【正文】 法 ..................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 變頻恒壓供水系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) ........................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 關(guān)鍵詞： PLC、變頻調(diào)速、恒壓供水系統(tǒng)、壓力變送器、液位變送器 基于 PLC 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì) II ABSTRACT This paper is based on residential water standards for water supply requirements of the premise and waterworks, to design a PLCbased frequency control water supply system. Water Supply System means the size of the client at any time, regardless of water use, always ensure that the water pressure constant in the pipe work in the set. Frequency control water supply system uses PLC, inverter, pressure transmitter, and the pump unit to form a closed loop control system using PLC logic control, the inverter speed control of pump units. This system is the conversion cycle operation mode of the water pump motor, inverter and PLC as the core ponent of the system control keeps track of pressure transmitter detected the pipe work pressure and a given pressure change in error, the PID by the PLC internal operation by the PLC to control the switching of the variable frequency and power frequency, automatic control of pump input the number of units and control of inverter output frequency, and thus change the speed of the pump motor to change the supply quantity, and ultimately to maintain the stability of the pipe work pressure near the set value. This system uses the converter to achieve softstart and frequency control threephase water pump motor run switch using the principle of first initial first stop to avoid the longrunning of the pump and cause damage and reduce the life of the motor, but also increase a realtime monitoring of the level transmitter pump into the empty pumping of water to prevent pump damage to the pump motor and alarm system is the response system is functioning properly, whether the pump motor overload, the inverter is abnormal. Keywords:PLC, Frequency Control, Water Supply System, pressure transmitter, level transmitter 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 1 緒論 ........................................................................................................................................ 1 選題的背景和意義 ...................................................................................................... 1 變頻恒壓供水的特點(diǎn)及應(yīng)用 ...................................................................................... 1 變頻恒壓供水代替?zhèn)鹘y(tǒng)恒壓供水的優(yōu)點(diǎn) ........................................................ 