【正文】 統(tǒng)董小丹摘具體講述了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)與軟件的實(shí)現(xiàn)，并對(duì)系統(tǒng)采取的可靠性措施進(jìn)行了說(shuō)明。系統(tǒng)采用變頻調(diào)速方式自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速，保持供水壓力的恒定，在用水低谷時(shí)投入小流量泵，降低電能損耗。這里介紹一種由可編程控制器控制的變頻恒壓供水系統(tǒng)，它既能解決人工操作的繁雜勞動(dòng)和精神壓力，又能節(jié)約能源。該系統(tǒng)還設(shè)有多種保護(hù)功能，尤其是強(qiáng)電邏輯硬件互鎖功能，從而保證正常供水，且可以做到無(wú)人值守。變頻恒壓供水方式與過(guò)去的水塔或高位水箱以及氣壓供水方式相比，不論是設(shè)備的投資，運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、自動(dòng)化程度等方面都具有無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，而且具有顯著的節(jié)能效果。同時(shí)用于水泵轉(zhuǎn)速控制的變頻器也存在一定的滯后效應(yīng)。(五)、當(dāng)出現(xiàn)意外的情況(如突然停水、斷電、泵、變頻器或軟啟動(dòng)器故障等)時(shí)，系統(tǒng)能根據(jù)泵及變頻器或軟啟動(dòng)器的狀態(tài)，電網(wǎng)狀況及水源水位，管網(wǎng)壓力等工況點(diǎn)自動(dòng)進(jìn)行切換，保證管網(wǎng)內(nèi)壓力恒定。圖1二、工作原理 該系統(tǒng)具有手動(dòng)和自動(dòng)兩種運(yùn)行方式： ㈠手動(dòng)運(yùn)行方式 選擇此方式時(shí)，按啟動(dòng)按鈕泵或停止按鈕，可根據(jù)需要而分別啟停各水泵。若變頻器輸出頻率低于某一設(shè)定值（水泵出水頻率，一般為25Hz），而出水壓力仍高于設(shè)定壓力值時(shí)，PLC開(kāi)始計(jì)時(shí)，若在一定時(shí)間內(nèi)，出水壓力降低到設(shè)定壓力，PLC放棄計(jì)時(shí)，繼續(xù)變頻調(diào)速運(yùn)行；若在一定時(shí)間內(nèi)出水壓力仍高于設(shè)定壓力，根據(jù)先投先停的原則，PLC將停止正在運(yùn)行的水泵中運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的工頻泵，直至出水壓力達(dá)到設(shè)定值。在小流量水泵的選擇上，其功率一般是主水泵功率的1/4到1/6，揚(yáng)程和主泵相同。 當(dāng)出現(xiàn)消防報(bào)警信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)立即按照消防壓力運(yùn)行。當(dāng)出現(xiàn)水池?zé)o水停機(jī)、電動(dòng)機(jī)欠壓、過(guò)壓、錯(cuò)相、電機(jī)故障等情況時(shí)，均能由蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲?？删幊炭刂破鞯漠a(chǎn)生和發(fā)展與繼電器控制系統(tǒng)有很大的關(guān)系。在實(shí)際應(yīng)用中，其硬件可根據(jù)實(shí)際需要選用配置，其軟件則需要根據(jù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)(NEMA)將其正式命名為可編程控制器(Programmable Controller)，簡(jiǎn)稱PC，但是為了和個(gè)人計(jì)算機(jī)(Persona1 Computer)的簡(jiǎn)稱PC相區(qū)別，人們常常把可編程控制器仍簡(jiǎn)稱為PLC。在發(fā)達(dá)的工業(yè)化國(guó)家，可編程控制器已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在所有的工業(yè)部門(mén)，其應(yīng)用已擴(kuò)展到樓宇自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化、商業(yè)、公用事業(yè)、測(cè)試設(shè)備和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。⑷、輸出鎖存器中的數(shù)據(jù)，由上一個(gè)刷新時(shí)間輸出映像寄存器的狀態(tài)決定；⑸、輸出端子上的輸出狀態(tài)，由輸出鎖存器中的狀態(tài)決定。本系統(tǒng)選用FXos30MRD型PLC。在同時(shí)控制M1電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)接觸器KMKM0線圈中分別串入了對(duì)方的常閉觸頭形成電氣互鎖。