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基于PLC的变频调速恒压供水系统设计与实现

熊建国  
【摘要】:社会经济的不断发展,带来的结果就是城市的不断扩展。而随着城市常驻人口的增多和人们生活水平的不断提高,人们对城市供水系统的质量、数量和稳定性要求也越来越高。相比之下,我国的一些中小城市的水厂,特别是一些老旧水厂的自动控制系统的性能落后,相应机组的控制还主要依靠人工操作来完成。这样就使得系统的控制过程比较繁琐,同时,手动控制难以对供水管网的压力和水位变化作出及时的相应。所以,为了保证对城市的供水,这些供水系统通常都是超压状态运行,不仅效率低下,同时也使得城市管网的曝损比较严重。在这种状况下,本文考虑到我国中小城市供水系统的状况,对基于PLC的变频调速恒压自动控制供水系统进行设计。 在所有的变频调速恒压供水系统中,对于单台水泵工作状况的调节,主要通过变频器对电源频率的改变来实现对电机转速的控制,进而实现对水泵性能曲线的改变。通过对水平工作状况能耗图的深入分析,可以发现,要利用变频调速来实现供水系统的恒压,在转速降低的情况下,流量跟水泵的转速成正比,而系统功率则以转速的3次方下降,跟传统供水方式中通过阀门来实现节流的方式相比,变频调速恒压系统的能量损耗更少,从而实现能量的节约。 在本文的控制系统中,所采用的编程软件主要为德国Simens公司的STEPMicro Win平台,对供水系统中用于压力控制的PID控制进行了详细设计,该PID控制器在设计上内置于PLC中。通过该控制器,能够实现对压力给定值和测量值的偏差进行处理,对变频器的输出电压和频率进行实时控制,通过对水泵电动机的转速的改变来对水泵的出水口流量进行调节,从而实现了对管网压力的自动调节,最终将管网压力稳定在预先设定的量值附近。此外,还根据软件工程理论中的设计规范对PLC平台进行系统分析和设计,制定了软件的具体功能需求,在此基础上,对整个系统的框架和界面进行了设计。 通过对整个系统的实际运行和调试,能够实现对供水过程的自动化控制,在此基础上还可以有效降低能耗,从而确保了供水系统在最佳的运行状态运行。系统具有安装维护方便、运行稳定、可靠、功能齐全、人机界面友好和使用方便的特点。


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