學院(部) 電子與控制工程學院
專業電氣工程及其自動化
班級 2011320401
學生姓名阿不都熱扎克·阿不都拉 _
學號 20113200137
06 月 23 日至 06 月 27 日共 1 周
指導教師(簽字
2023年 06 月 7 日
摘要3一、設計內容4
二、設計要求4
三、設計內容
1、方案的確定5
2、 變頻調速恆壓供水系統簡介及工作原理6
3、水幫浦的容量計算8
4、水幫浦/變頻器/plc的選擇9
5、變頻器引數設定10
6、pid控制器引數選擇10
7、plc外部接線圖的設計11
8、主電路的設計12
9、系統的工作原理12
四、設計圖紙13
五、操作使用說明書14
六、設計體會15
七、主要參考資料16
附錄一/附錄二17
附錄三18
附錄四19
摘要 隨著我國社會經濟的不斷發展，住房制度改革的不斷深入，人民生活水平的不斷提高，城區中各類小區建設發展十分迅速，同時也對小區的基礎設施建設提出了更高的要求。小區供水系統的建設是其中的乙個重要方面，供水的經濟性、可靠性、穩定性直接影響到小區住戶的正常生活與工作，也直接體現了小區物業水平的高低。傳統的恆速幫浦加壓供水、水塔高位水箱供水、氣壓罐供水燈供水方式普遍不通話程度的存在效率低、可靠性差、自動化不高等缺點，難以滿足當前經濟生活的需要。
**分析了採用變頻調速方式實現恆壓供水的工作機理，通過對pid模組的引數預置，利用遠傳壓力表的水壓反饋量，構成閉環調節系統，利用變頻器與水幫浦的配合作用實現恆壓供水且有效節能。
**論述了多種供水方案的合理性，同時也指出各種方案存在的問題，通過對比比較給出了比較適合該系統的方案——plc控制變頻恆壓供水。
關鍵字：恆壓供水變頻調速 plc
一、 設計內容
變頻器是一種新型技術，將變頻調速技術用於供水控制系統中，
具有高效節能、水壓恆定等優點。本課程設計是電氣工程及其自動化專業《交流調速》課程的實踐性環節，其主要目的是培養學生初步掌握交流調速系統的設計方法及理論知識的應用能力。本課程設計的基本任務是提高學生在調速系統設計方面的實踐技能，培養學生綜合運用知識，分析和解決實際問題的能力。
通過控制系統的設計，初步掌握交流變頻調速控制系統設計的方法。
二、 設計要求
一樓宇供水系統，正常供水量為20m3/小時，最大供水量30m3/小時，揚程60公尺。採用變頻調速技術組成一閉環調節系統，控制水幫浦的執行，保證使用者水壓恆定。當用水量增大或減小時，水幫浦電動機速度發生變化，改變流量，以保證水壓恆定。
具體要求如下：
1．設二台水幫浦。一台工作，一台備用。正常工作時，始終由一台水幫浦供水。當工作幫浦出現故障時，備用幫浦自投。
2. 二台幫浦可以互換。
3．給定壓力可調。壓力控制點設在水幫浦出口處。
4．具有自動、手動工作方式，各種保護、報警裝置。
採用omron cpm1a plc、富士變頻器完成設計。
三、 設計內容
相對於傳統的加壓供水方式，變頻恆壓供水系統的優點突出地體現在以下幾個方面：
（1）高效節能變頻恆壓供水系統的最顯著優點就是節約電能，節能量通常在1%～40%。從單台水幫浦的節能來看，流量越小，節能量越大。
（2）恆壓供水變頻恆壓供水系統實現了系統供水壓力穩定而流量可在大範圍內連續變化，從而可以保證使用者任何時候的用水壓力，不會出現在用水高峰期使用者的熱水器不能正常使用的情況。
（3）安全衛生系統實行閉環供水後，使用者的水全部由管道直接供給，取消了水塔、天面水池、氣壓罐等設施，避免了用水的「二次汙染」，取消了水池定期清理的工作。
（4）自動執行、管理簡便新型的變頻恆壓供水系統具各了過電流、過電壓、欠電壓、斷相、短路保護，瞬時停電保護，過載、失速保護，低液位保護，主幫浦定時輪換控制和密碼設定等功能，功能完善，全自動控制，自動執行，幫浦房不設崗位，只需派人定期檢查、保養。
（5）延長裝置壽命、保護電網穩定使用變頻器後，機幫浦的轉速不再是長期維持額定轉速執行，減少了機械磨損，降低了機幫浦故障率，而且主幫浦定時輪換控制功能自動定時輪換主幫浦執行，保證各幫浦磨損均勻且不鏽死，延長了機幫浦使用壽命。變頻器的無級調速執行，實現了機幫浦軟起動，避免了電動機開停時的大電流對電動機繞組和電網的衝擊，消除了水幫浦的水錘效應。
（6）占地少、投資**期短新型的變頻恆壓供水系統在水池上直接安裝立式幫浦，控制間只要安放一到兩個控制櫃，體積很小，整個系統占地非常小，可以節省投資，降低執行管理費，再加上變頻供水的節能優點，都決定了變頻恆壓供水系統的投資**期短，一般約2年。
但是變頻恆壓供水系統開發周期長，對操作人員的素質要求比較高，可靠性較低，維修不方便，且不適用於惡略的環境。
