浪費加大。所以這種方式比水塔要費電，因水泵為硬啟動，聯軸器沖擊大，啟動電流大，觸點易燒壞。其優點是控制方式簡單，便于維修，當罐內儲滿時，允許短時不斷水維修，在用水量很小時，可以長時間不開泵。三、液力耦合器和電池滑差離合器調速的供水方式。這種方式漏油，發熱需冷卻，效率低，改造麻煩。但其價格低廉，結構簡單明了，維修較方便。四、單片機變頻調速供水系統。此系統也能作到變頻調速，自動化程度要優于前三種，但是系統開發周期較長，對操作員素質要求比較高，可靠性低，維修不方便，且不適于惡劣的工業環境。由上述我們可看出，傳統的供水系統浪費了很多水力資源、電力資源，效率低下，可靠性也較低，它們還有個共同的大缺點就是自動化程度不高，跟不上時代發展的需求，嚴重影響了居民的用水和工業系統中的用水。所以開發一種新型的自動化程度高、可靠性高、節能效果好的供水系統迫在眉睫。在小區建設普及特別是小高層建筑及高層建筑日益增多的今天，小區的供水問題成為住戶比較關心的問題，因為老百姓不再想過“住樓住樓用水發愁”的日子，所以變頻恒壓自動供水便提上了日程。目前在小區的建設中往往需要建設一個二次加壓供水泵房并采用變頻器實現恒壓自動供水。一般情況下，為保證小區的供水正常，在設計時往往設計成“一用兩備”三臺水泵，由一臺變頻器（附加ＰＩＤ調節器、單片機、ＰＬＣ等器件構成控制系統）拖動三臺水泵循環運轉。與空調水泵控制不同，恒壓供水自動控制系統通過壓力傳感器采集管網中的壓力并將其轉換成模擬信號進行變頻控制。這樣變頻恒壓水系統直接取代水塔、高位水箱及傳統的氣壓罐供水裝置，為局部加壓供水開辟了新的途徑。另外水泵耗電功率與電機轉速的三次方成正比關系，所以水泵調速運行的節能效果非常明顯，平均耗電量較通常供水方式節?。矗埃?。可編程控制器結合使用，可實現循環變頻，電機軟啟動，具有欠壓保護、過壓保護、短路保護、過流保護功能，工作穩定可靠，大大延長了設備的使用壽命。文獻綜述本次開題報告主要參閱的文獻資料有：《恒壓供水系統控制策略及其實現》浙江大學吳肖普等《基于PLC實現恒壓供水自動控制》天津職業大學李勤《專用變頻器在恒壓供水裝置中的應用》中國新型建材工業杭州設計研究院李勇偉《微型可編程控制器在水泵，風機控制中的應用》上?，F代建筑設計集團朱偉榮《變頻器在小區恒壓供水系統中的應用》安徽省淮北市恒康凈水設備長展洪勝本次任務：變頻恒壓供水PLC控制系統這個方案是我們最終選擇的設計方案，故在這里我們將只對其作介紹，并對此系統的優點進行詳盡的描述。在住宅小區水廠的管網系統中，由于管網是封閉的，泵站供水的流量是由用戶用水量決定的，泵站供水的壓力以滿足管網中壓力最不利點的壓力損失ΔP和流量Q之間存在著如下關系：ΔP=KQ2；式中K一為系數

設PL為壓力最不利點所需的最低壓力，則泵站出口總管壓力P應按下式關系供水，則可滿足用戶用水的要求壓力值，又有最佳的節能效果。

P=PL+ΔP=PL+KQ2因此供水系統的設定壓力應該根據流量的變化而不斷修正設定值，這種恒壓供水技術稱為變量恒壓供水，即供水系統最不利點的供水壓力為恒值而泵站出口總管壓力連續可調。典型的自動恒壓供水系統的結構框圖如圖所示；系統具有控制水泵出口總管壓力恒定、變流量供水功能，系統通過安裝在出水總管上的壓力傳感器、流量傳感器，實時將壓力、流量非電量信號轉換為電信號，輸入至可編程控制器(PLC)的輸入模塊，信號經CPU運算處理后與設定的信號進行比較運算，得出最佳的運行工況參數，由系統的輸出模塊輸出邏輯控制指令和變頻器的頻率設定值，控制泵站投運水泵的臺數及變量泵的運行工況，并實現對每臺水泵根據CPU指令實施軟啟動、軟切換及變頻運行。系統可根據用戶用水量的變化，自動確定泵組的水泵的循環運行，以提高系統的穩定性及供水的質量。

