【正文】 M1L1032452L234576763L102376454LP 6 7 D138KA21KA22140KA231427 泵變頻變頻器選擇軟啟動器選擇144KA301 軟啟動器啟動1 變頻器投泵K A 4 1K A 4 21 變頻器切泵K A 4 7K A 4 82 變頻器投泵2 變頻器切泵K A 5 2K A 5 41 軟啟動器故障2 軟啟動器故障K A 5 3K A 5 51 軟啟動器啟動完成2 軟啟動器啟動完成KA371 軟啟動器允許啟動KA382 軟啟動器允許啟動KA311 泵軟起2 泵軟起KA32KA33KA34KA35KA363 泵軟起4 泵軟起5 泵軟起6 泵軟起KA39KA401 變頻器復(fù)位2 變頻器復(fù)位P 6 7 BP 6 7 E1 K M 12 K M 13 K M 14 K M 15 K M 16 K M 17 K M 11 泵工頻啟動2 泵工頻啟動3 泵工頻啟動4 泵工頻啟動5 泵工頻啟動6 泵工頻啟動7 泵工頻啟動1 6 61 6 71 6 41 6 51 6 01 6 21 6 11 6 34 5 14 5 24 5 34 5 44 5 54 5 64 5 74 5 84 5 94 6 0手動切換變頻器旋鈕S B 1 13 0 03 0 13 0 23 0 33 0 43 0 53 0 63 0 70 V D 0 12 4 V D 0 12 4 V D 0 12 4 V D 0 12 4 V D 0 12 4 V D 0 10 V D 0 10 V D 0 1KA462 變頻器啟動2 軟啟動器啟動KA500VD014 6 14 6 2圖 32 擴展模塊接口電路 (1) 恒壓 變頻供水系統(tǒng)設(shè)計 11 P 6 7 E P 6 7 D66輸入模塊EM221（24V 16* DI）輸入模塊03M31254P 6 6 B21L012L3545輸出模塊輸入模塊5EM223（24V 8* DI/DO）701M32142M701 L32142 L76766 泵變頻啟動4 泵變頻啟動3 泵變頻啟動2 泵變頻啟動1 泵變頻啟動5 泵變頻啟動1 泵軟起啟動7 泵變頻啟動手動切換軟啟動器旋鈕2 K M 33 K M 3S B 1 25 K M 34 K M 36 K M 36 泵軟起啟動4 泵軟起啟動5 泵軟起啟動2 泵軟起啟動3 泵軟起啟動1 K M 22 K M 23 K M 24 K M 21 K M 33083103113123133143153203213221 變頻器出線接觸器2 變頻器出線接觸器3 K M4 K M1 軟啟動器出線接觸器2 軟啟動器出線接觸器0 V D 0 14M2 4 V D 0 13233263253243272 K M1 K M5 K M 26 K M 27 K M 23283293302 4 V D 0 12 4 V D 0 12 4 V D 0 10 V D 0 10 V D 0 10 V D 0 1K A 4 3463聲音報警K M 1K M 2K M 3K M 41 變頻器已上電2 變頻器已上電1 軟啟動器已上電2 軟啟動器已上電46446546646703 L4 L1234567012345672 4 V D 0 12 4 V D 0 1 圖 33 擴展模塊接口電路 (2) 變頻器的設(shè)計 變頻器是恒壓變頻供水系統(tǒng)的核心器件，主要是用來輸出不同頻率的電源，通過改變頻率實現(xiàn)對水泵電機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)出水量，完成穩(wěn)定水壓的目的。所以在選擇的時候要考慮多方面的因素，本系統(tǒng)采用的是西門子公司的 S7200 PLC，因為 S7200 型 PLC的性價比較高，而且恒壓變頻供水系統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)備較少，控制相對容易實現(xiàn)，所以用 S7200 型 PLC 最為合適。 2 號電機速度根據(jù) PID的給定值和實際值的運算結(jié)果逐步增加，直到滿足泵的實際工況； (3) 電機 3~6 使用同樣的步驟進(jìn)行啟動； (4) 停止電機的過程如同標(biāo)準(zhǔn) PFC 控制（停止輔助電機，并繼續(xù)調(diào)節(jié)正在控制的電機速度）。 (4) 自動切換功能（如果使用了并且相對應(yīng)地使用了開關(guān)和接觸器）能夠使各臺泵均攤負(fù)載時間。如果需求量依然持續(xù)增長， PFC 按照相同的步驟再起動下一臺輔泵。 PFC 自動調(diào)整著 1號泵運行速度 (頻率 )，使實際信號能跟隨 給定信號。 通過變頻器實現(xiàn)恒壓供水循環(huán)切換工作描述： (1) 假設(shè)現(xiàn)在變頻器控制的是 1 號泵的電機，通過控制電機轉(zhuǎn)速調(diào)整泵的流通能力，而壓力檢測反映了當(dāng)前管路流量變化的情況，變頻器根據(jù)壓力信號自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速保持水壓恒定。該系統(tǒng)還應(yīng)該有專門的報警信號，信號傳送給 PLC后其作出判斷和保護(hù)動作，以免造成損失。 根據(jù)水泵機組中水泵被變頻器拖動的情況不同，變頻器有兩種工作方式即變頻循環(huán)式和變頻固定式。 (3) 控制 機構(gòu)：控制機構(gòu)一般都集中在控制柜中，主要包括 PLC、變頻器、軟啟動器和其他電控設(shè)備。 (2) 信號檢測機構(gòu)：對于恒壓變頻供水系統(tǒng)，被檢測的信號有管網(wǎng)水壓信號、供水池水位信號和報警信號。 陜西科技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計說明書 6 系統(tǒng) 原理與 組成 系統(tǒng)的組成及原理圖 恒壓變頻供水系統(tǒng)主要由： 變頻器、可編程控制器、軟啟動器、水泵機組、壓力變送器組成 [6]。這些產(chǎn)品都有一個共通點就是將 PID調(diào)節(jié)器和可編程控制器的功能綜合了一下，放入變頻器內(nèi)。壓力變送器用來采集管網(wǎng)水壓與設(shè)定值進(jìn)行比較然后傳送給可編程控制器經(jīng)過其內(nèi)部的計算，輸出轉(zhuǎn)速控制信號給變頻器。目前有幾種控制方式可以選擇： (1) 邏輯電子電路控制方式 該控制方式可以利用簡單的電子元器件組成，投入資金較少，但是其穩(wěn)定性、變頻性能、控制精度都不高；水泵機組沒有軟啟動裝置，工頻泵變頻泵切換時容易產(chǎn)生較大的壓力波動，一般采用一臺變頻泵其他都為工頻泵，頻繁的投切容易損壞系統(tǒng)各部分，維修調(diào)試都比較難。