![点击分享此内容可以赚币 分享](/master/images/share_but.png)
基于PLC控制的物业供水系统.doc
《基于PLC控制的物业供水系统.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于PLC控制的物业供水系统.doc(30页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 第一章 绪论 1.1恒压供水产生的背景及意义随着社会的发展和进步,城市高层建筑的供水问题日益突出。一方面要求提高供水的质量,不要因为压力的波动而造成供水障碍;另一方面要求保证供水的可靠性和安全性,在发生火灾时能够可靠供水。针对这两方面的要求,新的供水方式应运而生,这就是PLC控制的恒压无塔供水系统。恒压供水保证了供水的质量,以PLC为主机的控制系统丰富了系统的控制功能,同时又提高了系统的可靠性。我国长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后,工业自动化程度低。主要表现在用水高峰期,水的供给量常常低于需求量,出现水压降低供不应求的现象;而在用水低峰期,水的供给量常
2、常高于需求量,出现水压升高供过于求的情况,此时会造成能量的浪费,同时还有可能造成水管爆裂和用水设备的损坏。传统调节供水压力的方式,多采用频繁启停电机的控制和水塔二次供水调节的方式,前者产生大量能耗的,而且对电网中其他负荷造成影响,设备不断启停会影响设备寿命;后者则需要大量的占地与投资。且由于是二次供水,不能保证供水质的安全与可靠性。而变频调速式的运行十分稳定可靠,没有频繁的启动现象,启动方式为软启动,设备运行十分平稳,避免了电气、机械冲击,也没有水塔供水所带来的二次污染的危险。由此可见,变频调速恒压供水系统具有供水安全、节约能源、节省钢材、节省占地、节省投资、调节能力大、运行稳定可靠的优势,具
3、有广阔的应用前景和明显的经济效益与社会。1.2国内外变频供水系统现状及应用范围变频恒压供水是在变频调速技术的发展之后逐渐发展起来的。目前国外的恒压供水系统变频器成熟可靠,恒压控制技术先进。国外变频供水系统在设计时主要采用一台变频器只带一台水泵机组的方式。这种方式运行安全可靠,变压方式更灵活。此方式的缺点必是电机数量和变频的数量一样多,投资成本高。目前国内有不少公司在从事进行变频恒压供水的研制推广,国产变频器主要采用进口元件组装或直接进口国外变频器,结合PLC 或PID调节器实现恒压供水,在小容量、控制要求低的变频供水领域,国产变频器发展较快,并以其成本低廉的优势占领了相当部分小容量变频恒压供水
4、市场。但在大功率大容量变频器上,国产变频器有待于进一步改进和完善。变频恒压供水系统在供水行业中的应用,按所使用的范围大致分为三类:(1) 小区供水(加压泵站)变频恒压供水系统这类变频供水系统主要用于包括工厂、小区供水、高层建筑供水、乡村加压站,特点是变频控制的电机功率小,一般在135kW以下,控制系统简单。由于这一范围的用户群十分庞大,所以是目前国内研究和推广最多的方式。(2) 国内中小型供水厂变频恒压供水系统这类变频供水系统主要用于中小供水厂或大中城市的辅助供水厂。这类变频器、电机功率在135kV320kW之间,电网电压通常为220V或380V。受中小水厂规模和经济条件限制,目前主要采用国产
5、通用的变频恒压供水变频器。(3) 大型供水厂的变频恒压供水系统这类变频供水系统用于大中城市的主力供水厂,特点是功率大(一般都大于320kW)、机组多、多数采用高压变频系统。这类系统一般变频器和控制器要求较高,多数采用了国外进口变频器和控制系统。目前,国内除了高压变频供水系统,多数变频供水系统均声称只要改变容量就可以通用于各种供水范围,但在实际运用中,不同供水环境对变频器的要求和控制方式是不一致的,大多数变频器并不能真正实现通用。所以在部分条件复杂的中小水厂,采用通用的恒压供水变频系统并不能完全满足实践要求,现部分中小水厂已认识到这一情况,并针对实际情况对变频恒压供水系统加以改进和完善。 第二章
6、 恒压供水设备的选择和论证2.1 恒压供水控制系统的基本控制策略采用电动机调速装置与可编程控制器(PLC)构成控制系统,进行优化控制泵组的调速运行,并自动调整泵组的运行台数,完成供水压力的闭环控制,在管网流量变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。系统的控制目标是泵站总管的出水压力,系统设定的给水压力值与反馈的总管压力实际值进行比较,其差值输入CPU运算处理后,发出控制指令,控制泵电动机的投运台数和运行变量泵电动机的转速,从而达到给水总管压力稳定在设定的压力值上。恒压供水就是利用变频器的PID或PI功能实现的工业过程的闭环控制。即将压力控制点测的压力信号直接输入到变频器中,由变频器将其与用户设
