【正文】 。在此這里有兩種配置方案，一種是為每一 共 35 頁(yè) 第 9 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 臺(tái)水泵電機(jī)配一臺(tái)相應(yīng)的變頻器，從解決問(wèn)題方案這個(gè)比較簡(jiǎn)單和方便，電機(jī)與變頻器間不須切換，但是從經(jīng)費(fèi)的角度來(lái)看的話這樣比較昂貴。 控制要求及技術(shù)指標(biāo) 三臺(tái)水泵供水，壓力控制點(diǎn)設(shè)在水泵出口處，用變頻器、調(diào)節(jié)器、繼電器、接觸器等組成閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以保正水泵出口壓力恒定。停泵時(shí)依次停第一、二臺(tái)泵。 設(shè)定自動(dòng)、手動(dòng)。這種不平衡集中反映在壓力上：用水多而供水少，壓力低。 根據(jù)理論分析，當(dāng)電源電壓一定時(shí)，電機(jī)消耗的功率與其轉(zhuǎn)速的立方成正比，即 3)2/1(2/1 nnNN ? 其中 N1 和 N2 是電機(jī)消耗的功率， n1 和 n2 是相應(yīng)于 N1 和 N2 的轉(zhuǎn)速。應(yīng)當(dāng)指出，變頻恒壓供水節(jié)能效果主要取決于用水流量變化情況及水泵合理選配，使變頻 恒壓供水具有優(yōu)良節(jié)能效果，變頻恒壓供水宜采用多泵并聯(lián)供水模式。h ，如果采取特別的節(jié)能措施，起碼節(jié)約 100kw可靠性、使用壽命、整體造價(jià)是用戶關(guān)心的問(wèn)題，也是生產(chǎn)廠家關(guān)注的問(wèn)題。 綜上所述，此方案具備可行性。接觸器 KM2， KM4， KM6 分別控制電機(jī) M1， M2， M3的變頻運(yùn)行 。 主電路圖 變頻器的工作原理 實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速的裝置稱為變頻器。在這里，通過(guò)改變矩形脈沖的寬度控制其電壓幅值；通過(guò)改變調(diào)制周期控制其輸出頻率，從而在逆變器上同時(shí)進(jìn)行輸出電壓和頻率的控制，而滿足變頻調(diào)速對(duì) U/f 協(xié)調(diào)控制的要求。單片機(jī)已經(jīng)在交流調(diào)速系統(tǒng)中得到了廣泛地應(yīng)用。 擴(kuò)展卡爾曼濾波、 FFT、狀態(tài)觀測(cè)器、自適應(yīng)控制、 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等等先進(jìn)理論均廣泛應(yīng)用到了各種交流電機(jī)的矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制當(dāng)中。 在交流調(diào)速的全數(shù)字化的過(guò)程當(dāng)中，各種總線網(wǎng)絡(luò)也扮演了相當(dāng)重要的角色。接觸器 KM2， KM4， KM6 分別控制電機(jī) M1， M2， M3的變頻運(yùn)行 。當(dāng)頻率達(dá)到上線，壓力達(dá)到下限時(shí)，用壓力信號(hào)來(lái)控制變頻轉(zhuǎn)工頻，同時(shí)啟動(dòng)下一臺(tái)泵的變頻，在壓力達(dá)到上限時(shí)，控制停機(jī)，若三臺(tái)泵都已啟動(dòng)則先停 M1 的工頻，如果用水量還是較小，壓 力再次達(dá)到上限時(shí)停 M2的工頻，只留下 M3變頻運(yùn)行。同理若 M2,M3 工頻， M1 變頻，則先停 2 號(hào)泵，再停 3號(hào)泵。調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)一般是模擬信號(hào)， 420mA 變化的電 流信號(hào)或 010V 間變化的電壓信號(hào)。 PID 控制器問(wèn)世至今已有近 70 年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。 