【正文】 壓的 要求 。 (3) 若實(shí)際 用水量 持續(xù)升高 ，變頻器的輸出頻率 等于 上限頻率時(shí)， 若此時(shí)用戶管網(wǎng)的實(shí)際 水壓 還未達(dá)到設(shè)定 水壓 ， 而 且 達(dá)到 增加水泵的條件 (在下節(jié)有詳細(xì)闡述 )時(shí)，變頻基于 PLC 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 共 63 頁(yè) 循環(huán)式的控制方式下，系統(tǒng)將 會(huì) 在 PLC 的控制下自 行 投入水泵 M2 進(jìn)行變速工作 ，同時(shí)變頻泵 M1 作 工頻 運(yùn)行 ，系統(tǒng) 恢復(fù) 對(duì)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié) 控制方式 ，直 至 水壓達(dá)到設(shè)定值為止。 因?yàn)?電信號(hào)為 模擬量，故必須 利用 PLC 的 A/D 轉(zhuǎn)換模塊才能讀入 并與設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比 ，將比較后的 結(jié)果通過(guò) PID 運(yùn)算，再將運(yùn)算后的數(shù)字信號(hào) 利用D/A 轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)作為變頻器的輸入信號(hào)， 調(diào)節(jié) 變頻器的輸出頻率，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速 大小 ，進(jìn)而 調(diào)節(jié) 水泵的供水流量，最 后維持居民 供水管 網(wǎng) 上的 水壓穩(wěn)定 ，實(shí)現(xiàn)變頻恒壓供水 目的 。 變頻恒壓供水系統(tǒng)以 系統(tǒng) 出口管網(wǎng) 水壓 為控制目標(biāo)，在控制上 達(dá)到 出口總管網(wǎng)的實(shí)際供水 壓力跟隨設(shè)定的供水壓力。供水控制器直接 通過(guò) 對(duì)系統(tǒng)中的壓力、報(bào)警 等 信號(hào)進(jìn)行 檢測(cè)收集 ，對(duì)來(lái)自人機(jī) 及 通訊接口的 綜合信息采取 分析、實(shí)施控制算法， 獲得 對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制 方式 ， 利用 變頻調(diào)速器和接觸器對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行 相應(yīng)的 控制；變頻器是對(duì)水泵 采取 轉(zhuǎn)速控制的 基礎(chǔ) 設(shè)備 ， 它通過(guò) 跟蹤供水控制器送來(lái)的控制信號(hào) 調(diào)整 調(diào)速泵的 工作 頻率，完成對(duì)調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速控制 過(guò)程 。信號(hào) 正常 時(shí)，控制系統(tǒng)要對(duì)系統(tǒng) 進(jìn)行相應(yīng)的 保護(hù)控制，以 避免 水泵 出現(xiàn) 空抽 現(xiàn)象 而 導(dǎo)致 電機(jī)和水泵 損壞 。 (2) 信號(hào)檢測(cè)機(jī)構(gòu)：在系統(tǒng)控制 環(huán)節(jié) 中， 必須采集許多關(guān)鍵 信號(hào) 包括 管網(wǎng)水壓信號(hào)、基于 PLC 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 共 63 頁(yè) 水池水位信號(hào)和報(bào)警信號(hào)。該系統(tǒng)能 滿足 各類 不同要求的恒壓供水 情形 ，并且與供水機(jī)組的容量 范圍沒(méi)有任何關(guān)系 。 (3) 通用變頻器 +PLC(包括變頻控制、調(diào)節(jié)器控制 )+人機(jī)界面 +壓力傳感器 該 控制方式靈活 簡(jiǎn)單 。 該控制系統(tǒng) 雖然 簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)， 降低 了設(shè)備成本，但在壓力設(shè)定和壓力反饋值 兩方面的顯示過(guò)程中又太過(guò)繁瑣 ， 不能 自動(dòng) 滿足各個(gè) 時(shí)段的不同恒壓 需 求， 進(jìn)行 調(diào)試時(shí)， PID 調(diào)節(jié)參數(shù)尋優(yōu) 環(huán)節(jié)比較復(fù)雜 ，調(diào)節(jié) 幅度相對(duì)較 小，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)性能 很難得到 保證。 伴隨著 電力電子技術(shù)的 逐步成熟 ，已 開發(fā) 了各種性能 優(yōu)越 、 運(yùn)行穩(wěn)定 的變頻調(diào)速電源裝置，它們 推進(jìn) 了變頻調(diào)速技術(shù) 的廣泛應(yīng)用 。 以下重點(diǎn) 分析改變電源頻率調(diào)速的方法及特點(diǎn)。變頻調(diào)速供水方式屬于轉(zhuǎn)速控制。根本實(shí)質(zhì) 是通過(guò) 控制管網(wǎng)中 的阻力大小來(lái)改 變流量，因此，管阻 隨著 閥門開度的 改變 而改變， 而 揚(yáng)程特性 保持 不變。因此，供水系統(tǒng)變頻 從另一個(gè)性質(zhì)看也就是 異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速。 圖中 揚(yáng)程曲線和管阻特性曲線的交 匯 點(diǎn)， 叫做 供水系統(tǒng)的工作點(diǎn)，如圖 21 中 A 點(diǎn)。而管阻特性 則 是水泵轉(zhuǎn)速 保持恒定的前提 下 ， 表征 閥門在某一開度下流量 Q 與揚(yáng)程 H 之間的關(guān)系曲線，如圖 21 所示。變頻調(diào)速技 術(shù) 是基于 交流電機(jī)無(wú)極調(diào)速技術(shù) 的 一 類先進(jìn)科學(xué)技術(shù) ，它利用自身完美獨(dú)特的控制魅力征服了整個(gè)速度控制領(lǐng)域 ， 尤其在供水行業(yè) 。 （ 4）在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，水是萬(wàn)物之源，農(nóng)作物的生長(zhǎng)離不開水的供給。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè) 共 63 頁(yè) 變頻恒壓供水的應(yīng)用 基于 PLC 技術(shù)與變頻調(diào)速技術(shù)設(shè)計(jì)的智能恒壓供水控制系統(tǒng)，比傳統(tǒng)的供水技術(shù)更為先進(jìn)，更有運(yùn)行安全、操作簡(jiǎn)單、節(jié)約能源、自動(dòng)化程度高、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，所以在實(shí)際的使用中也越來(lái)越廣泛，如在以下方面： （ 1）在家庭用水系統(tǒng)中的應(yīng)用，能夠保證在生活用水高峰期有穩(wěn)定的用水壓力、流量，也能夠在用水低峰期時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)水壓強(qiáng)度。 （ 4）運(yùn)行合理，因?yàn)椴捎密浧鹋c軟停這種運(yùn)行方式，不僅能夠減少水錘效應(yīng)，而且能夠減少平均的扭矩和磨損減小，減少了維修量和維修成本，還可以增加水泵的壽命。 （ 2）占用空間小，不會(huì)造成空間上的浪費(fèi)。 3. 變頻恒壓 式 供水 系統(tǒng)沒(méi)有水箱的設(shè)計(jì)，可以減少不必要的資金、資源的浪費(fèi)，還可以節(jié)省較大的空間結(jié)構(gòu)，減少安裝所帶來(lái)的不便，而且采用 變頻恒壓 式 供水 系統(tǒng)不會(huì)長(zhǎng)期儲(chǔ)存水，減 少水與過(guò)程環(huán)境的接觸時(shí)間與空間，從而達(dá)到衛(wèi)生、安全、潔凈的特點(diǎn)。同時(shí)它可以調(diào)節(jié)供水管道的供水壓力，從而減少水壓對(duì)管道的沖擊。 傳統(tǒng)供水系統(tǒng)的供水設(shè)備分為恒速泵加壓式、氣壓罐式、水塔高位水箱式等多少種方式，但是其普遍具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、自動(dòng)化程度低、工作效率低、資源浪費(fèi)嚴(yán)重、維護(hù)檢修成本高的缺點(diǎn)。但是我國(guó)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)普遍沒(méi)有跟上生活水平的快速進(jìn)步，如城市供水系統(tǒng)等。 致謝 ............................................................................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 5 結(jié)束語(yǔ)和展望 ........................................................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 PID 控制器參數(shù)整定 ................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 變頻恒壓供水系統(tǒng)的研究成果 ........................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。本系統(tǒng)是采用變頻器 實(shí)現(xiàn)對(duì)三相水泵電機(jī)的軟啟動(dòng)和變頻調(diào)速，運(yùn)行切換采用 “先啟先停 ”的原則 ，避免了水泵的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行而造成電機(jī)的損壞和減少壽命，還增加了液位變送器的實(shí)時(shí)監(jiān)控水泵進(jìn)水源防止水泵的空抽而損壞水泵電機(jī)和報(bào)警系統(tǒng)是反應(yīng)系統(tǒng)是否運(yùn)行正常，水泵電機(jī)是否過(guò)載、變頻器是否異常。華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘 要 根據(jù)城市居民用水標(biāo)準(zhǔn)為前提和小型自來(lái)水廠的供水要求，自行設(shè)計(jì)了基于 PLC變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)。 本系統(tǒng)是用 3 臺(tái)水泵電機(jī)的變頻循環(huán)運(yùn)行方式，變頻器和 PLC 作為系統(tǒng)控制的核心部件，時(shí)刻跟蹤壓力變送器檢測(cè)到的管網(wǎng)壓力和給定壓力的偏差變化，經(jīng) PLC 內(nèi)部進(jìn)行 PID 運(yùn)算，通過(guò) PLC 控制變頻和工頻的切 換，自動(dòng)控制水泵的投入臺(tái)數(shù)和 控制變頻器的輸出頻率，進(jìn)而改變水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)改變供水量，最終保持管網(wǎng)壓力穩(wěn)定在設(shè)定值附近 。 變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r ................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 2 變頻恒壓供水系統(tǒng)的理論分析 ............................................................................................ 3 系統(tǒng)概 述和節(jié)能原理 ................................................................................................... 3 系統(tǒng)概述 ............................................................................................................ 