【正文】 流、濾波等電子元件構(gòu)成，因此體積小、維護(hù)簡(jiǎn)單。依據(jù)現(xiàn)實(shí)生活用水系統(tǒng)中用水的變化來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)水位控制系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，目的是在用水量隨著不同時(shí)段發(fā)生變化時(shí)保持水壓和水位恒定以滿足客戶用水要求。變頻調(diào)速特點(diǎn)簡(jiǎn)述如下表： 表 31 變頻調(diào)速特點(diǎn) 1 采用多重化 PWM 方式控制 2 功率因數(shù)高，輸入諧波小 3 模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，可更換能力強(qiáng) 4 直接高壓輸出，無(wú)需輸出變壓器 5 極低的 dv/dt 輸出，雜波較低，不須過(guò)多濾波 6 采用光纖技術(shù)，提高了產(chǎn)品的抗干擾能力和可靠性 7 功率單元采用自動(dòng)旁路，實(shí)現(xiàn)故障不停機(jī)待修理自保持功能 本文設(shè)計(jì)恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，跟據(jù)用水量的變化來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù) ，在用水量發(fā)生變化時(shí)保持水壓恒定以滿足用水要求。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特別的有創(chuàng)意，充分地考慮到現(xiàn)場(chǎng)安裝的便利以及有效的使用面積。產(chǎn)品在軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用新穎的想法，站在使用者的角度讓調(diào)試過(guò)程變得簡(jiǎn)單。最后還要補(bǔ)充的是 ACS400 擁有多種調(diào)試工 具，使用時(shí)在調(diào)試向?qū)逻M(jìn)行參數(shù)設(shè)定，加上全部的自優(yōu)化調(diào)試過(guò)程， ACS400常常以 15分鐘作為產(chǎn)品典型的調(diào)試時(shí)間。在 60 年代末美國(guó)最早出現(xiàn)了可編程邏輯控制器，其提出目的是為了代替繼電器。 PLC 作為工業(yè)專用控制計(jì)算機(jī)，有著許多優(yōu)點(diǎn)： ① 可靠性強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定，有良好的抗干擾能力。 ⑤ 硬件配置方便，維修方便。其中 I/O 單元應(yīng)具有以下功能： 1）獲得信號(hào)具有可靠性，并對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波、整形，轉(zhuǎn)換成控制器可接受的電平信號(hào) 2）把控制器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成有較強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力的信號(hào)，輸出電路應(yīng)與控制器隔離。除此之外，要控制水管中水壓力的大小，除了依靠 A/D 和 D/A兩個(gè)模塊之外，還需要用到內(nèi)置的 PID 模塊來(lái)切換水泵的電機(jī)，這三個(gè)模塊是 PLC 的高級(jí)控制單元，是 PLC 控制的重要組成部分，也是恒壓供水系統(tǒng)的核心。其性能特征如下： ? 采用高速計(jì)數(shù)器快速的跟蹤測(cè)量高速加工元件。 ? CPM2A的價(jià)值與性能幾乎形成反比的趨勢(shì)，性價(jià)比極高。57~150Hz,加速度 ,在 X,Y,Z 方向各 80 分鐘（每次振動(dòng) 8分鐘 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 10 次 =合計(jì) 80 分鐘） 耐沖擊 147m/s2,在 X,Y,Z 方向各 3 次 環(huán)境溫度 使用： 0℃ ~55℃ 保存： 20℃ ~75℃ 環(huán)境濕度 10%~90%（不結(jié)露） 氣體環(huán)境 無(wú)腐蝕性氣體 端子螺絲尺寸 M3 電源保持 交流電源： 最小 10ma直流電源： 最小 2ms CPU 單元重量 交流形式 800g以下 直流形式 700g以下 擴(kuò)展 I/O 單元重量 20 點(diǎn)單元： 300g以下 8 點(diǎn)輸入單元： 250g以下 8 點(diǎn)輸出 單元： 200g以下 模擬量 I/O 單元： 200g以下 四臺(tái)水泵自動(dòng)控制系統(tǒng) 供水泵的自動(dòng)控制采用的是日本歐姆龍公司的 PLC,機(jī)器型號(hào)為 CPM2A30CDRA和模擬量控制模塊 CPM1AMAD02CH。