對(duì)于需要更精密速度或快速響應(yīng)的場(chǎng)合，運(yùn)算還應(yīng)包含由變頻器主電路和傳動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)出來(lái)的信號(hào)和保護(hù)電路信號(hào)，即防止因變頻器主電路的過(guò)電壓、過(guò)電流引起的損失外，還應(yīng)保護(hù)異步電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)等 變頻器的構(gòu)成⑴、主電路給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，稱為主電路。可用兩組晶體管交流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn)。裝置容量小時(shí)，如果電源和主電路的構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡(jiǎn)單的平波回路。一般說(shuō)來(lái)，由機(jī)械系統(tǒng)（含電動(dòng)機(jī)）慣量積蓄的能量比電容能儲(chǔ)存的能量大，需要快速制動(dòng)時(shí)，可用由逆變流器向電源反饋或設(shè)置制動(dòng)回路（開(kāi)關(guān)和電阻）把再生功率消耗掉，以免直流電路電壓上升。在控制電路B部分增加了速度檢測(cè)電路，即增加了速度指令，可以對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的速度進(jìn)行控制更精確的閉環(huán)控制。電壓/電流檢測(cè)電路與主電路電位隔離，檢測(cè)電壓、電流等。保護(hù)回路主要包括：逆變器保護(hù)瞬時(shí)過(guò)電壓保護(hù)。逆變器輸出電流超過(guò)額定值，且持續(xù)流通達(dá)規(guī)定的時(shí)間以上，為了防止逆變器器件、線路等損壞要停止運(yùn)轉(zhuǎn)。采用逆變器使電動(dòng)機(jī)快速減速時(shí)，由于再生功率直流電路電壓將升高，有時(shí)超過(guò)容許值。但瞬時(shí)停電時(shí)間在10ms以上時(shí)，通常會(huì)使控制電路誤動(dòng)作，主電路也不能供電，所以檢出后使逆變器停止運(yùn)轉(zhuǎn)。冷卻風(fēng)機(jī)異常。動(dòng)作頻繁時(shí)可以考慮減輕電動(dòng)機(jī)負(fù)載、增加電動(dòng)機(jī)及逆變器容量等。急加速時(shí)，如果異步電動(dòng)機(jī)跟蹤遲緩，則過(guò)電流保護(hù)電路動(dòng)作，運(yùn)轉(zhuǎn)就不能繼續(xù)進(jìn)行（失速）。減速時(shí)產(chǎn)生的再生能量使主電路直流電壓上升，為了防止再生過(guò)電壓保護(hù)電路動(dòng)作，在直流電壓下降之前要進(jìn)行控制，抑制頻率下降，防止失速再生過(guò)電壓。⑷、由于變頻恒壓調(diào)速直接從水源供水，減少了原有供水方式的二次污染，大大降低水質(zhì)污染的可能性：眾所周知南方氣候炎熱潮濕細(xì)菌和微生物極易繁殖和滋生尤其是高位水箱很容易生紅蟲(chóng)必須定期清洗改用變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備后只需一個(gè)低位水箱原來(lái)也有將水質(zhì)污染降到最低限度。 ㈢、 PID調(diào)節(jié)器僅用P動(dòng)作控制，不能完全消除偏差。對(duì)有積分元件的負(fù)載系統(tǒng)可以單獨(dú)使用P動(dòng)作控制。在該場(chǎng)合，為使P動(dòng)作的振蕩衰減和系統(tǒng)穩(wěn)定，可用PD控制。這種控制方式用于從產(chǎn)生偏差到出現(xiàn)響應(yīng)需要一定時(shí)間的負(fù)載系統(tǒng)(即實(shí)時(shí)性要求不高，工業(yè)上的過(guò)程控制系統(tǒng)一般都是此類(lèi)系統(tǒng)，本系統(tǒng)也比較適合PID調(diào)節(jié))效果比較好 PID控制框圖通過(guò)對(duì)被控制對(duì)象的傳感器等檢測(cè)控制量(反饋量)，將其與目標(biāo)值(溫度、流量、壓力等設(shè)定值)進(jìn)行比較。在恒壓供水中常見(jiàn)的PID控制器的控制形式主要有兩種:硬件型：即通用PID控制器，在使用時(shí)只需要進(jìn)行線路的連接和P、I、D參數(shù)及日標(biāo)值的設(shè)定。改傳感器采用硅壓阻效應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量的力－電轉(zhuǎn)換。 壓力傳感器的接線圖㈤、原件表水泵：MM2選用40160(I)A型，M3選用40160(I)型。自由通訊口方式是S7200 PLC的一個(gè)很有特色的功能，它使S7200 PLC可以由用戶自己定義通訊協(xié)議。 ㈡.