【正文】 DIP開關(guān)進行設(shè)置。本系統(tǒng)中要實現(xiàn)監(jiān)控，所以變頻器還應(yīng)具有通訊功能。此電源輸出的電壓或電流及頻率，由控制回路的控制指令進行控制。圖33 變頻器的構(gòu)成驅(qū)動電路運算電路控制電路保護電路速度檢測電路電壓/電流檢測電路控制電路B控制電路A運轉(zhuǎn)指令電源U1I1f1M～～主電路速度檢出器控制指令由于本設(shè)計中PLC選擇的西門子S7200型號，為了方便PLC和變頻器之間的通信，我們選擇西門子的MicroMaster440變頻器（簡稱MM440）。MM440變頻器實現(xiàn)電動機三段速頻率運轉(zhuǎn)，三段速設(shè)置如下：第一段，輸出頻率為15Hz，電動機轉(zhuǎn)速為840r/min；第二段，輸出頻率為35Hz，電動機轉(zhuǎn)速為1960r/min；第三段，輸出頻率為50Hz時，電動機的轉(zhuǎn)速為2800r/min。要使泵組常處于高效區(qū)運行，則所選用的泵型必須與系統(tǒng)用水量的變化幅度相匹配。它可以輸送清水及理化性質(zhì)類似于水的無顆粒、無雜質(zhì)不揮發(fā)、弱腐蝕介質(zhì)，一般用在城市給排水、鍋爐給水、空調(diào)冷卻系統(tǒng)、消防給水等。在運行過程中，當(dāng)壓力傳感器和壓力變送器出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)有可能開啟所有的水泵，而此時的用水量又達(dá)不到，這就使水管中的水壓上升，為了防止爆管和超高水壓損壞家中的用水設(shè)備（熱水器、抽水馬桶等），本文中的供水系統(tǒng)使用電極點壓力表的壓力上限輸出，作為PLC的一個數(shù)字量輸入，當(dāng)壓力超出上限時，關(guān)閉所有水泵并進行報警輸出[10]。本設(shè)計要求貯水池水位為2m～5m，所以要通過液位變送器將檢測到的水位轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號（4～20mA電壓信號），再將其輸入窗口比較器，用比較器輸出的高電平作為貯水池水位的報警信號，輸入PLC。KMKM KM5分別為電動機MMM3工頻運行時接通電源的控制接觸器；KM KMKM6分別為電動機MMM3變頻運行時接通電源的控制接觸器；FRFRFR3分別為三臺水泵電機過載保護用的熱繼電器；QSQSQSQS4分別為變頻器、電動機MMM3的手動開關(guān)；FUFUFU3分別為三臺水泵電機主電路的熔斷器。當(dāng)電機工頻運行時，連接至變頻器的隔離開關(guān)及變頻器輸出端的接觸器斷開，接通工頻運行的接觸器和隔離開關(guān)。系統(tǒng)啟動、運行和停止的操作不能直接斷開主電路，而必須通過變頻器實現(xiàn)軟啟動和軟停。本系統(tǒng)采用西門子公司S7200系列PLC，它體積小，執(zhí)行速度快，抗干擾能力強，性能優(yōu)越。手動運行時，可用按鈕SB1~SB6控制三臺水泵的啟/停；自動運行時，系統(tǒng)在PLC程序控制下運行。圖35變頻恒壓供水系統(tǒng)控制電路圖HL10HL7HL8HL9HA21PLCNL1FUSAKM1HL2KM2FR1HL1KM1KM1KM2SB2SB1KM3HL4KM4FR2HL3KM3KM31KM4SB4SB3KM5HL6KM6FR3HL5KM5KM5KM6SB6SB5本系統(tǒng)在手動/自動控制下的運行過程如下：(1) 手動控制：手動控制只在檢查故障原因時才會用到，便于電機故障的檢測與維修。同理，可以通過按下SBSB5啟動電機MM3，通過按下SBSB6來使電機MM3停機。KM1線圈得電，1水泵工頻運行指示燈HL1點亮，同時KM1的常閉觸點斷開，實現(xiàn)KMKM2的電氣互鎖。 