【正文】 等數(shù)字為接線編號(hào)，可結(jié)合下節(jié)中圖 34 一起讀圖。只有當(dāng) SB2 按下時(shí)才會(huì)切斷電路， KM1 線圈失電，電機(jī) M1 停止運(yùn)行。 輸出1水泵工頻運(yùn)行信號(hào)， 輸出 1水泵變頻運(yùn)行信號(hào)，當(dāng) 輸出 1 時(shí)，KM1 線圈得電，1水泵工頻運(yùn)行指示燈 HL1 點(diǎn)亮，同時(shí) KM1 的常閉觸點(diǎn)斷開，實(shí)現(xiàn)KM KM2 的電氣互鎖。 PLC 的 I/O 端口分配及外圍接線圖基于 PLC 的變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求如下：(1) 由于白天和夜間小區(qū)用水量明顯不同，本設(shè)計(jì)采用白天供水和夜間供水兩種模式，兩種模式下設(shè)定的給定水壓值不同。(3) 考慮節(jié)能和水泵壽命的因素，各水泵切換遵循先啟先停、先停先啟原則。 表 32　輸入輸出點(diǎn)代碼及地址編號(hào)名 稱 代 碼 地址編號(hào)供水模式信號(hào)(1白天，0夜間) SA1 水池水位上下限信號(hào) SLHL 變頻器報(bào)警信號(hào) SU 試燈按鈕 SB7 輸入信號(hào)壓力變送器輸出模擬量電流值 Ip AIW01泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KMHL1 1泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KMHL2 2泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KMHL3 2泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KMHL4 3泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KMHL5 輸出信號(hào)3泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KMHL6 水池水位上下限報(bào)警指示燈 HL7 變頻器故障報(bào)警指示燈 HL8 白天模式運(yùn)行指示燈 HL9 報(bào)警電鈴 HA 變頻器頻率復(fù)位控制 KA 輸出信號(hào)變頻器輸入電壓信號(hào) Uf AQW0結(jié)合系統(tǒng)控制電路圖 和 PLC 的 I/O 端口分配表 32，畫出 PLC 擴(kuò)展模塊外圍接線圖，如圖 34 所示：北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 17 頁 1M0.00.11.00.70.60.50.40.30.22.72.62.52.42.32.22.12.01.71.62M1.51.41.31.21.11L0.0L+M1.51.41.31.21.13L1.00.70.60.52L0.40.30.20.1地1.71.6L1N。本變頻恒壓供水系統(tǒng)有 11 個(gè)數(shù)字量輸出信號(hào)和 1 個(gè)模擬量輸出信號(hào)。判斷是否需啟動(dòng)新水泵的標(biāo)準(zhǔn)是變頻器的輸出頻率是否達(dá)到設(shè)定的上限值，可通過比較指令實(shí)現(xiàn)這一功能。具體操作是:將當(dāng)前運(yùn)行的水泵從變頻器切除,并連接到的工頻電源運(yùn)行, 并將變頻器復(fù)位用于新運(yùn)行泵的啟動(dòng)。使用定時(shí)器中斷功能實(shí)現(xiàn) PID 控制定時(shí)采樣和輸出控制。程序中使用的 PLC 元件及其功能如表 41 所示。北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 20 頁P(yáng)LC 控制程序由一個(gè)主程序、若干子程序組成，編制程序在計(jì)算機(jī)上完成，編譯后通過 PC/PPI 電纜把程序下載到 PLC，控制任務(wù)的完成，是通過軟件在 RUN 模式下，由主機(jī)循環(huán)掃描并連續(xù)執(zhí)行用戶程序來實(shí)現(xiàn)的。系統(tǒng)進(jìn)行初始化是在主程序中通過調(diào)用子程序來是實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)只有一臺(tái)變頻泵長時(shí)間運(yùn)行時(shí)，對(duì)連續(xù)運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行判斷，超過 3h 則自動(dòng)倒泵變頻運(yùn)行。由于各水泵工頻運(yùn)行控制邏輯大體上是相同的，現(xiàn)在只以 1水泵為例進(jìn)行說明。而試燈按鈕按下時(shí)，各指示燈會(huì)一直點(diǎn)亮。由于在圖 41 中并未對(duì)各臺(tái)水泵的變頻和工頻運(yùn)行控制做詳細(xì)介紹，因此圖 42 和 43 對(duì)其作了完整的補(bǔ)充。本設(shè)計(jì)主程序大體包括以下幾部分：(1) 調(diào)用初始化子程序，設(shè)定各初始值；(2) 根據(jù)增、減泵條件確定工頻泵運(yùn)行數(shù)；(3) 根據(jù)增泵、倒泵情況確定變頻泵號(hào)；(4) 通過工頻泵數(shù)和變頻泵號(hào)對(duì)各泵運(yùn)行情況進(jìn)行控制；(5) 進(jìn)行報(bào)警和故障處理。最后再設(shè)置定時(shí)中斷和中斷連接。北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 25 頁 北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 26 頁 圖 45　PID 控制中斷子程序 INT_0 梯形圖 PID 控制器參數(shù)整定 PID 控制及其控制算法在供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，采用了含 PID 調(diào)節(jié)的 PLC 來實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制保證供水系統(tǒng)中的壓力恒定。PID 控制器是一種線性控制器，它是對(duì)給定值 r(t)和實(shí)際輸出值 y(t)之間的偏差 e(t)： ()()etyrt??經(jīng)比例(P)、積分(I)和微分 (D)運(yùn)算后通過線性組合構(gòu)成控制量 u(t)，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，故稱 PID 控制器。(2) 積分環(huán)節(jié)：表明控制器的輸出與偏差持續(xù)的時(shí)間有關(guān)。(3) 微分環(huán)節(jié)：對(duì)偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)做出反應(yīng)，并能在偏差信號(hào)變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減少調(diào)節(jié)時(shí)間。因此，恒壓供水系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型可以近似成一個(gè)帶純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)，即可以寫成： ()1sKeGT????