【正文】 PPI)協(xié)議，PC/PPI電纜可以方便實(shí)現(xiàn)PLC的通信接口RS485到PC機(jī)的通信接口RS232的轉(zhuǎn)換，用戶程序有三級(jí)口令保護(hù)，可以對(duì)程序?qū)嵤┌踩Ｗo(hù)[12]。因此我們?cè)谶x擇PLC時(shí)，要考慮PLC的指令執(zhí)行速度、指令豐富程度、內(nèi)存空間、通訊接口及協(xié)議、帶擴(kuò)展模塊的能力和編程軟件的方便與否等多方面因素。另外，實(shí)際供水壓力超調(diào)的影響以及現(xiàn)場的干擾使實(shí)際壓力的測量值有尖峰，這兩種情況都可能使機(jī)組切換的判別條件在一個(gè)比較短的時(shí)間內(nèi)滿足。若出現(xiàn)時(shí)就進(jìn)行機(jī)組切換，很可能由于新增加了一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行，供水壓力一下就超過了設(shè)定壓力。這個(gè)頻率在實(shí)際應(yīng)用中就是電機(jī)運(yùn)行的下限頻率。那么何時(shí)進(jìn)行切換，才能使系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的供水壓力，同時(shí)使機(jī)組不過于頻繁的切換呢?由于電網(wǎng)的限制以及變頻器和電機(jī)工作頻率的限制，50HZ成為頻率調(diào)節(jié)的上限頻率。如果用水量繼續(xù)增加，滿足增加水泵的條件，將繼續(xù)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換，將另一臺(tái)工頻泵M3投入運(yùn)行，變頻器輸出頻率達(dá)到上限頻率50Hz時(shí)，壓力仍未達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出水壓超限報(bào)警。 變頻恒壓供水系統(tǒng)控制流程變頻恒壓供水系統(tǒng)控制流程如下:(l) 系統(tǒng)通電，按照接收到有效的自控系統(tǒng)啟動(dòng)信號(hào)后，首先啟動(dòng)變頻器拖動(dòng)變頻泵M1工作，根據(jù)壓力變送器測得的用戶管網(wǎng)實(shí)際壓力和設(shè)定壓力的偏差調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，控制Ml的轉(zhuǎn)速，當(dāng)輸出壓力達(dá)到設(shè)定值，其供水量與用水量相平衡時(shí)，轉(zhuǎn)速才穩(wěn)定到某一定值，這期間Ml工作在調(diào)速運(yùn)行狀態(tài)。設(shè)定的供水壓力可以是一個(gè)常數(shù)，也可以是一個(gè)時(shí)間分段函數(shù)，在每一個(gè)時(shí)段內(nèi)是一個(gè)常數(shù)。根據(jù)水泵機(jī)組中水泵被變頻器拖動(dòng)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，變頻循環(huán)式即變頻器拖動(dòng)某一臺(tái)水泵作為調(diào)速泵，當(dāng)這臺(tái)水泵運(yùn)行在50Hz時(shí)，其供水量仍不能達(dá)到用水要求，需要增加水泵機(jī)組時(shí)，系統(tǒng)先將變頻器從該水泵電機(jī)中脫出，將該泵切換為工頻的同時(shí)用變頻去拖動(dòng)另一臺(tái)水泵電機(jī)；變頻固定式是變頻器拖動(dòng)某一臺(tái)水泵作為調(diào)速泵，當(dāng)這臺(tái)水泵運(yùn)行在50Hz時(shí)，其供水量仍不能達(dá)到用水要求，需要增加水泵機(jī)組時(shí)，系統(tǒng)直接啟動(dòng)另一臺(tái)恒速水泵，變頻器不做切換，變頻器固定拖動(dòng)的水泵在系統(tǒng)運(yùn)行前可以選擇[9]，本設(shè)計(jì)中采用前者。此信號(hào)來自安裝于水池中的液位傳感器；報(bào)警信號(hào)反映系統(tǒng)是否正常運(yùn)行，水泵電機(jī)是否過載、變頻器是否有異常，該信號(hào)為開關(guān)量信號(hào)。管網(wǎng)水壓信號(hào)反映的是用戶管網(wǎng)的水壓值，它是恒壓供水控制的主要反饋信號(hào)。通過對(duì)以上這幾種方案的比較和分析，可以看出第三種控制方案更適合于本系統(tǒng)。具有良好的通信接口，可以方便地與其他的系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通用性強(qiáng)；由于PLC產(chǎn)品的系列化和模塊化，用戶可靈活組成各種規(guī)模和要求不同控制系統(tǒng)。其輸出接口的擴(kuò)展功能缺乏靈活性，數(shù)據(jù)通信困難，并且限制了帶負(fù)載的容量，因此僅適用于要求不高的小容量場合。 變頻恒壓供水系統(tǒng)控制方案的確定恒壓變頻供水系統(tǒng)主要有壓力變送器、變頻器、恒壓控制單元、水泵機(jī)組以及低壓電器組成。而揚(yáng)程則從H0上升到H1，運(yùn)行工況點(diǎn)從E點(diǎn)移到F點(diǎn)，此時(shí)水泵的輸出功率正比于H1Q2。其工作原理是根據(jù)用戶用水量的變化自動(dòng)地調(diào)整水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使管網(wǎng)壓力始終保持恒定，當(dāng)用水量增大時(shí)電機(jī)加速，用水量減小時(shí)電機(jī)減速。由于實(shí)際用水中，需水量是變化的，若閥門開度在一段時(shí)間內(nèi)保持不變，必然要造成超壓或欠壓現(xiàn)象的出現(xiàn)。異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速是通過改變定子供電頻率來改變同步轉(zhuǎn)速而實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。在這一點(diǎn)，用戶的用水流量Qu和供水系統(tǒng)的供水流量Qc處于平衡狀態(tài)，供水系統(tǒng)既滿足了揚(yáng)程特性，也符合了管阻特性，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。管阻特性反映了水泵的能量用來克服泵系統(tǒng)的水位及壓力差、液體在管道中流動(dòng)阻力的變化規(guī)律。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，已出現(xiàn)了各種性能良好、工作可靠的變頻調(diào)速電源裝置，它們促進(jìn)了變頻調(diào)速的廣泛應(yīng)用。下面重點(diǎn)分析改變電源頻率調(diào)速的方法及特點(diǎn)。