3 節(jié)能原理 ............................................................................................................ 4 電動(dòng)機(jī)的調(diào)速原理 ....................................................................................................... 5 變頻恒壓供水系統(tǒng)的控制方案 .................................................................................. 5 控制方案的選擇 ................................................................................................ 6 系統(tǒng)的組成及原理圖 ........................................................................................ 7 系統(tǒng)控制流程 .................................................................................................... 9 水泵切換條件分析 .......................................................................................... 10 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) .................................................................................................................. 12 供水設(shè)備的選擇原則 ................................................................................................ 12 系統(tǒng)主要設(shè)備的選型 ................................................................................................ 13 PLC 及其擴(kuò)展模塊的選型 ............................................................................ 14 變頻器的 選型 ................................................................................................ 17 壓力變送器的選型 ........................................................................................ 21 基于 PLC 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 液位變送器的選型 .........................................................................................21 系統(tǒng)主電路、控制電路分析及其設(shè)計(jì) .....................................................................23 系統(tǒng)主電路分析及其設(shè)計(jì) .............................................................................23 系統(tǒng)控制電路分析及其設(shè)計(jì) .........................................................................25 PLC 的 I/O 分配及外圍接線圖 ...............................................................................27 4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ...................................................................................................................30 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分析 .....................................................................................................30 PLC 程序設(shè)計(jì) .............................................................................................................31 控制系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì) ........................................................................................32 控制系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì) ........................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 PID 參數(shù)整定 .................