恒压供水的毕业设计(编辑修改稿)

恒压供水的毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

:CPU221, CPU222, CPU224, CPU224XP, CPU226。 在本论文中采用的是 CPU224 0 (2) PLC 的工作原理 PLC 是采用“顺序扫描 ，不断循环”的方式进行工作的。 即在 PLC 运行时， CPU 根据用户按控制要求编制好的并存于用户存储器中的程序，按指令序号或地址号作周期性循环扫描，如果没有跳转指令，则从第一条指令开始逐条执行用户程序，直到程序结束。 然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。 在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采集和对输出状态的刷新等工作。 PLC 的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。 PLC 的输入采样阶段 :首先用扫描的方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，然后将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。 随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。 PLC 程序执行阶段 :PLC 按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经 相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。 输出刷新阶段 :当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式 (晶闸管、晶体管或断电器 )输出，驱动相应输出设备工作。 本课题的主要研究内容 本课题是选用一拖一，也就是一台变频器控制一台水泵的控制方式；所用设备主要有西门子公司生产的 S7200（ CPU224）的 PLC、变频器、交流接触器电机泵、压力传感器、超声波传感器、管道、触摸屏和导线若干它们组成一个闭环回路。 各器件组成部分的原理，西门子 S7200PLC 的各个接线的。 本回路中，当水压和液面达到指定值后，通过压力传感器和超声波传感器反应，并由变频器控制电泵机来达到恒压控制和恒定液面控制。 第三章 变频恒压供水系统的理论分析 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 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，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 [5]。 123468791 051 叶 轮 2 泵 壳 3 泵 轴4 吸 入 口 5 吸 入 管6 单 顶 底 阀 7 滤 网8 排 出 口 9 输 出 管1 0 调 节 阀 图 离心泵结构 示意图 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 ) 1p （ kW），可按式 ()计算所需电动机的功率 [6]P (kW)：  1 1 2/pp  () 式中， 1 为生产机械的效率， 2 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。 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 [6]： 水泵的调节方式调压调速异步电机转子串电阻调速异步电机的变极调速异步电机的串极调速变频调速液力耦合器的变速调节油膜转差离合器的变速调节电磁转差离合器的变速调节改变传动装置改变原动机的转速节流调节混流式 ， 轴流式泵的动叶调节改变泵的运行台数调节恒速调节变速调节 恒压供水系统的能耗分析 在供水系统中，最根本的控制对象是流量。 因此，要讨论节能问题，必须从考察调节流量的方法入手。 常见的方法有阀门控制法和转速控制法两种。 供水系统中对水压流量的控制，传统上采用阀门调节实现。 由于水泵的轴功率与转速的立方成正比，因此水泵用变频器来调节转速能实现压力或流量的自动控制，同时可获得大量节能。 闭环恒压供水系统正越来越多地取代高位水箱、水塔等设施及阀门调节。 (1) 阀门控制法：通过关小或开大阀门来调节流量，而转速保持不变。 阀门控制法的实质是水泵本身的供水能力不变，而是通过改变水路中的阻力大小来强行改变流量，以适应用户对流量的要求。 这时，管阻特性将随阀门开度的改变而改变，但是扬程特性不变。 如图 ，设用户所需流量 QX为额定流量的 60%(即 QX=60%QN)。 当通过关小阀门来实现时，管阻特性将改变为曲线③，而扬程特性则仍为曲线①，故供水系统的工作点移至 E点，这时，流量减小为 QE(=Qx)；扬程增加为 HE；供水功率 PC与面积 ODEJ成正比。 JKOGEN①②③④CQH阀 门 关 小阀 门 全 开转 速 下 降稳 定 转 速Q EQ ND A 图 (2) 恒压控制法：即通过改变水泵的转速来调节流量，而阀门开度保持不变，也称为转速控制法。 转速控制法的实质是通过改变水泵。