變頻器及控制方式選擇 在傳統(tǒng)的變頻控制系統(tǒng)中，變頻器的啟動(dòng)/停止由PLC通過(guò)開(kāi)關(guān)量輸出控制，變頻器頻率是由PLC通過(guò)模擬量輸出端口輸出0～5(10)V或4～20mA信號(hào)控制的，這需要購(gòu)買(mǎi)PLC比較昂貴的模擬量輸出端口模塊。 ㈢. 觸摸屏 觸摸屏選用臺(tái)灣HITCH公司生產(chǎn)的PWS系列，它具有豐富的驅(qū)動(dòng)程序，可方便地通過(guò)串口與S7200系列PLC通訊。㈤.PLC通過(guò)RS485通訊實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速　　本方法是PLC主機(jī)上裝RS485BD通訊適配器與變頻器的485PU口相連接（具體連接方式見(jiàn)附錄圖6所示），通過(guò)PLC和變頻器之間的RS485半雙工串行通訊來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速。設(shè)定好參數(shù)后按如下協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊該過(guò)程分5個(gè)階段：計(jì)算機(jī)發(fā)出通訊請(qǐng)求；變頻器處理等待；變頻器作出應(yīng)答；計(jì)算機(jī)處理等待；計(jì)算機(jī)作出應(yīng)答?，F(xiàn)只列出較為常用的三種格式：　　要實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)變頻器的通訊控制，必須對(duì)PLC進(jìn)行編程。硬件連接附錄圖5所示?！　∪粢獙?duì)1站的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，只要將H30和H31分別傳送給D11,D12。十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成ASCI碼時(shí)，H0H9轉(zhuǎn)換成ASCI碼時(shí)加H30，例H3轉(zhuǎn)換成ASCI碼即H3+H30=H33，而AF轉(zhuǎn)換成ASCI碼時(shí)加H31。該系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：硬件簡(jiǎn)單、可控制32臺(tái)變頻器。且必須在掌握通訊協(xié)議及相關(guān)的參數(shù)的基礎(chǔ)上才能順利完成編程。本論文研究的是變頻恒壓供水系統(tǒng)。因?qū)崿F(xiàn)了恒壓自動(dòng)控制，不需要操作人員頻繁操作，節(jié)省了人力，提高了供水質(zhì)量，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班，節(jié)約管理費(fèi)用。從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，一直離不開(kāi)老師、同學(xué)、朋友給我熱情的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！ 此論文是在我的指導(dǎo)老師李明老師的親切關(guān)懷與細(xì)心指導(dǎo)下完成的。在未來(lái)的日子里，我會(huì)更加努力的學(xué)習(xí)和工作，不辜負(fù)父母對(duì)我的殷殷期望！我一定會(huì)好好孝敬和報(bào)答他們！參考文獻(xiàn)[1] 陳立定 吳玉香 蘇開(kāi)才 電氣控制與可編程控制器[M] 廣州 華南理工大學(xué)出版社 [2] [M].上海交大出版社，1998.[3] [M].，2007.[4]，1996，[5]:機(jī)械工業(yè)出版社，1996[6] 趙小惠，(2)：[7] (4) [8]變頻器、可編程序控制器及觸摸屏綜合應(yīng)用技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社出版煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)（設(shè)計(jì)）成績(jī)?cè)u(píng)定評(píng)分表評(píng)價(jià)基元評(píng)價(jià)內(nèi)涵滿分實(shí)評(píng)分平時(shí)成績(jī)30％能按時(shí)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)各階段所要求的工作 10能綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析與解決問(wèn)題的能力、獨(dú)立工作能力和實(shí)際動(dòng)手能力14工作態(tài)度認(rèn)真、端正、虛心、嚴(yán)謹(jǐn)，嚴(yán)格遵守紀(jì)律6小計(jì)30評(píng)閱成績(jī)30%能按任務(wù)書(shū)要求出成果 3論文結(jié)構(gòu)完整、合理，條理清晰，對(duì)實(shí)