7、定的压力值进行比较,并通过变频器内置PID运算将结果转换为频率调节信号调整水泵电机的电源频率,从而实现控制水泵转速。供水系统选用原则水泵扬程应大于实际供水高度。水泵流量总和应大于实际最大供水量。2.2 恒压供水系统构成及控制要求本设计以三台泵组构成的生活/消防双恒压无塔供水泵站控制系统的实例。此供水泵站为双恒压供水系统,系统的构成示意图如图2-2所示。 2-2系统构成示意图 市网自来水用高低水位控制器EQ来控制注水阀YV1,自动把水注满蓄水水池,只要水位低于高水位,则自动往水池注水。水池的高低水位信号也直接送给PLC,作为高/低水位报警。为了保证供水的连续性,水位的上下限传感器高低相距距离较小
8、。生活用水和消防用水共享三台泵,平时电磁阀YV2处于断电状态,关闭消防管网。三台泵根据生活用水量的多少,按一定的控制逻辑运行,维持生活用水低恒压值。当有火灾发生时,电磁阀YV2通电,关闭生活用水管网,三台泵供消防用水使用,并维持消防用水的高恒压值。火灾结束后,三台泵再改为生活用水使用对三台泵生活/消防供水系统的基本要求是:(1)生活供水时,系统低恒压运行,消防供水时系统高恒压运行。(2)三台泵根据恒压的需要,采取先开先停的原则接入和退出。(3)在用水量小的情况下,如果一台泵连续运行时间超过3h,则要切换下一台泵,即系统具有倒泵功能,避免某一台泵工作时间过长。(4)三台泵在启动时都要有软启动功能
9、。(5)要有完善的报警功能。(6)对泵的操作要有手动控制功能,手动只在应急或检修时临时使用。2.3 水泵的工作原理及调节方式 1. 水泵的工作原理供水所用水泵主要是离心泵,普通离心泵如图2.3所示,叶轮安装在泵2内,并紧固在泵轴3上,泵轴由电机直接带动,泵壳中央有一液体吸入口4与吸入管5连接,液体经底阀6和吸入管进入泵内,泵壳上的液体排出口8与排出管9连接。在泵启动前,泵壳内灌满被输送的液体:启动后,叶轮由轴带动高速转动,叶片间的液体也必须随着转动。在离心力的作用下,液体从叶轮中心被抛向外缘并获得能量,以高速离开叶轮外缘进入泵壳。在蜗壳中,液体由于流道的逐渐扩大而减速,又将部分动能转变为静压能
10、,最后以较高的压力流入排出管道,送至需要场所。液体由叶轮中心流向外缘时,在叶轮中心形成了一定的真空,由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力,液体便被连续压入叶轮中。可见,只要叶轮不断地转动,液体便会不断地被吸入和排出。图2.3 离心泵结构示意图 2. 水泵的调节方式水泵的调速运行,是指水泵在运行中根据运行环境的需要,人为的改变运行工作状况点(简称工况点)的位置,使流量、扬程、轴功率等运行参数适应新的工作状况的需要。水泵的调节方式与节能的关系非常密切,过去普遍采用改变阀门或挡板开度的节流调节方式,即改变装置管网的特性曲线进行调节。大量的统计调查表明,一些在运行中需要进行调节的水泵,其能量浪费的
11、主要原因,往往是由于采用不合适的调节方式。因此,研究并设计它们的调节方式,是节能最有效的途径和关键所在。水泵的调节方式可分为恒速调节与变速调节。详细划分如下2.4 供水电机的搭配供水电机驱动离心泵运行,和离心泵共同组成了供水系统的整体,电机的配置主要以水泵供水负载来决定。电动机的功率应根据生产机械所需要的功率来选择,尽量使电动机在额定负载下运行。选择时应注意以下两点:(1) 如果电动机功率选得过小,就会出现“小马拉大车”现象,造成电动机长期过载,使其绝缘因发热而损坏,甚至电动机被烧毁。(2) 如果电动机功率选得过大,就会出现“小马拉小车”现象,其输出机械功率不能得到充分利用,功率因数和效率都不
12、高,不但对用户和电网不利,而且还会造成电能浪费。因此,要正确选择电动机的功率, 对恒定负载连续工作方式,如果知道负载的功率(生产机械轴上的功率)(kW),可按式(2.1)计算所需电动机的功率(kW): 式中,为生产机械的效率,为电动机的效率,即传动效率。按上式求出的功率,不一定与产品功率相同。因此,所选电动机的额定功率应等于或稍大于计算所得的功率。2.5 水泵的选定在小区供水时日常主供机组有三台,其中备用电机有一台,可以采用的变频方式有一拖二(即一台变频器带二台电机)、一拖三、一拖四的三种方式。从经济角度考虑,拖的电机较多,变频器和控制系统就会越复杂,成本也会较高一些。从国内目前成熟的变频器上
