一、研究意义及背景：

当今社会，随着科学技术的不断发展，变频调速技术也在日趋完善，以变频调速为核心的智能供水控制系统逐步取代了以往高位水箱和压力罐等供水设备，电机的启动平稳，启动电流可以限制在额定电流以内，从而避免了启动时对电网的冲击；由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵和阀门等东西的使用寿命；另外水泵调速运行的节能效果非常明显。运行性能稳定安全，操作方式简单方便，功能齐全，实现节水、节电、节省人力，实现高效益运行是目前变频调速恒压供水的主要优点和特点。对于小区恒压供水系统的研究更贴近生活，因此具有更大的经济和现实意义，是一个非常值得研究的课题与方向^[1]。

二、研究现状:

为实现恒压供水，采用可编程控制器（PLC）为主控器，变频器为执行机构，完成变频恒压供水系统的硬件和软件的设计。实现管网压力的准确采集，自动调节某台水泵的转速和多台水泵的投入及退出，使管网主干管出口端的压力基本保持在一定的范围内。供水控制系统投入运行后，各项指标达到了设计要求，满足居民和工业用水的需要^[2]。基于PLC控制的新型变频恒压供水系统，整个供水系统的运行采用闭环变频恒压供水控制。该系统具有节能环保、简单实用、可靠性好、便于维护等特点，利用PLC与变频器结合，能够很好地解决恒压供水问题^[3]。在变频器PID控制在水厂恒压供水中的应用中,充分利用变频器的节能调压能力，以变频器内置PID控制算法为核心，以现代先进PLC网络技术为平台，实现水厂恒压供水智能远程监控，为水厂泵站的稳定、节能、安全运行奠定基础^[4]。

在基于PLC的变频恒压供水系统的设计中，为保证居民的可靠用水，并在一定程度上达到高效节能、经济实用的目的。采用PLC作为主控制器配合以变频器，设计了基于PLC的变频恒压供水系统。该系统采用增量式PID算法，通过对变频恒压供水进行理论分析，确定了相应的设计方案和控制策略。该系统不仅取代了水塔、高位水箱及传统的气压罐供水装置，且经济节能，保护功能齐全，工作稳定可靠，可在生产和生活中的的很多领域得到应用^[5]。用PLC与变频器控制的高楼恒压供水系统，采用PLC进行逻辑控制，变频器进行压力调节。PLC与变频器作为系统控制的核心部件，时刻跟踪管内压力与给定压力的偏差变化，经变频器内部PID运算，通过PLC控制变频与工频切换，自动控制水泵投入的台数和电机转速，实现闭环自动调节恒压变量供水，在保持恒压下，达到控制流量的目的^[6]。胡雪梅、徐荣政教授分析了城市供水系统传统控制方式存在的问题，阐述了变频调速控制原理，给出了变频恒压供水系统的设计实例。实践证明，变频调速能保持供水压力稳定，节能效果较理想，因此对供水系统的设计改造具有广阔的市场应用前景^[7]。

目前，为了解决目前供水系统中存在的电能、水资源浪费等问题，设计了一种基于PLC的变频恒压供水系统。系统以管网水压（或用户用水用量）为设定参数，通过控制变频器的输出频率和电压，从而自动调节水泵电机的转速，实现恒压供水的目的^[8]。基于PLC与变频器的恒压供水系统具有压力稳定、结构简单、工作可靠等特点，不仅满足了供水的要求，而且达到了节能的目的，刘海波教授还着重对其控制子程序进行讲述^[9]。针对传统双恒压无塔供水系统电机使用寿命较短的问题，设计出了一种新型的双恒压无塔供水系统。新型双恒压无塔供水系统采用可编程逻辑控制器(PLC)软启动器和变频控制技术，其软启动器能够实现平滑启动、对电机无冲击，可以延长电机寿命。实践结果表明，新型供水系统比传统供水系统更节能，节电率17%以上，而且还可能提高供水质量和供水可靠性^[10]。小区变频恒压供水系统，是一种基于PLC的住宅小区变频恒压供水系统，整个供水系统的运行采用闭环变频恒压供水控制。该系统具有节能环保、简单实用、可靠性好、便于维护等特点，利用PLC与变频器结合，能够很好地解决恒压供水问题。利用抄表系统和组态监控系统实现稳定的变偶您恒压供水控制流程^[11]。

随着我国经济建设的迅猛发展，在城市供水系统中，变频技术及其便捷的控制方式以及优秀的节能效果，可广泛的用于城市恒压供水系统中。根据实际需求量来改变水泵的转速从而改变供水量，保证供水稳定性^[12]。例如新型双恒压无塔供水系统采用PLC、软启动器和变频器控制技术，其软启动器能够实现平滑启动、对电机无冲击，可以延长电机寿命^[13]。结合恒压供水的系统特性，基于组态、触摸屏及PLC技术实现变频恒压供水系统设计与控制，可远程监控，也易于维护^[14]。变频恒压供水远程监控系统包括硬件和软件两部分，硬件部分有通讯模块与PLC进行通信获取供水系统的运行信息。软件设计中使用组态软件对变频恒压供水系统进行远程监控^[15]。

三、本课题拟开展工作：

首先将根据本课题研究内容进行调研、搜集资料、阅读文献，对整个环节及原理有个大致了解。接下来进行总体方案的设计。紧接着是硬件电路的设计及选型，选择恰当的硬件后进行控制程序的开发及调试。最后是触摸屏监控软件的开发及调试以及论文的撰写。

参考文献:

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[2]田亚娟,郭丽颖.变频恒压供水PLC控制系统的设计[J].计算技术与自动化.2010,(01),25-28.

[3]胡盘峰,陈慧敏.基于PLC的新型变频恒压供水系统设计[J].机械工程与自动化.2011,(02),141-143.

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