RF1 NO 1 號(hào)水泵過(guò)載 6 5 R02帶有積分變速積分的 PID 控制方案，大大減小 了 超調(diào)量?？刂茀^(qū)間設(shè)定方法如下： 假設(shè) 當(dāng)前水壓控制區(qū)間 為 [X01X02]（ X01〈 SP〈 X02）。變頻器 根據(jù) PLC 的輸入調(diào)整電機(jī)頻率管網(wǎng)壓力當(dāng)前值高于變頻器設(shè)定值時(shí)，變頻器就會(huì)提高其頻率；當(dāng)前值低于變頻器設(shè)定時(shí)，變頻器就會(huì)降低其頻率。涉及到對(duì) PID 控制器中的比例度，積分時(shí)間，微分時(shí)間三個(gè)參數(shù)的大小進(jìn)行確定，可以利用經(jīng)驗(yàn)試湊法，臨界比例法，衰減曲線法等辦法對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行整定。最后輸出的結(jié)果傳送到數(shù)據(jù)區(qū) DM210中， DM210 取做 P1。最后輸出的結(jié)果傳送到數(shù)據(jù)區(qū) DM310 中，記作 F。 當(dāng) 3 號(hào)泵手動(dòng) /自動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)在手動(dòng)位置或者異常狀況出現(xiàn)，即出現(xiàn)電源故障、變頻器自動(dòng)調(diào)節(jié)失靈、 3 號(hào)泵電機(jī)過(guò)載等現(xiàn)象時(shí)，會(huì)給微機(jī)輸入一個(gè)手動(dòng)或故障信號(hào)。在此設(shè)定 2 秒解鎖，循環(huán)倒泵時(shí)間為 24 小時(shí)，系統(tǒng)設(shè)置定時(shí)器，一旦時(shí)間到達(dá)便輸出倒泵 信號(hào)，禁止變頻泵運(yùn)行。與此同時(shí)假設(shè)市供水管網(wǎng)壓力正常、無(wú)循環(huán)倒泵信號(hào)、變頻泵無(wú)故障、變頻器無(wú)故障。 LDNOT ka1g AND bpb1 LDNOT ka2g AND bpb2 ORLD LDNOT ka3g AND bpb3 ORLD LDNOT ka4g AND bpb4 ORLD ANDNOT pys ANDNOT yhdb ANDNOT pqgz ANDNOT pbgz OUT yxbp LD P_On IL(02) LD p_On MOV(21) 00FF DM12 LD p_On MOV(21) 00FF DM13 LD p_On MOV(21) 0000 DM14 LD p_On MOV(21) 0006 DM15 LD P_On BCMP(68) DM310 一旦變頻器的頻率值低于 10Hz時(shí)，系統(tǒng)無(wú)法做 到立即摘泵，整個(gè)系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)一大部分的延時(shí)，因此需要進(jìn)行一定時(shí)間的延時(shí)。 LD INKM2 ANDNOT INKM4 SET ls1 LD INKM2 ANDNOT INKM4 DIFD(14) LD SET LD 300 LD TIM001 RSET ls1 RSET LD INKM6 ANDNOT INKM8 SET ls2 LD INKM6 ANDNOT INKM8 DIFD(14) LD SET LD TIM 2 300 LD TIM002 RSET ls2 RSET LD INKM10 ANDNOT INKM12 SET ls3 LD INKM10 ANDNOT INKM12 DIFD(14) LD SET LD TIM 3 LD TIM003 RSET ls3 RSET LD INKM14 ANDNOT INKM16 SET ls4 LD INKM14 ANDNOT INKM16 DIFD(14) LD SET LD TIM 4 300 LD TIM004 RSET ls4 RSET 簡(jiǎn)述程序步驟：第一部分為以 1號(hào)泵為首的變頻組合（ 1號(hào)泵變頻、 2號(hào)泵作為第一臺(tái)工頻、 3號(hào)泵作為第二臺(tái)工頻、 4號(hào)泵作為第三臺(tái) 工頻）程序。另外兩臺(tái)泵的運(yùn)行邏輯也如上述所說(shuō)，保證優(yōu)先級(jí)和時(shí)序。 在 1 號(hào)到 4號(hào)泵當(dāng)中，如果有任意一臺(tái)電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)過(guò)載問(wèn)題，系統(tǒng)輸出水泵故障信號(hào)。也可以通過(guò)不同顏色的警報(bào)燈來(lái)識(shí)別故障，以便提示檢修人員。我完成了型號(hào)為CPM2A30CDRA可編程控制器 （ PLC）的規(guī)格進(jìn)行掌握，并且了解了其耐壓、抗振和抗干擾性等一系列的優(yōu)越性能，并且成功完成了編程、運(yùn)行與調(diào)試。