1運行特征以三臺水泵的恒壓供水系統為例，系統在自動運行方式下，可編程控制器控制變頻器軟啟動1#泵，此時1#泵進入變頻運行狀態，其轉速逐漸升高，當供水量Q<1/3Qmax時(Qmax為三臺水泵全部工頻運行時的最大流量)，可編程控制器CPU根據供水量的變化自動調節1#泵的運行轉速，以保證所需的供水壓力。當用水量Q在1／3Qmax<Q<2／3Qmax之間時，1#泵已不能滿足用戶所需的用水量，這時可編程控制器發出指令將1#泵轉為工頻運行，并軟啟動2#泵，使2#泵進入變頻運行工況，2#泵的運行轉速由用戶用水量決定，以保證供水系統最不利點所需的供水壓力。當外需供水量Q為2／3Qmax<Q<Qmax時，可編程控制器發出指令再將2#泵置于工頻運行狀態，同時軟啟動3#泵進入變頻運行工況，此時3#泵的運行轉速由用戶的用水量確定，以保證供水系統最不利點的供水壓力恒定。當外供水量減少至1/3Qmax<Q<2／3Qmax之間時，3#泵的轉速逐漸降至接近于零，此時可編程控制器發出1#泵退出運行指令。在3#泵退出運行后，3#泵的轉速逐漸升高，繼續處于變頻運行工況，其轉速仍由外供水量決定。當外供水量繼續減少至Q<1／3Qmax時，可編程控制器發出2#泵退出運行指令，此時3#泵仍處于變頻運行工況。當外供水量再增至1／3Qmax<Q<2／3Qmax之間時，3#泵轉為工頻運行狀態，可編程控制器發出1#泵軟啟動指令并使其進入變頻運行工況，如此往復循環以實現系統的恒壓供水。2系統經濟效益分析泵的變量功率N1、供水量Q1與泵轉速n1三者的關系如下式：

N1／Q1=(n1／n)3

Q1／Q=n1／n

式中Q一額定流量，Q1<Q

N一額定流量Q時的軸功率

n一水泵的額定轉速

因額定流量Q=100％時，n=100％，N=100％，若n1=90％n時Q1=90％Q，N1=72.9％N，即可節電27.1％。若n1=80％n時Q1=80％Q，N1=51.2％N，即可節電48.8％。3系統優點(1)恒壓供水技術因采用變頻器改變電動機電源頻率，而達到調節水泵轉速改變水泵出口壓力，比靠調節閥門的控制水泵出口壓力的方式，具有降低管道阻力大大減少截流損失的效能；(2)由于變量泵工作在變頻工況，在其出口流量小于額定流量時，泵轉速降低，減少了軸承的磨損和發熱，延長泵和電動機的機械使用壽命；(3)因實現恒壓自動控制，不需要操作人員頻繁操作，降低了人員的勞動強度，節省了人力；(4)水泵電動機采用軟啟動方式，按設定的加速時間加速，避免電動機啟動時的電流沖擊，對電網電壓造成波動的影響，同時也避免了電動機突然加速造成泵系統的喘振；(5)由于變量泵工作在變頻工作狀態，在其運行過程中其轉速是由外供水量決定的，故系統在運行過程中可節約可觀的電能，其經濟效益是十分明顯的。由于其節電效果明顯，所以系統具有收回投資快，而長期受益，其產生的社會效益也是非常巨大