【正文】 ............. 8 選取壓力控制參數(shù) ....................................... 9 變頻器對(duì)恒壓供水的作用 ................................. 9 變頻恒壓供水的工作原理 ................................... 10 水泵的特性 ............................................ 10 變頻 恒壓供水系統(tǒng) 的 特點(diǎn) ................................ 11 變頻恒壓供水系統(tǒng)的節(jié)能原理 ............................ 12 變頻調(diào)速供水的具體控制方式 ............................ 13 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) .......................................... 14 實(shí)際系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ........................................... 14 用戶現(xiàn)場(chǎng)情況 .......................................... 14 系統(tǒng)控制要求 .......................................... 15 設(shè)備選型 ................................................. 15 風(fēng)光 JDBP32XF型 供水 變頻器 ............................ 15 PLC 選型 ............................................... 15 壓力傳感器 ............................................ 16 電氣控制系統(tǒng)原理圖 ....................................... 16 第 4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ............................................ 18 梯形圖的基本繪制規(guī)則 ..................................... 18 控制 系統(tǒng)的 I/O點(diǎn)及地址分配 ................................ 19 PLC 內(nèi)部器件及功能 ........................................ 19 2 PLC 控制 系統(tǒng)程序 .......................................... 20 系統(tǒng)總體調(diào)試 ............................................. 26 參考文獻(xiàn) ........................................................ 27 致謝 附錄 基于 PLC的生活小區(qū)供水設(shè)計(jì) 摘要： 近年來，隨著城市居民小區(qū)的不斷擴(kuò)建和改造，樓房層數(shù)的不斷加高，我國(guó)居民用水難的問題越來越突出，原來的自來水管網(wǎng)的壓力出現(xiàn)了不足，用水困難給生活帶來了極大的不變。 關(guān)鍵詞 ：恒壓供水系統(tǒng)； PLC；變頻器。 converter. 3 引言 一：課題的意義及應(yīng)用背景 在我國(guó)，節(jié)電節(jié)水的潛力非常大。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的介入，使得變頻器具有豐富的功能和方便好用的特點(diǎn)，因此人們才有可能按照實(shí)際要求，自行構(gòu)成一個(gè)適用和可靠的調(diào)速系統(tǒng)。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻器的功能也越 來越強(qiáng)。還有一種 辦法是將壓力設(shè)定信號(hào)和壓力反饋信號(hào)送入 PID 回路調(diào)節(jié)器，由后者進(jìn)行運(yùn)算后，輸給變頻器一個(gè)轉(zhuǎn)速控制信號(hào)。 ③ 供水專用變頻器 供水專用變頻器是將普通變頻器和 PLC 控制器集成在一起，內(nèi)置供水專用 PID調(diào)節(jié)器，只需加一只壓力傳感器，即可方便地組成供水閉環(huán)控制系統(tǒng)。 二：課題研究的內(nèi)容 本課題的主要內(nèi)容包括恒壓供水原理， PLC 原理，變頻調(diào)速原理，通過設(shè)置幾個(gè)主要器件 I/O 參數(shù)，實(shí)現(xiàn) PLC、變頻器和壓力傳感器之間的通訊、控制功能。 （ 1） 通用型變頻器 ， 通常指沒有矢量控制功能的變頻器，也稱簡(jiǎn)易變頻器。 而間接變頻又根據(jù)中間直流環(huán)節(jié)的主要儲(chǔ)能元件的不同可分為電壓型和電流型。電流型交 — 直 — 交變頻器與電壓型變頻器的差別僅在于中間直流環(huán)節(jié)中的儲(chǔ)能元件用的是電感而不是電容。 (2) 輸出側(cè)數(shù)據(jù) ：① 額定輸出電壓 ： 因?yàn)樽冾l器的輸出電壓是隨頻率而變的 ，所以，其額定輸出電壓只能規(guī)定為輸出電壓中的最大值。 變頻調(diào)速的基本原理 (1) 異步電動(dòng)機(jī)的等效變換 異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式： 2212 2 21 1 2 1 232 [ ( ) ( ) ]m p s r UT f s r r s x x?? ? ? ? 