硬件設(shè)備選型、PLC選型，估算所需I/O點(diǎn)數(shù)，進(jìn)行I/O模塊選型，繪制系統(tǒng)硬件連接圖：包括系統(tǒng)硬件配置圖、I/O連接圖，分配I/O點(diǎn)數(shù)，列出I/O分配表，熟練使用相關(guān)軟件，設(shè)計(jì)梯形圖控制程序，對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改并設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)。PLC控制變頻恒壓供水系統(tǒng)主要有變頻器、可編程控制器、壓力變送器和現(xiàn)場的水泵機(jī)組一起組成一個(gè)完整的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)中有3個(gè)貯水池，3臺(tái)水泵，采用部分流量調(diào)節(jié)方法，即3臺(tái)水泵中只有1臺(tái)水泵在變頻器控制下作變速運(yùn)行，其余水泵做恒速運(yùn)行。 西門子S7200PLC簡介西門子公司具有品種非常豐富的PLC產(chǎn)品。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。因此，有待于進(jìn)一步研究改善變頻恒壓供水系統(tǒng)的性能，使其能被更好的應(yīng)用于生活、生產(chǎn)實(shí)踐[4]。但在系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、穩(wěn)定性能、抗擾性能以及開放性等多方面的綜合技術(shù)指標(biāo)來說，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒能達(dá)到所有用戶的要求。應(yīng)用在變頻恒壓供水系統(tǒng)中，變頻器僅作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，為了滿足供水量大小需求不同時(shí)，保證管網(wǎng)壓力恒定，需在變頻器外部提供壓力控制器和壓力傳感器，對(duì)壓力進(jìn)行閉環(huán)控制。隨著改革開放和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國采取要么直接從發(fā)達(dá)國家進(jìn)口現(xiàn)成的變頻調(diào)速設(shè)備，要么內(nèi)外結(jié)合，即在自行設(shè)計(jì)制造的成套裝置中采用外國進(jìn)口或合資企業(yè)的先進(jìn)變頻調(diào)速設(shè)備，然后自己開發(fā)應(yīng)用軟件的辦法，很好地為國內(nèi)重大工程項(xiàng)目提供了電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)的解決辦法，適應(yīng)了社會(huì)的需要。20世紀(jì)80年代初，日本學(xué)者提出了基于磁通軌跡的磁通軌跡控制方法。基于PLC和變頻技術(shù)的恒壓供水系統(tǒng)集變頻技術(shù)、電氣技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)于一體。(4) 液力耦合器和電池滑差離合器調(diào)速的供水方式易漏油，發(fā)熱需冷卻，效率低，改造麻煩，只能是一對(duì)一驅(qū)動(dòng)，需經(jīng)常檢修；優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉，結(jié)構(gòu)簡單明了，維修方便。小區(qū)供水系統(tǒng)的建設(shè)是其中的一個(gè)重要方面，供水的可靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性直接影響到小區(qū)住戶的正常工作和生活，也直接體現(xiàn)了小區(qū)物業(yè)管理水平的高低。在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中，單臺(tái)水泵的調(diào)節(jié)是通過變頻器來改變電源的頻率f來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速n，從而改變水泵性能曲線得以實(shí)現(xiàn)的。微機(jī)、變頻器、PLC、組態(tài)軟件及軟件環(huán)境：我專業(yè)為國家示范教學(xué)專業(yè)，所提供的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件可保證完成設(shè)計(jì)任務(wù)需要。（3）0~24小時(shí)內(nèi)可任意設(shè)置定時(shí)輪換或開機(jī)關(guān)機(jī)；當(dāng)從水井抽水或從泵部以下水池抽水時(shí)可設(shè)真空引水罐或引水箱，并對(duì)引水進(jìn)行自動(dòng)控制，引水停水是自動(dòng)停機(jī)，恢復(fù)時(shí)自動(dòng)復(fù)機(jī)等。進(jìn)出水池主管網(wǎng)敷設(shè)距離較近，并且距旁邊學(xué)生樓較遠(yuǎn)，建設(shè)后一樓宿舍采光不受影響。在對(duì)系統(tǒng)方案全面考慮后，每名學(xué)生可選擇一個(gè)子系統(tǒng)作為專題設(shè)計(jì)，并在開題報(bào)告中明確專題內(nèi)容，報(bào)經(jīng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師批準(zhǔn)。 昆明冶專四棟學(xué)生公寓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 昆明冶金高等專科學(xué)校 專業(yè)：電氣自動(dòng)化技術(shù) 班級(jí)：電氣1478班 姓名：翁世友 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：昆明冶專四棟學(xué)生公寓變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容：根據(jù)指導(dǎo)教師提供的住宅小區(qū)具體參數(shù),對(duì)一個(gè)住宅小區(qū)進(jìn)行變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。每名學(xué)生在系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)時(shí)，均應(yīng)對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行全面考慮，設(shè)計(jì)方案應(yīng)具有各自的特點(diǎn)，不應(yīng)雷同。 