13、考虑,采用一拖三的低压变频器成本较低,技术也较成熟。因此如果能满足日常供水要求,采用一拖三的方式更适宜于日常水厂。在变频电机选择上,考虑日常水厂作为全城的辅助水厂,在每天夜间会停机并在启动点机后会有较长时间采用较小流量补水,这时采用小功率电机变频,电机功率相对会低一些,因此,从经济与实用角度,采用变频一拖三,带一台Y315160kw电机和两台Y280S75kw电机,其中备用电机既可以满足最大供水量要求,也可以解决小流量时电耗问题,是比较适宜的变频机泵的选择方案。 第三章 变频恒压供水控制硬件设计3.1 系统硬件选型在本系统中,水压的恒定是对水泵电动机进行变频调速和改变水泵的运行台数实现的。压力
14、传感器监测系统的压力,输出的模拟信号经A/D转换,转换后的数字信号送入PLC,PLC根据给定的压力设定值与实际检测值进行PID运算,并相应的输出大小适当的控制信号,该控制信号通过D/A转换成模拟信号送给变频器,对水泵电动机进行变频调速,达到控制管网恒压的目的。如果电动机转速无法进一步改变,则通过改变水泵的运行台数来稳定压力。根据控制要求和控制规模的大小,本系统选用三菱FX系列小型PLC作为系统的控制器,模拟量输入、输出模块选用FX2n4AD和FX2n2DA,变频器选用三菱的FRA500系列,压力传感器则选用TPTH503压力传感器。1. 系统的控制器- FX2n32MR 三菱FX2n系列属于F
15、X家族中高功能型的子系列,经过扩展适当的特殊功能模块并使用PID指令,完全可以满足对中等规模恒压供水系统死循环模拟量的控制要求。根据系统的控制规模和对I/O点数的要求,系统的控制器选择FX2n32MR(16点开关量输入,16点开关量输出)。2.系统的模拟量输入、输出模块 1. 模拟量输入模块FX2n4AD的功能FX2n4AD模拟量输入模块具有四个信道,可同时接收并处理4路模拟量输入信号,最大分辨率为12位。输入信号可以是-10+10V的电压信号(分辨率为5mV),也可以是420mA(分辨率为16uA)或-20+20mA(分辨率为20uA)的电流信号。2. 模拟量输出模块FX2n2DA的功能FX
16、2n2DA模拟量输出模块用来将12位数字信号转换成模拟量电压或电流输出。它具有2个仿真量输出通道。这两个通道都可以输出010VDC(分辨率2.5mV)、05VDC(分辨率1.25mV)的电压信号或420mA(分辨率为4uA)的电流信号。3.变频器FRA500FRA500系列在三菱变频器家族中属于多功能、通用型、重负载适用的变频器。其功率范围为0.4800KW,采用先进磁通向量控制方式,可实现在线自动调整功能,调速比可达1:120(0.560HZ)。随机带有一个简易操作面板。4.压力传感器TPT503根据我们的需要,考虑的小区的供水的可靠及稳定性并结合它所具有的特点,我选用PTH503压力传感器
17、。它采用全不锈钢封焊结构,具有良好的防潮能力及优异的介质兼容性。输出信号: 420mA(二线制)、05V、15V、010V(三线制) 供电电压: 24DCV(936DCV)。广泛用于工业设备、水利、化工、医疗、电力、空调、金刚石压机、冶金、车辆制动、楼宇供水等压力测量与控制,具有高精度、高稳定性、量程范围宽等优点。如图所示PTH503压力传感器此类传感器通常也称为:油压传感器,油压变送器,液压传感器,液压变送器,风压传感器,风压变送器,气压传感器,气压变送器,应变式压力传感器,应变式压力变送器,正负压力传感器,管道压力传感器,管道压力变送器等。3.2系统电路设计系统的电气控制系统原理图主要包括
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 PLC 控制 物业 供水系统
![提示](https://www.zixin.com.cn/images/bang_tan.gif)
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【w****g】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【w****g】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。