1 變頻恒壓供水的特點(diǎn) ........................................................................................ 2 變頻調(diào)速恒壓供水的應(yīng)用 ................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。恒壓供水系統(tǒng)是指用戶端在任何時(shí)候，不管用水量的大小，總能保證管網(wǎng)中的水壓恒的基本定。變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)利用 PLC、變頻器、壓力變送器和水泵機(jī)組組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，采用了 PLC 進(jìn)行邏輯控制，變頻器對(duì)水泵機(jī)組的調(diào)速。 變頻恒壓供水系統(tǒng)的發(fā)展方向 ..................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 本課題的主要研究?jī)?nèi)容 ...............................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 變頻恒壓供水系統(tǒng)的近似數(shù)學(xué)模型 ................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 展望 .............................................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 附錄 C 中文翻譯 ...................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。但是由于每天用水時(shí)間段不一樣，有時(shí)少，有時(shí)多，所以一味地片面提高供水水位會(huì)造成 能源的浪費(fèi)，而且還可能引發(fā)事故隱患。 變頻恒壓供水 的意義 所以現(xiàn)代化的的供水方式趨向于高效化、節(jié)能化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，而變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)明與推廣，使之成為了可能。 2. 減少了水泵高頻率的 啟動(dòng) 和 停止， 增長(zhǎng)了 水泵 、電機(jī) 的使用壽命 。 5. 變頻恒壓供水系統(tǒng) 擁有全套安全的 保護(hù) 設(shè)施 ， 更 具有欠壓、過(guò)流、過(guò)載、過(guò)熱、缺相、短路等 保護(hù)電路 。 （ 3）器件配置多種多樣，用戶可以根據(jù)自身的需求來(lái)設(shè)定自身的設(shè)備特點(diǎn)。 （ 6）可以通過(guò)遠(yuǎn)程報(bào)警和通信控制，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制。 （ 3）在工廠、企業(yè)中的應(yīng)用，眾所周知，對(duì)于一些企業(yè) 、工廠，水是生產(chǎn)工作的基礎(chǔ)，如果沒(méi)有穩(wěn)定的供水系統(tǒng)，有可能使整個(gè)企業(yè)、工廠陷于癱瘓。 2 變頻恒壓供水系統(tǒng)的理論分析 系統(tǒng)概述和節(jié)能原理 系統(tǒng)概述 供水系統(tǒng)是 居民日常用水相當(dāng)重要的 系統(tǒng) 。恒壓供水方式 具備較多優(yōu)點(diǎn)，如 水壓恒定、 實(shí)際操作方便 、 工作穩(wěn)定 、節(jié)約電能、自動(dòng) 控制 程度高，在泵站供水 工程 中可 完成下述諸多 功能： （ 1）維持水壓恒定 ； （ 2）控制系統(tǒng) 可以 手動(dòng) /自動(dòng)運(yùn)行 ； （ 3）多臺(tái)泵 可 自動(dòng)切換運(yùn)行 ； 基于 PLC 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 共 63 頁(yè) （ 4）系統(tǒng)睡眠與喚醒，當(dāng)外界停止用水時(shí)，系統(tǒng)處于睡眠狀態(tài)，直 到 有 用水需求時(shí)自動(dòng)喚醒 ； （ 5）在線調(diào)整 PID 參數(shù) ； （ 6） 泵組及線路保護(hù)檢測(cè)報(bào)警，信號(hào)顯示等 ； 節(jié)能原理 供水系統(tǒng)的揚(yáng)程特性 的 前提 是讓 供水系統(tǒng)管路中的閥門 維持一定開(kāi)度 ， 表征 水泵在特定 轉(zhuǎn)速下?lián)P程 H 與流量 Q 之間的關(guān)系曲線，如圖 21 所示。 變化 閥門的開(kāi)度， 事實(shí) 上是改變了 特定 揚(yáng)程 條件 下，供水系統(tǒng) 對(duì)居民 的供水能力。 管 阻 特 性AQHH AQ A揚(yáng) 程 特 性 圖 21 恒壓供水系統(tǒng)的基本特征 水泵、電動(dòng)機(jī)、管道和閥門 是構(gòu)成 變頻恒壓供水系統(tǒng) 的主要設(shè)備 。 整個(gè) 供水 過(guò)程 中， 一般把 流量 作為 控制 對(duì)象 ， 普遍的控制方式有 閥門控制法和轉(zhuǎn)速控制法。轉(zhuǎn)速控制法是 通過(guò)控制 水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速 大小從而改變 流量，而閥門開(kāi)度 大小保持 不變，是通過(guò) 使 水的動(dòng)能 發(fā)生 改變 來(lái)控制 流量。 