式中：K 為系統(tǒng)的總增益，T 為系統(tǒng)的慣性時(shí)間常數(shù)， 為系統(tǒng)滯后時(shí)間。該系統(tǒng)使用一臺(tái)變頻器實(shí)現(xiàn)多臺(tái)水泵電機(jī)的軟起動(dòng)和調(diào)速，棄用原有的自耦降壓起動(dòng)方式，同時(shí)水泵電機(jī)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制。利用 PLC 實(shí)現(xiàn)對(duì)多泵切換的控制，通過變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)三相水泵電機(jī)的軟啟動(dòng)，由電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)對(duì)水壓的調(diào)節(jié)。在提高自己的同時(shí)，我也更加清楚的認(rèn)識(shí)到自己的一些不足之處。北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 30 頁致 謝在即將畢業(yè)之際，畢業(yè)設(shè)計(jì)已接近尾聲，我想借此機(jī)會(huì)對(duì)關(guān)心和支持我的所有人表示感謝！兩年來，我認(rèn)真地學(xué)習(xí)了專業(yè)課程基礎(chǔ)知識(shí)，具有一定的設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)和獨(dú)立設(shè)計(jì)能力，由于畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是一種整體性的，系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)，我真的是很努力地在做，但還是感到力不從心，因而這次設(shè)計(jì)在深度和廣度上都有一定的局限性，不過，我認(rèn)為還是提高了認(rèn)識(shí)，學(xué)到了東西。還有我要向在我論文傾注了大量心血和提供了許多幫助的各位老師、同學(xué)表示深深的敬意和謝意。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人授權(quán)　　 　 　 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 34 頁注 意 事 項(xiàng)（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300 字左右） 、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論） 、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)）：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等） ，文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作 者 簽 名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日 　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 感謝學(xué)校對(duì)我的培養(yǎng)。我感到自己樹立了正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀。通過這半年的實(shí)踐和學(xué)習(xí)，我學(xué)到了很多課本中無法涉及到的知識(shí)，體會(huì)到了工程設(shè)計(jì)的復(fù)雜與困難，也感受到了親自做出成績的成功與喜悅。(3) 系統(tǒng)的運(yùn)行仿真。該系統(tǒng)不但有效地保證了供水系統(tǒng)管網(wǎng)壓力恒定，而且使系統(tǒng)工作可靠、節(jié)能效果顯著、實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)控制、且無二次污染。取系統(tǒng)比例系數(shù) Kc=，采樣時(shí)間 Ts=，積分時(shí)間 Ti=180min，微分時(shí)間取零值。 系統(tǒng)的近似數(shù)學(xué)模型及參數(shù)取值由于變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的控制對(duì)象是一個(gè)時(shí)變，非線性，遲滯，模型不穩(wěn)定北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 28 頁的對(duì)象，很難得出精確的數(shù)學(xué)模型而只能近似等效。積分環(huán)節(jié)主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度。北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 27 頁 r ( t )e ( t )比例積分++++u ( t )水泵 管網(wǎng)y ( t )－實(shí)際壓力給定壓力頻率轉(zhuǎn)速壓力變送器微分圖 46　PID 控制原理框圖PID 控制規(guī)律為： 1()()()()pdi etytKettT?????????式中：Kp 為比例系數(shù)；Ti 為積分時(shí)間常數(shù)；Td 為微分時(shí)間常數(shù)。PID 控制是連續(xù)控制系統(tǒng)中技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的控制方式。北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 24 頁 圖 44　初始化子程序 SBR_0 梯形圖(2) PID 控制中斷子程序首先將由 AIW0 輸入的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換，經(jīng)過 PID 運(yùn)算后，再將標(biāo)準(zhǔn)值轉(zhuǎn)化成輸出值，由 AQW0 輸出模擬信號(hào)。假設(shè)所選變頻器的輸出頻率范圍為 0~100HZ，則上下限給定值分別為 16000 和 6400。3泵的運(yùn)行控制情況與 2泵相似，在此就不再重復(fù)。由于變頻恒壓供水系統(tǒng)主程序梯形圖比較復(fù)雜，不便全部畫出，在此僅畫出其控制過程的流程圖。報(bào)警及故障處理程序本系統(tǒng)中包括水池水位越限報(bào)警指示燈、變頻器故障報(bào)警指示燈白天模式運(yùn)行指示燈以及報(bào)警電鈴。當(dāng)?shù)谝淮紊想?、故障消除或者產(chǎn)生 1泵變頻啟動(dòng)脈沖信號(hào)并且系統(tǒng)無故障產(chǎn)生、未產(chǎn)生復(fù)位 1水泵變頻運(yùn)行信號(hào)、1泵未工作在工頻狀態(tài)時(shí)， 置 1，KM2 常開觸點(diǎn)閉合接通變頻器，使 1水泵變頻運(yùn)行，同時(shí) KM2 常閉觸點(diǎn)打開防止 KM1 線圈得電，從而在變頻和工頻之間實(shí)現(xiàn)良好的電氣互鎖，KM2 的常開觸點(diǎn)還可實(shí)現(xiàn)自鎖功能。增、減泵判斷和相應(yīng)操作