6 其中 :P 為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)， S為轉(zhuǎn)差率。產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流的必要條件是轉(zhuǎn)子繞組切割定子磁場(chǎng)的磁力線。其優(yōu)點(diǎn)是： ① 起動(dòng)平衡 ， 起動(dòng)電流可限制在額定電流以內(nèi)，避免了起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊； ② 由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了，從而可延長(zhǎng)泵和閥門等的使用壽命； ③ 可以消除起動(dòng)和停機(jī)時(shí)的水錘效應(yīng)； 一般地說，當(dāng)由一臺(tái)變頻器控制一臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，只需使變頻器的配用電動(dòng)機(jī)容量與實(shí)際 電動(dòng)機(jī)容量相符即可。對(duì)于這種由于頻繁地升、降速而積累起來的溫升，變頻器內(nèi)的電子熱保護(hù)功能是難以起到保護(hù)作用的， 所以應(yīng)采用熱繼電器來進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的熱保護(hù)。 第二章 變頻節(jié)能理論及變頻恒壓供水的工作原理 變頻節(jié)能理論 交流電機(jī)轉(zhuǎn)速特性： n=60f(1s)/p，其中 n 為電機(jī)轉(zhuǎn)速， f為交流電頻率， s 為轉(zhuǎn)差率， p 為極 對(duì)數(shù)。其中，Ｐ為功率、Ｎ為轉(zhuǎn)速、Ｑ為流量。在管網(wǎng)用水量減少到單臺(tái)主泵流量的約 1/61/8時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)停止主泵，啟動(dòng)小功率的休眠泵工作，保證系統(tǒng)小流量供水，解決小流量甚至零流量供水時(shí)大量電能的浪費(fèi)問題，從運(yùn)行控制上進(jìn)一步節(jié)能。 ② 兩者的選擇 管網(wǎng)最不利點(diǎn)壓力恒定時(shí)，管網(wǎng)用水量由 QMAX減少到 Q1，水泵降低轉(zhuǎn)速，與用水管路特性曲線 A（不變）相交于點(diǎn) C，水泵特性曲線下 移，管網(wǎng)最不利點(diǎn)壓力 H0。 為了實(shí)現(xiàn)變頻器不跳閘保護(hù)，現(xiàn)實(shí)使用中的許多變頻器加減速時(shí)間的設(shè)置過長(zhǎng)，它所帶來的問題很容易被設(shè)備外表的正常而掩蓋，但是變頻器達(dá)不到最佳運(yùn)行狀態(tài)。從單臺(tái)水泵的節(jié)能來看，流量越小，節(jié)能量越大。 ⑤ 使用變頻器后，機(jī)泵的轉(zhuǎn)速不再是長(zhǎng)期維持額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，減少了機(jī)械磨損，降低了機(jī)泵故障率，而且主泵定時(shí)輪換控制功能自動(dòng)定時(shí)輪換主泵運(yùn)行，保證各泵磨損均勻且不銹死，延長(zhǎng)了機(jī)泵使用壽命。 變頻恒壓供水的工作原理 水泵的特性 變頻恒壓供水技術(shù)是 80 年代后期發(fā)展起來的，主要用于樓宇高層的加壓供水，具有水壓恒定、水質(zhì)好、占地小、無(wú)高位水箱、噪音小、節(jié)能等一系列優(yōu)點(diǎn)。 10 圖 1 離心水泵的 HQ 曲線 圖 1 給出了離心式水泵的 HQ曲線，可見，在水泵的工作過程中，在等于原設(shè)計(jì)工況 (點(diǎn) A)時(shí)效率最高，偏離這 個(gè)工況 (點(diǎn)在 B、 C兩點(diǎn)間 )效率就會(huì)降低。 圖 2 供水管網(wǎng)的 HQ 曲線 供水管網(wǎng)的 HQ曲線如圖 2所示 ,管網(wǎng)特性曲線與泵特性曲線之交點(diǎn)即為泵的正常使用工況點(diǎn)。 變頻恒壓供水系統(tǒng)的節(jié)能原理 （ 1）系統(tǒng)的原理 圖 3 供水流量變化時(shí)的 HQ 曲線 在圖 3中，水泵額定運(yùn)行時(shí)的工況點(diǎn) D是泵的特性曲線 Nn 與管路阻力曲線R1的交點(diǎn)。如果把速度從 Nn降到 N1，特性曲線也從 Nn轉(zhuǎn)移到 N1。 （ 2）系統(tǒng)構(gòu)成與控制方式選擇 針對(duì)給定的條件進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由于各泵容量相等，可只用一個(gè)變頻器，額定功率稍大 于或等于泵的額定功率。不同的控制裝置在控制的原理上基本是一樣的，主要有 PID 調(diào)節(jié)器、變頻 /工頻自動(dòng)切換、水網(wǎng)壓力檢測(cè)環(huán)節(jié)等。 對(duì)于專用變頻器，由壓力傳感器檢測(cè)到的管網(wǎng)壓力直接送入變頻器中的 PID調(diào)節(jié)器輸入口；對(duì)微處理器（包括 PLC）控制的系統(tǒng)，壓力設(shè)定值以及用戶管網(wǎng)壓力檢測(cè)值則送入微處理器中，經(jīng)內(nèi)部 PID 控制程序的計(jì)算，輸給變頻器一個(gè)轉(zhuǎn)速控制信號(hào)，當(dāng)變頻器頻率達(dá)到最大時(shí)，若仍沒有達(dá)到壓力設(shè)定值，就進(jìn)行變頻/工頻切換，同時(shí)重新給變頻器輸出一個(gè)轉(zhuǎn)速控制信號(hào)。允許用戶在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置 PID 參數(shù)，通過調(diào)試選出最佳參數(shù)，達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定。 變頻調(diào)速供水的具體控制方式