電動(dòng)機(jī)的調(diào)速原理 水 泵電機(jī) 大 多采用三相異步電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)速公式為： ? ?spfn ?? 160 () 該 式中： f代表 電源頻率， p 代表 電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)， s 代表 轉(zhuǎn)差率 從上式可知，三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有： (l) 改變電源頻率 (2) 改變電機(jī)極對(duì)數(shù) (3) 改變轉(zhuǎn)差率 調(diào)節(jié) 電機(jī)極對(duì)數(shù) 的 調(diào)控方式控制 相對(duì)簡(jiǎn)單 ， 成本低 ，節(jié)能效果 十分顯著 ，效率 也相對(duì)較 高， 不足是必須有 專門的變極電機(jī)， 包含 有級(jí)調(diào)速，且級(jí)差 變化較 大 ，即變速時(shí)轉(zhuǎn)速 改變相當(dāng) 大， 同樣 轉(zhuǎn)矩 變化也 大， 所以僅僅能滿足 特定轉(zhuǎn)速的生產(chǎn) 設(shè)備 。連續(xù)調(diào)節(jié)電源頻率，就 能夠 平滑地 控制 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)主要的 任務(wù) 是利用恒壓控制 模塊 使變頻器控制一臺(tái)水泵或控制多臺(tái)水泵， 維持 管網(wǎng)水壓的 穩(wěn)定， 同時(shí)還 應(yīng)具備 對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù) 實(shí)施 傳輸和監(jiān)控。 (2) 通用變頻器 +單 片機(jī) (包括變頻控制、調(diào)節(jié)器控制 )+人機(jī)界面 +壓力傳感器 該控制 方式控制精度 相對(duì)較 高、控制算法 靈活多變 、參數(shù)調(diào)整 十分容易 ，具 備優(yōu)越的性價(jià)比，但 研發(fā) 周期 比較 長(zhǎng)，程序 一旦 固化， 不易改動(dòng) ，因此現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的靈活性 變得非常之差 ， 并且當(dāng) 變頻器在 工作 時(shí)， 容易 產(chǎn)生干擾，變頻器的功率越大，產(chǎn)生干擾越大，所以必須采取 一定 的抗干擾措施來(lái) 確保 系統(tǒng)的可靠性。在硬件設(shè)計(jì) 過(guò)程中 ， 僅 需確定 PLC 的硬件配置和 I/O 的外部接線 即可 ， 若 控制要求發(fā)生 一定變化 ， 能夠輕松 地 利用 PC 機(jī)來(lái) 控制 存貯器中的控制程序，所以現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試 十分簡(jiǎn)單 。這種 控制方 式 既有擴(kuò)展功能靈活方便、便于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)，又能 滿足 系統(tǒng)穩(wěn)定性及控制精度的要求 。 管網(wǎng)水壓 信號(hào)是模擬信號(hào)，讀入 PLC 時(shí)， 須 進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換 過(guò)程 。 (3) 控制機(jī)構(gòu)：供水控制系統(tǒng) 絕大數(shù)情況下都 安 置 在供水控制柜 里 ， 它主要 包 含 供水控制器 (PLC 系統(tǒng) )、變頻器 及 電控設(shè)備三個(gè) 模塊 。 作為 一個(gè) 完整的 控制系統(tǒng)，報(bào)警 模塊 是 不可或缺 的重要組成部分。所以，在 不同 特定時(shí)段內(nèi)，恒壓控制的目標(biāo)就是使出口總管網(wǎng) 上 的實(shí)際供水壓力維持在設(shè)定的供水 壓 力上 。 (2) 若 用水量增 大 水壓減小， 從 壓力變送器反饋的 壓力 信號(hào) 就會(huì) 減小， 進(jìn)而 偏差變大， PLC 的輸出信號(hào)變大， 從而 變頻器的輸出頻率 相應(yīng) 變大，水泵的轉(zhuǎn)速 加快 ， 系統(tǒng) 供水量增大，最終水泵的轉(zhuǎn)速 會(huì)達(dá)到另一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的值 。 (4) 若實(shí)際 用水量 減少 水壓升高，變頻器的 實(shí)際 輸出頻率 已經(jīng)減小至 下限頻率，用戶管網(wǎng) 中 的 實(shí)際水壓仍 然超過(guò) 設(shè)定值， 而 且 達(dá)到了 減少水泵的 相應(yīng) 條件時(shí)，系統(tǒng) 使 工頻泵 M2 停 掉，恢復(fù)對(duì)水壓的閉環(huán) 控制 ，使壓力重新達(dá)到 原來(lái)的 設(shè)定值。 此 外，變頻器的輸出頻率 也不可能 為負(fù)值，最低 也 只能是 0HZ。 因此人們規(guī)定 50HZ 和 20HZ 作為水泵機(jī)組切換的上下限頻率。 假使 用水狀況 保持 不變，供水泵站中的所有 可以 自動(dòng)投切的機(jī)組將循環(huán) 這樣一個(gè)循環(huán)模式： 投入 — 切出 — 再投入 — 再切出， 大大 增加了機(jī)組切換次數(shù)，使系統(tǒng) 始終處在 不穩(wěn)定的 運(yùn)行 狀態(tài)， 具體的供水壓力也會(huì)在 較 大的壓力范圍內(nèi) 浮動(dòng) 。 實(shí)際的機(jī)