PLC的I/O端口分配及外圍接線圖根據(jù)變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的特點，系統(tǒng)應(yīng)滿足如下基本設(shè)計要求[11]：(1) 由于白天和夜間小區(qū)用水量明顯不同，本設(shè)計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 輸入輸出點代碼及地址編號名 稱代 碼地址編號輸入信號供水模式信號(1白天，0夜間)SA1水池水位上下限信號SLHL變頻器報警信號SU試燈按鈕SB7壓力變送器輸出模擬量電壓值UpAIW0輸出信號1泵工頻運行接觸器及指示燈KMHL11泵變頻運行接觸器及指示燈KM0、HL22泵工頻運行接觸器及指示燈KMHL32泵變頻運行接觸器及指示燈KMHL43泵工頻運行接觸器及指示燈KMHL53泵變頻運行接觸器及指示燈KMHL6輸出信號水池水位上下限報警指示燈HL7變頻器故障報警指示燈HL8白天模式運行指示燈HL9報警電鈴HA變頻器頻率復(fù)位控制KA變頻器輸入電壓信號UfAQW0結(jié)合系統(tǒng)控制電路圖34和PLC的I/O端口分配表32，畫出PLC及擴展模塊外圍接線圖，如圖36所示。2L3L它忽略了直流電源的容量、電源方面的抗干擾措施、輸出方面的保護措施以及系統(tǒng)的保護措施等因素。為了判斷變頻器工作頻率達(dá)上限值的確實性，應(yīng)濾去偶然的頻率波動引起的頻率達(dá)到上限情況，在程序中應(yīng)考慮采取時間濾波。除此之外，泵組管理還有一個問題就是泵的工作循環(huán)控制，本設(shè)計中使用泵號加1的方法實現(xiàn)變頻泵的循環(huán)控制，用工頻泵的總數(shù)結(jié)合泵號實現(xiàn)工頻泵的輪換工作。主程序的功能最多，如泵切換信號的生成、泵組接觸器邏輯控制信號的綜合及報警處理等都在主程序。表41 程序中使用的PLC元件及其功能器件地址功 能器件地址功 能VD100過程變量標(biāo)準(zhǔn)化值T35工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制VD104壓力給定值T37工頻泵增泵濾波時間控制VD108PID計算值T38工頻泵減泵濾波時間控制VD112比例系數(shù)Kc故障結(jié)束脈沖信號VD116采樣時間Ts水泵變頻啟動脈沖（增泵）VD120積分時間Ti水泵變頻啟動脈沖（減泵）VD124微分時間Td倒泵變頻啟動脈沖VD204變頻運行頻率下限值復(fù)位當(dāng)前變頻泵運行脈沖VD208變頻運行頻率上限值當(dāng)前泵工頻運行啟動脈沖VD250PID調(diào)節(jié)結(jié)果存儲單元新泵變頻啟動脈沖VB300變頻工作泵的泵號泵工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制VB301工頻運行泵的總臺數(shù)泵工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制VD310變頻運行時間存儲器泵工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制T33工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制故障信號匯總T34工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制水池水位越限邏輯 PLC程序設(shè)計由SIEMENS公司推出的S7200系列PLC具有結(jié)構(gòu)緊湊、擴展性良好、指令功能強大、價格低廉等特點，成為當(dāng)代各種小型控制工程的理想控制器。PLC控制程序由一個主程序、若干子程序構(gòu)成，程序的編制在計算機上完成，編譯后通過PC/PPI 電纜把程序下載到PLC，控制任務(wù)的完成，是通過在RUN模式下主機循環(huán)掃描并連續(xù)執(zhí)行用戶程序來實現(xiàn)的。