這種方案可以有兩種實現(xiàn)方法：其一是采用 PLC程序控制加變頻器相位檢測切換控制方式，其二可以采用專用變頻器直接完成相位檢測切換和夜間泵變頻工作的方式。水泵機組的工頻變頻切換由變頻器編程， PFC和 PID宏來控制；管網(wǎng)水壓由壓力變送器反饋給控制器；水泵電機的啟動需要軟啟動器配合保 證電機的壽命足夠長。 恒壓控制是控制管 網(wǎng)的水壓保持恒定，使得不論用水量多高都保證水流量足夠大，滿足用水要求。恒壓變頻供水占地面積小、投入資金低、環(huán)保節(jié)能強、系統(tǒng)維護(hù)便捷、自動化程度高、維修周期長等，這些優(yōu)點都是原來的供水方式無法媲美的。 陜西科技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計說明書 4 2 恒壓變頻供水系統(tǒng)的方案設(shè)計 系統(tǒng)的基本工作原理 變頻器隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，有了很多方面的進(jìn)步，無論是調(diào)速性能還是穩(wěn)定性，節(jié)能性都有了極大地提高。變頻調(diào)速系統(tǒng)中還應(yīng)該加入軟啟動器，軟起動是使電動機的電壓逐漸從零逐漸的增加到額定電壓的過程，該過程使得對啟動電流有了一定的控制，防止沖擊電流對電網(wǎng)造成損害，減輕了電機啟動的機械轉(zhuǎn)矩對于電機的損傷，可以延長電機壽命。其缺點是帶負(fù)載容量低，而且操作復(fù)雜沒有數(shù)據(jù)傳輸通信功能，因此只能用于容量和控制要求比較低的場所供水。在基板上集成了像 PID調(diào)節(jié)器和可編程控制器 （ PLC） 等這樣的硬件，通過指令代碼實現(xiàn) PID、 PLC等電控 恒壓 變頻供水系統(tǒng)設(shè)計 3 系統(tǒng)的控制，后續(xù)只要搭載配套的恒壓供水單元就可以直接控制內(nèi)置的電磁接觸器去工作，其最多可以控制 七臺電機（泵）達(dá)成供水系統(tǒng)。 1960 年以后，電力電子器件普遍采用了晶閘管產(chǎn)品，但是因為調(diào)速性能不是很高，丹佛斯公司生產(chǎn)了第一臺變頻器，隨后就有很多企業(yè)也紛紛效仿，開啟了變頻器的新時代。 變頻調(diào)速是當(dāng)今社會最先進(jìn)的調(diào)速方式，它比調(diào)壓調(diào)速、串級調(diào)速，變極調(diào)速性能都更好，可以實現(xiàn)電動機的無級調(diào)速，調(diào)速性能高、經(jīng)濟效益好、應(yīng)用范圍寬、是目前最有發(fā)展的電機調(diào)速技術(shù)。而對于目前我國的情況來說，泵站的 數(shù)量很大，但是由于設(shè)計中沒有考慮到節(jié)能的問題，而且由于國內(nèi)技術(shù)與國外先進(jìn)的水平還是有一定的差距，所以我國電能很大一部分是消耗在這個上的而電能大部分又是由火力發(fā)電產(chǎn)生的。采用交流變頻恒壓供水方式組成系統(tǒng)可解決以上問題。 其穩(wěn)定安全的運 行性能、簡單方便的操作方式、以及齊全周到的功能，將使供水實現(xiàn)節(jié)水、節(jié)電、節(jié)省人力，最終達(dá)到高效率的運行目的。s requirements are getting higher and higher. Variable frequency constant pressure water supply system has bee an inevitable trend. This paper designs a set of PLC based variable frequency speed regulation constant pressure water supply system. The system consists of a programmable logic controller, 2 soft starters, 2 converters, 7 pump motors. One is the use of low voltage state at night, the rest of these are used to be cyclic operation mode. In the operation of the system by the pressure sensor measured the pipeline pressure, the pressure and expectation values are pared, after that by the PLC control converter output frequency of different power, and then change the speed of the pump motor to track the desired value of the water pressure. This paper introduces how to select the main ponents, connection mode, operation principle, and the software design of the system. The emphasis is on the analysis of the program design method, describes the overall design ideas. Key words: variable frequency speed regulation, constant pressure water supply, converter, PLC III 目 錄 摘要 .................................................................................................................................................................................. I ABSTRACT.....................................