綜上所述，傳統的供水方式存在普遍不同程度的浪費水力、電力資源、效率低、可靠性低、自動化程度低等缺點，嚴重影響了居民用水。目前的供水方式朝高效節能，自動可靠的方向發展，plc變頻調速技術顯著的節能效果和穩定可靠的控制方式，在風能，水幫浦，空氣壓縮機，製冷壓縮機等高耗能裝置上廣泛應用，特別是居民用水的恆壓供水系統中，變頻調速系統節能效果尤為突出，其優越性在：一節能效果顯著；二是在開停機時能減小電流對電網的衝擊以及供水水壓對管網系統的衝擊；三是能減小水幫浦，電機自身的機械衝擊損耗。
所以本系統採用plc變頻恆壓供水系統。
（1）簡介
由plc控制變頻恆壓供水系統是一種十分靈活的供水系統，在較大的多台水幫浦供水系統中應用相當的普遍。
變頻調速恆壓供水系統的應用場合主要有：
a． 高層小區，城鄉居民小區，企事業單位等生活用水；
b． 各類工業需要恆壓控制的用水，冷卻水迴圈，熱力水網迴圈，鍋爐補水等；
c． **空調系統；
d． 來自水廠增壓供水系統；
e． 農田灌溉，汙水處理，人造噴泉；
f． 各種流體恆壓供水系統；
（2）工作原理
變頻恆壓供水系統主要是由plc、變頻器、pid調節器、壓力感測器、動力控制線路、2臺水幫浦以及各種電氣控制項等組成。使用者通過控制櫃面板上的指示燈、按鈕、轉換開關來了解系統執行狀況和控制系統的執行。
系統工作原理：通過安裝在出水管網上的壓力感測器，把出口壓力訊號變成4-20ma的標準訊號送入pid調節器，經運算與給定壓力引數進行比較，得出一調節引數，送給變頻器，由變頻器控制水幫浦的轉速，調節系統供水量，使供水系統管網中的壓力保持在給定壓力上。
當供水負載變化時，輸入電機的電壓和頻率也隨之變化，這樣就構成了以設定壓力為基準的閉環控制系統。通過plc實現變頻器的啟停、故障報警和備用幫浦自投。在手動狀態下，不再使用變頻器，直接手動啟停水幫浦。
（3）變頻恆壓供水系統原理框圖：
給定圖一變頻恆壓供水系統框圖
公式如下：n=q*h/367/g(0.6~0.85)
式中,n，軸功率，單位是千瓦（kw）
q，流量，單位是立方公尺每小時（m3/h）
h，揚程，單位是公尺(m)
367，是常數，是乙個固定值
g, 0.6~0.85，是水幫浦的效率，一般流量大的取大值，流量小的取小值；
假定g=0.6（經驗值，各品牌效率均不同）， n=30*60/367/0.6=8.18kw
水幫浦功率=軸功率*安全係數即p=n*k k在n不同時有不同的值。
p=k*n=1.23*8.18=10.06kw
一般水幫浦的功率有一些模數，從小到大有：1.1kw，2.
2kw，3kw，4kw，5.5kw，7.5kw，11kw，15kw，18.
5kw，22kw，30kw，37kw，45kw，55kw，75kw，90kw，110kw，132kw……
故選出的電機功率為：11kw。
4、水幫浦/變頻器/plc的選擇
水幫浦型號：is65-40-250a(流量：23.5m3/ h；揚程：70m；轉速：2900r/s)；
變頻器的型號為：frn11p11s-2je；
plc型號為：cp1l-l20dr-a20點cpu單元,ac100-220v12入，8點繼電器輸出。
斷路器選用dz47-63 d40a ， 熱繼電器選用jr36-40 20-32a的，接觸器選用cj20-40a的，電機的額定電流大約是22a左右。
變頻恆壓供水控制系統介紹
功能介紹 北京江河同輝水利水電裝置 該控制櫃採用智慧型模糊控制原理，使用變頻控制器對變頻器及水幫浦進行自動控制，實現恆壓無衝擊供水，具體功能及操作如下 一 功能及操作 1.現地常規手動執行功能 將控制櫃上的切換開關旋於 手動 位，按動相應幫浦的啟動 停止按鈕，該幫浦立即啟動執行或停止。此功能不受壓力...
長沙變頻恆壓供水控制器專家對變頻恆壓供水系統的簡介
技術引數 控制方式變頻控制 安裝場所室內 溫度環境 5 40 輸送液體清水 液體溫度 0 70 最高使用壓力 20 kg c 水幫浦立式 臥式多級離心幫浦 電源三相 220 380v 50hz 變頻恆壓供水控制器產品簡介 變頻恆壓供水控制器具有全自動化,多啟停方式,多控制方式,全數字智慧型化控制,故...
恆壓供水自動控制系統設計方案
設計方案 二0一三年一月 目錄一.專案概述1 二.系統結構2 三.電源櫃3 四.潛水幫浦控制櫃4 五.加壓幫浦控制櫃5 六.通訊櫃6 七.末端壓力監測系統7 八計算機管理系統8 一 專案概述 供水站附近有水井2口，安裝潛水幫浦2臺，水幫浦電機功率9.2kw，距離供水站控制室分別為 公尺 公尺。供水站...