如果是手動運行模式則進行手動操作，人們根據(jù)自己的需要操作相應(yīng)的按鈕，系統(tǒng)根據(jù)按鈕執(zhí)行相應(yīng)操作。如果PLC接到頻率下限信號，則執(zhí)行減泵程序，減少水泵的工作數(shù)量。系統(tǒng)進行初始化是在主程序中通過調(diào)用子程序來是實現(xiàn)的。當(dāng)只有一臺變頻泵長時間運行時，對連續(xù)運行時間進行判斷，超過3h則自動倒泵變頻運行。由于各水泵工頻運行控制邏輯大體上是相同的，現(xiàn)在只以1水泵為例進行說明。而試燈按鈕按下時，各指示燈會一直點亮。3泵的運行控制情況與2泵相似，在此就不再重復(fù)。具體程序梯形圖如圖45所示。圖形界面系統(tǒng)用于生成現(xiàn)場過程圖形畫面；實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)用于實時存儲現(xiàn)場控制點的參數(shù)；第三方程序接口組件用于組態(tài)軟件與其他應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)；控制功能組件用于生成監(jiān)控所需的控制策略。圖51 串行通信接口參數(shù)設(shè)置選中“COM1”后，雙擊右側(cè)工作區(qū)出現(xiàn)的“新建…”圖標(biāo)，在出現(xiàn)的對話框的“PLC”文件夾中選擇西門子的S7200系列，通信協(xié)議為PPI（見圖52），設(shè)置好單擊“下一步”直至“完成”，這樣在右側(cè)會出現(xiàn)剛生成的“新IO設(shè)備”圖標(biāo)，通信設(shè)置結(jié)束。圖53 定義變量對話框 組態(tài)畫面(1) 建立新畫面單擊工程瀏覽器左側(cè)的“畫面”圖標(biāo)，雙擊工作區(qū)“新建…”圖標(biāo)，彈出“新畫面”對話框，輸入名稱點擊確定進入組態(tài)王的開發(fā)系統(tǒng)。圖54 數(shù)據(jù)詞典中的變量列表 監(jiān)控系統(tǒng)界面在本系統(tǒng)中，根據(jù)需要共開發(fā)了5個界面，包括啟動界面（包含系統(tǒng)所有菜單）、系統(tǒng)運行主界面、歷史和實時趨勢曲線、數(shù)據(jù)報表、報警界面。圖55 住宅小區(qū)恒壓供水控制系統(tǒng)監(jiān)控界面第6章 結(jié)束語本文針對住宅小區(qū)供水的特點，設(shè)計開發(fā)了一套基于PLC的變頻恒壓供水控制系統(tǒng)。因?qū)崿F(xiàn)了恒壓自動控制，不需要操作人員頻繁操作，節(jié)省了人力，提高了供水質(zhì)量，減輕了勞動強度，可實現(xiàn)無人職守，節(jié)約管理費用。XXX：住宅小區(qū)恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計致 謝本文是在導(dǎo)師XXX老師和XXX老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的。衷心的說一句:能夠認(rèn)識你們真好！ 最后，我還要感謝我的父母，他們從小培養(yǎng)我堅強的性格，時刻關(guān)注我的學(xué)習(xí)和成長，始終作為我堅實的后盾，無私的支持著我、關(guān)心著我，正是他們對我的期望和鼓勵，促使我不斷的學(xué)習(xí)和前進。陳老師和宋老師淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的治學(xué)態(tài)度和敬業(yè)精神，不僅授我以文，而且教我做人，這都使我難以忘懷，也將使我在今后的學(xué)習(xí)和工作中受益匪淺，在此謹(jǐn)表深切的敬意和衷心的感謝！在XXX學(xué)院的學(xué)習(xí)期間受到過XXX學(xué)院許多老師的教誨，在這里對他們的關(guān)懷和幫助表示我衷心的感謝。