完成了對(duì) PLC 與變頻器各種型號(hào)規(guī)格的選擇與確定，并且在老師的指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助下，繪制了電路原理圖和 PLC 外圍接線圖，明白了 PLC 和電機(jī)調(diào)速裝置兩大系統(tǒng)組成的供水系統(tǒng)的原理和運(yùn)行過(guò)程，最終完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。掌握了 DCS400 變頻器體積小，擁有多種調(diào)試工具和可靠性強(qiáng)等強(qiáng)大的性能。同時(shí)系統(tǒng)不斷監(jiān)控著現(xiàn)場(chǎng)工況的運(yùn)行并將中間運(yùn)行標(biāo)志傳輸出到運(yùn)行員界面中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。 系統(tǒng)并設(shè)置程序?qū)⑾嚓P(guān)的報(bào)警信號(hào)并聯(lián)后輸出驅(qū)動(dòng)相關(guān)報(bào)警指示燈的亮滅。本文考慮應(yīng)全面禁止 4臺(tái)泵的自動(dòng)運(yùn)行，給它們禁止運(yùn)行信號(hào)。 而要是想將 2 號(hào)泵作為第一臺(tái)工頻泵，那么必須滿足 1 號(hào)泵變頻工作正常下才有效，并且要實(shí)施加泵和摘泵操作，設(shè)置原則遵循根據(jù)上限頻率和下限頻率來(lái)。隨后的下一段程序是為工頻泵被摘做聯(lián)鎖保護(hù)，即在規(guī)定的延時(shí)時(shí)限下才有操作權(quán)限。在程序中我們?nèi)藶榈脑O(shè)置工頻加泵頻率區(qū)間和摘泵區(qū)間，假定頻率設(shè)定在 48Hz——52Hz范圍內(nèi)（程序中用二進(jìn)制表示）時(shí)，我們以此作為加工頻泵的上限頻率，頻率設(shè)定在在 0Hz——10Hz區(qū)間時(shí)，我們以此作為減工頻泵的下限頻率。在程序中設(shè)置初始化，將 PLC 第一次運(yùn)行或變頻運(yùn)行標(biāo)志超界時(shí)設(shè)定為第一臺(tái)泵為變頻泵。 如表，本程序?qū)⒅虚g標(biāo)志 — ka1g——ka4g的上升沿操作結(jié)合，將上升沿信號(hào)與變頻器控制信號(hào)進(jìn)行 “與 ”操作，得到的新信號(hào)用作始能信號(hào)，即在供水泵處于變頻工作時(shí)，當(dāng)出現(xiàn)一系列被當(dāng)作故障的情況后，該信號(hào)用來(lái)控制關(guān)閉變頻器的運(yùn)行。 LD P＿ First＿ Cycle MOV(21) C23F 13 LD P_On ANDW(34) 2 00FF DM210 LD P_On ANDW(34) 2 FF00 DM220 LD P_On MOVD(83) DM220 012 DM230 LD P_On BIN(23) DM230 DM240 LD P_On ANDW(34) 3 00FF DM310 LD P_On ANDW(34) 3 FF00 DM320 LD P_On MOVD(83) DM320 012 DM330 LD P_On BOM(23) DM330 DM340 LD P_On MOV(21) DM210 12 手動(dòng)或電機(jī)過(guò)載的信號(hào)處理程序 當(dāng)正常情況下 1 號(hào)泵手 /自動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)處于手動(dòng)位置或者異常狀況出現(xiàn)，即出現(xiàn)電源故障、變頻器自動(dòng)調(diào)節(jié)失靈、 1 號(hào)泵電機(jī)過(guò)載等現(xiàn)象時(shí)，會(huì)給微機(jī)輸入一個(gè)手動(dòng)或故障信號(hào)。將DM220 中的高八位傳送到 DM230的低八位中，再將 DM230 中的二進(jìn)制數(shù)值轉(zhuǎn)換成 BCD 碼后傳送到 DM240 中。 隨后在 PLC 運(yùn)行的第一個(gè)周期里，將數(shù)值 C2F3 送入 13CH。加泵、減泵時(shí)均需考慮 30 秒的延時(shí)，要做到無(wú)擾切換，以免電機(jī)產(chǎn)生震蕩，流程圖如下： 圖 42 系統(tǒng)流程圖 程序設(shè)計(jì) 總體思路及部分程序注解說(shuō)明 本程序的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)到不同工況下不同泵的工作時(shí)序不同。待系統(tǒng)切換完后 ，水壓值為 P1，則以 P1 為依據(jù)從 新建立水壓控制區(qū)間[X11X12]，并按式（ 3） 取值即可避免系統(tǒng)切換振蕩 [7]。 圖 41 模擬量閉環(huán)控制框圖 為實(shí)現(xiàn)在變頻器 故障 情況下的全自動(dòng)供水方案 ，