四、方案介紹布局優(yōu)勢：蓄水池和泵房位置選擇四棟公寓側(cè)門正對(duì)面空地建設(shè)。（2）故障自檢、自顯、報(bào)警功能，保護(hù)功能齊全。課題進(jìn)度計(jì)劃第12周（~）：下達(dá)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書、資料收集、樓宇智能化系統(tǒng)學(xué)習(xí)、傳統(tǒng)供水方式學(xué)習(xí)第13周（~）：恒壓變頻供水系統(tǒng)原理學(xué)習(xí)、恒壓變頻供水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、傳統(tǒng)供水方式與恒壓變頻供水能耗分析第14周（~）：流量計(jì)算及水泵的選擇、水位檢測、流量檢測及傳感器選型第15周（~）：PLC輸出／輸入點(diǎn)計(jì)算及選型、PLC邏輯及編程、 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)及選型、恒壓變頻供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制圖第16周（~）：PLC輸出／輸入點(diǎn)計(jì)算及選型、PLC邏輯及編程、 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、選型及構(gòu)建第17周（~）：畢業(yè)論文撰寫第18周（~）：畢業(yè)論文審查、打印、裝訂第1920周（~）：畢業(yè)答辯的準(zhǔn)備及畢業(yè)答辯完成課題所需條件及落實(shí)措施：參考資料：相關(guān)設(shè)備資料和圖紙資料已由指導(dǎo)教師提供，其他的參考資料通過圖書館和上網(wǎng)查詢，可滿足完成設(shè)計(jì)任務(wù)需要。變頻恒壓供水系統(tǒng)由可編程控制器、變頻器、水泵機(jī)組、壓力傳感器、工控機(jī)等構(gòu)成。關(guān)鍵詞：變頻器，恒壓供水，PLC，水泵，傳感器 Abstract According to the requirements of the Chinese urban munity water supply, this paper designed a set of frequency conversion velocity modulation constant pressure water supply system based on PLC, and by using configuration software to develop a good operation management interface. Frequency constant pressure water supply system by programmable controller, inverter, pump, pressure sensors, industrial control, etc.In the frequency conversion velocity modulation constant pressure water supply system, a single pump is through the regulation of frequency converter to change the power frequency f to change motor rotational speed n, which changes the water pump performance curve are realized. Analysis of pump energy consumption parison chart, we can see that using frequency control of motor speed to realize constant pressure water supply, when the rotation speed to reduce flow rate is proportional to the speed and power to speed decreases power three, pared with the traditional water supply mode using the throttle valve mode, to a certain extent, can reduce energy loss, obvious energy saving.Through the programming software design a PID controller for water system pressure control, builtin PID controller in PLC, the controller for the given value and the measured value of pressure deviation for processing, realtime control the output voltage and frequency of the inverter, and change the water pump motor speed to change water pump flow, to automatically adjust the water supply pressure, make the pressure stable near the set point.Key words: inverter, constant pressure water supply, PLC, pumps, sensors 1 緒論 課題的提出眾所周知水和電是人類生活、生產(chǎn)中不可缺少的重要物質(zhì)，在節(jié)水節(jié)能已成為時(shí)代特征的現(xiàn)實(shí)條件下，我們這個(gè)水資源和電能源短缺的國家，長期以來在市政供水、高層建筑供水、工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)供水等方面技術(shù)一直比較落后，自動(dòng)化程度較低，而隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，以及住房制度改革的不斷深入，城市中各類小區(qū)建設(shè)發(fā)展十分迅速，同時(shí)也對(duì)小區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了更高的要求。(3) 水塔高位水箱供水具有控制方式簡單、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)合理、短時(shí)間維修或停電可不停水等優(yōu)點(diǎn)，但存在基建投資大，占地面積大，維護(hù)不方便，水泵電機(jī)為硬起動(dòng)，