目前在國內(nèi)外變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng)的研究設(shè)計中，對于能適應(yīng)不同的用水場合，結(jié)合現(xiàn)代控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)同時兼顧系統(tǒng)的電磁兼容性（EMC）的變頻恒壓供水系統(tǒng)的水壓閉環(huán)控制的研究還是不夠的。該系統(tǒng)利用單臺變頻器實現(xiàn)多臺水泵電機的軟起動和調(diào)速，摒棄了原有的自耦降壓起動裝置，采用PLC控制變頻器進行PID調(diào)節(jié)，按實際需要設(shè)定壓力給定值，根據(jù)壓差調(diào)整水泵的工作情況，實現(xiàn)恒壓供水，使給水泵始終在高效率下運行，在啟動時壓力波動小，可控制在給定值的5%范圍內(nèi)，同時把水泵電機控制納入了控制系統(tǒng)。通過主菜單界面可以調(diào)用不同的界面，也可根據(jù)需要在系統(tǒng)運行主界面中改變壓力給定值。(3) 編寫控制流程程序雙擊工程瀏覽器左邊窗口“/文件/命令語言/應(yīng)用程序命令語言”進行編程。雙擊最下面的“新建…”圖標(biāo)，彈出“定義變量”對話框（見圖53），開始定義輸入輸出變量。 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計 組態(tài)王的通信參數(shù)設(shè)置本設(shè)計中用S7200的PPI編程電纜實現(xiàn)計算機與CPU模塊的通信。具體程序梯形圖如圖46所示。 控制系統(tǒng)子程序設(shè)計(1) 初始化子程序SBR_0首先初始化變頻運行的上下限頻率，在第二章水泵切換分析中已說明水泵變頻運行的上下限頻率分別為50HZ和20HZ。由于在圖41中并未對各臺水泵的變頻和工頻運行控制做詳細(xì)介紹，因此圖42和圖43對其作了完整的補充。(6) 報警及故障處理程序本系統(tǒng)中包括水池水位越限報警指示燈、變頻器故障報警指示燈白天模式運行指示燈以及報警電鈴。當(dāng)?shù)谝淮紊想姟⒐收舷蛘弋a(chǎn)生1泵變頻啟動脈沖信號并且系統(tǒng)無故障產(chǎn)生、未產(chǎn)生復(fù)位1水泵變頻運行信號、1泵未工作在工頻狀態(tài)時，KM2常開觸點閉合接通變頻器，使1水泵變頻運行，同時KM2常閉觸點打開防止KM1線圈得電，從而在變頻和工頻之間實現(xiàn)良好的電氣互鎖，KM2的常開觸點還可實現(xiàn)自鎖功能。(2)增、減泵判斷和相應(yīng)操作程序當(dāng)PID調(diào)解結(jié)果大于等于變頻運行上限頻率（或小于等于變頻運行下限頻率）且水泵穩(wěn)定運行時，定時器計時5min（以便消除水壓波動的干擾）后執(zhí)行工頻泵臺數(shù)加一（或減一）操作，并產(chǎn)生相應(yīng)的泵變頻啟動脈沖信號。 控制系統(tǒng)主程序設(shè)計圖41 變頻恒壓供水系統(tǒng)主程序流程圖程序結(jié)束水池水位越限變頻器故障變頻泵單獨運行時間達(dá)3h受否有報警1＃、2＃、3＃泵變頻運行控制1＃、2＃、3＃泵工頻運行控制產(chǎn)生倒泵信號是產(chǎn)生故障結(jié)束脈沖水位越限報警是變頻器故障報警是否否否產(chǎn)生當(dāng)前泵工頻運行，下臺泵變頻運行產(chǎn)生脈沖變頻泵號置1工頻泵數(shù)置0是否是否增泵或倒泵復(fù)位變頻器，變頻器泵號加1調(diào)整變頻器泵號，遇4加1定時5min，濾波工頻泵數(shù)減1，產(chǎn)生變頻啟動脈沖變頻器頻率達(dá)下限是是否否是工頻泵數(shù)加1，產(chǎn)生變頻啟動脈沖定時5min，濾波變頻器頻率達(dá)上限調(diào)用初始化子序序，是否無誤？設(shè)定變頻泵號開始產(chǎn)生報警信號報警燈閃爍設(shè)置水壓給定值否調(diào)整變頻器泵號，遇4加1否是