恒压变频供水系统的研究.doc

电气工程自动化论文


恒压变频供水系统的研究

摘要
随着电子技术、交流调速技术的不断完善和计算机技术的迅速发展，变频调速方法在恒压供水控制系统得以应用，这不仅大大提高了系统的自动化程度，而且也有效地减少了能源浪费。
本文首先根据管网和水泵的运行特性曲线，阐明了供水系统的变频调速节能原理。接着分析了变频恒压供水的原理及系统的组成结构。本文采用变频器和PLC实现恒压供水，采用AT89C51单片机系统模拟供水网络。采用PID控制算法对系统中的恒压控制器进行设计。最后对系统的软硬件设计进行了详细的介绍。
关键词
变频调速；恒压供水；PLC；PID控制

Abstract
With the development of electrical and AC motor control technology as well as computer technology，the frequency control technology has been applied in water supply system of constant pressure，which can not only boost the degree of automation but also reduce energy waste．
This paper explains water supply system’s energy-saving principle of pump variable frequency speed regulating according to characterisitic curve of running pipelines and water pump，analyzes the structure of variable frequency regulating constant pressure water supply．In this paper，the executing agency is the programmable logic controller（PLC） and the frequency converter． AT89C51 has been applied in order to simulate the water supply network．Proportion integration derivative （PID） has been applied in order to design the controller for constant pressure．By the end of this paper introduces the hardware and software of the system．

 Key words
Variable frequency speed control；Constant pressure water supply；Programmable logic controller（PLC）；Proportion integration derivative（PID）
目  录
1．引言 1
2．恒压变频供水系统简介 1
2.1．供水系统的基本特性 1
2.2．变频调速原理 2
2.3．水泵调速运行的节能原理 3
3．恒压供水系统的理论分析及方案设计 5
3.1．供水压力和变频器输出频率的关系 5
3.2．恒压控制的理论分析 7
3.3．恒压变频供水系统的方案设计 9
3.3.1．恒压变频供水控制系统控制方案的设计 9
3.3.2．恒压变频供水系统的构成 9
3.3.3．恒压变频供水系统中加减泵的条件分析 10
4．恒压变频供水的PID控制 12
4.1．PID控制算法的一般形式 12
4.2．离散PID控制算法 14
4.3．OMROM PLC的PID控制指令 15
5．变频恒压供水系统的软硬件设计 17
5.1．系统的硬件组成 17
5.1.1．PLC的输入输出 17
5.1.2．变频器参数设置 17
5.2．被控对象的硬件设计 18
5.2.1．主控芯片 18
5.2.2．A/D转换电路 19
5.2.3．D/A转换电路 20
5.2.4．数码管显示电路 20
5.3．系统的软件设计 21
5.3.1．被控对象的软件设计 21
5.3.2．恒压变频供水系统的控制流程 22
6．系统仿真研究及调试 23
6.1．系统的仿真研究 23
6.2．系统调试 24
7．总结与展望 26
参考文献 27
致谢 28
附录一：被控对象原理图 29
附录二：系统接线图 30
附录三：被控对象程序 31
附录四：PLC程序 36