【正文】 會降低，誰泵機組的轉(zhuǎn)速減小 ，實際供水壓力因此而減小。設(shè)定的供水壓力可以是一個常熟，也可以是一個時間分段函數(shù)，在每一個時段內(nèi)是一個常數(shù)。為了保持供水壓力，就必須增大變頻器的輸出頻率以提供啊誰泵機組的轉(zhuǎn)速；當用戶的用水量減小時， Q減小，在變頻器輸出頻率不變的情況下，管網(wǎng)的供水壓力將會增大，為了減小供水的壓力，就必須降低變頻器的輸出頻率?？紤]這些具體情況，上式可以改寫為： ?dPH? (32) 水泵的軸功率為： ??QHN? (33) 把揚程的表達式代入上式，得： ?dQPN? (34) 水泵是與一臺交流感應(yīng)電機相連，由電機帶動運行的，電機的轉(zhuǎn)速與水泵的 轉(zhuǎn)速相同，電機的輸出有效功率與水泵的軸功率相等。 圖 31 離心泵裝置 在水泵機構(gòu)和理論中，有一些評價水泵性能的性能參數(shù)，這里把與本文研究有關(guān)的幾個參數(shù)列舉如下： 揚程（ H） 單位重量液體通過水泵后能量的增量 流量（ Q） 水泵在單位時間內(nèi)所輸送的水體體積 軸功率（ N） 原動機輸給水泵的功率稱為水泵的軸功率 效率（η） 水泵的有效功率和軸功率之 比，其中有效功率是指單位時間內(nèi)通過水泵的液體從水泵那里得到的能量叫做有效功率 轉(zhuǎn)速（ n） 水泵葉輪的轉(zhuǎn)動速度 根據(jù)水泵理論，在圖 31中， 臺州學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 g vvPPZH vd 22122 ??????? (31) 其中， VP 真空表讀數(shù)（公斤 /厘米） dP 壓力表讀數(shù)（公斤 /厘米） γ 水的容量 Z? 水泵的出水口測量點與進水口測量點位置差造成的附加揚程。離心泵也因此得名。 從公式（ 27）可以看出，功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，流量與轉(zhuǎn)速成正比，損耗功率與流量成正比，所以調(diào)速控制方式要比閥門控制方式供水功率要小得多 ，節(jié)能效果顯著 [68]。而揚程則從 0H 上升到 1H ，運行工況點從 E 點移到 F臺州學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 點，此時水泵輸出功率用圖形表示為（ O， 2Q ， F， 1H ）圍成矩形部分，其值為： ??102 21QHPD ? （ 24） 當用調(diào)速控制時，若采用恒壓（ 0H ）、變頻泵（ 2n ）供水，管阻特性曲線為 2? ，揚程特性變?yōu)榍€ 2n ，工作點從 E 點移到 D 點。因此，揚程特性將隨水泵轉(zhuǎn)速的改變而 改變，但管阻特性不變。閥門控制法是通過調(diào)節(jié)閥門開度來調(diào)節(jié)流量，水泵電機的轉(zhuǎn)速保持不變。 從上式可知，當極對數(shù) p 不變時，電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 n 與定子電源頻率 f 成正比，臺州學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 因此連續(xù)調(diào)節(jié)異步電機供電電源的頻率，就可以連續(xù)平滑地調(diào)節(jié)電機的同步轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。通常由鼠籠式異步電動機驅(qū)動水泵旋轉(zhuǎn)來供水，并且把電機和水泵做成一體，通過變頻器調(diào)節(jié)異步電機的轉(zhuǎn)速，從而改變水泵的出水流量而實現(xiàn)恒壓供水的（具體原理將在下一章闡述）。由于閥門開度的改變，實際上是改變了在某一揚程下，供水系統(tǒng)向用戶的供水能力。由于在閥門開度和水泵轉(zhuǎn)速都不變的情況下，流量的大小主要取決于用戶的用水情況，因此，揚程特性所反映的是揚程H 與用水量 UQ 之間的關(guān)系。 本課題研究將變頻調(diào)速技術(shù)、 PID 控制應(yīng)用于恒壓供水系統(tǒng)，從而提高變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，以及多臺水泵循環(huán)變頻控制時變頻電源向工頻電源的切換。 關(guān)鍵詞 變頻調(diào)速；恒壓供水； PLC； PID 控制 臺州學院畢業(yè)設(shè)計（論文） II Abstract With the development of electrical and AC motor control technology as well as puter technology， the frequency control technology has been applied in water supply system of constant pressure， which can not only boost the degree of automation but also reduce energy waste． This paper explains water supply system’s energysaving principle of pump variable frequency speed regulating according to characterisitic curve of running pipelines and water pump， analyzes the structure of variable frequency regulating constant pressure water supply． In this paper， the executing agency is the programmable logic controller（ PLC） and the frequency converter． AT89C51 has been applied in order to simulate the water supply work． Proportion integration derivative （ PID） has been applied in order to design the controller for constant pressure． By the end of this paper introduces the hardware and software of the system． Key words Variable frequency speed control； Constant pressure water supply ；Programmable logic controller（ PLC） ； Proportion integration derivative（ PID） 臺州學院畢業(yè)設(shè)計（論文） III 目 錄 1．引言 ................................................................................................................................. 1 2． 恒壓變頻供水系統(tǒng)簡介 ................................................................................................. 1 ．供水系統(tǒng)的基本特性 ............................................................................................ 1 ．變頻調(diào)速原理 ........................................................................................................ 2 ．水泵調(diào)速運行的節(jié)能原理 .................................................................................... 3 3． 恒壓供水系統(tǒng)的理論分析及方案設(shè)計 ......................................................................... 5 ．供水壓力和變頻器輸出頻率的關(guān)系 .................................................................... 5 ．恒壓控制的理論分析 ............................................................................................ 7 ．恒壓變頻供水系統(tǒng)的方案設(shè)計 ............................................................................ 9 ．恒壓變頻供水控制系統(tǒng)控制方案的設(shè)計 ................................................. 9 ．恒壓變頻供水系統(tǒng)的構(gòu)成 ......................................................................... 9 ．恒壓變頻供水系統(tǒng)中加減泵的條件分析 ............................................... 10 4． 恒壓變頻供水的 PID 控制 ........................................................................................... 12 ． PID 控制算法的一般形式 ................................................................................... 12 ．離散 PID 控制算法 .............................................................................................. 14 ． OMROM PLC 的 PID 控制指令 ......................................................................... 15 5．變頻恒壓供水系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計 ............................................................................... 17 ．系統(tǒng)的硬件組成 .................................................................................................. 17 ． PLC 的輸入輸出 ....................................................................................... 17 ．變頻器參數(shù)設(shè)置 ....................................................................................... 17 ．被控對象的硬件設(shè)計 .......................................................................................... 18 ．主控芯片 ................................................................................................... 18 ． A/D 轉(zhuǎn)換電路 ........................................................................................... 19 ． D/A 轉(zhuǎn)換電路 ........................................................................................... 20 ．數(shù)碼管顯示電路 ....................................................................................... 20 ．系統(tǒng)的軟件設(shè)計 .................................................................................................. 21 ．被控對象的軟件設(shè)計 ............................................................................... 21 臺州學院畢業(yè)設(shè)計（論文） IV ．恒壓變頻供水系統(tǒng)的控制流程 ...........