PID 控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。 積分（ I）控制 ： 在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后 (delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。 （ 3） PID 算法的數(shù)學(xué)模型 PID 控制的原理基于下面的算式 : 其中 : M(t): PID 回路的輸出，是時(shí)間的函數(shù) 。 為了能讓數(shù)字計(jì)算機(jī)處理這個(gè)控制算式 ,連續(xù)算式必須離散化為周期采樣偏差算式，才能用來(lái)計(jì)算輸出值，數(shù)字計(jì)算機(jī)處理的算式如下 : 其中 : Mn: 在第 n采樣時(shí)刻 PID 回路輸出的 計(jì)算值 。 KI: 積分項(xiàng)的比例常數(shù) 。利用計(jì)算機(jī)處理的重復(fù)性可以化簡(jiǎn)以上算式為 : 其中 : Mn: 在第 n采樣時(shí)刻 PID 回路輸出的計(jì)算值 。 KI: 積分項(xiàng)的比例常數(shù) 。 :第 n 采樣時(shí)刻的比例項(xiàng)值 。 SPn: 第 n采樣時(shí)刻的給定值 。 TD: 微分時(shí)間 。我們要想保持水壓的恒定，因此就必須引入水壓反饋值與給定值比較，從而形成閉環(huán)系統(tǒng) （ 4） PID 控制的優(yōu)點(diǎn) ①原理簡(jiǎn)單，使用方便 ②適應(yīng)性強(qiáng)，可以廣泛應(yīng)用于化工，熱工，冶金，煉油以及造紙，建材等各種生產(chǎn)部門， 共 35 頁(yè) 第 16 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 即使目前最新式的過(guò)程控制計(jì)算機(jī)，其基本的控制功能也仍然是 PID 控制 ③魯棒性強(qiáng)，即其控制品質(zhì) 對(duì)被控對(duì)象特性的變化不大敏感。變頻器采用 VVVF，即變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，因?yàn)樵谡{(diào)節(jié) f 時(shí)，為了保持調(diào)速時(shí)電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩不變，需維持電機(jī)的磁通量恒定。當(dāng)變頻泵轉(zhuǎn)速升高到工頻轉(zhuǎn)速 ，由變頻供水控制器控制把該臺(tái)水泵切換到由工頻電網(wǎng)直接 供電 (不變頻器供電 )。 控制系統(tǒng)分手動(dòng) 、 自動(dòng)兩檔。 共 35 頁(yè) 第 17 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ⑵啟動(dòng) 一號(hào)泵變頻啟動(dòng)后， KM1 得電，它的常 開(kāi) 觸點(diǎn)閉合，在信號(hào)回路中為接通 KA1 做好準(zhǔn)備工作，同時(shí)接通 KA15， KA15 的常開(kāi)閉合，為壓力信號(hào)回路的動(dòng)作做好準(zhǔn)備，當(dāng)壓力下限信號(hào)來(lái)臨的時(shí)候，為 防止是不穩(wěn)定的信號(hào)產(chǎn)生的抖動(dòng)，加時(shí)間繼電器 KT0 延時(shí) 5 s，若在這 5 s內(nèi)壓力下限信號(hào)消失，時(shí)間繼電器失電則無(wú)法繼續(xù)延時(shí)，觸點(diǎn)也不會(huì)動(dòng)作，若壓力下限信號(hào)保持 5s 以上，則時(shí)間繼電器 KT0 的常開(kāi)閉合，接通 KA9， KA9 得電，則 KA1 的線圈可得電，后串在 M1 變頻回路的 KA1的常閉斷開(kāi)，切斷 M1 的變頻，為防止當(dāng)變頻還沒(méi)有切斷工頻就運(yùn)行，這會(huì)導(dǎo)致變頻器的輸入和輸出被串聯(lián)，所以延時(shí) 2S再接通 M1 的工頻，所以在 KA1 常開(kāi)閉合時(shí)接通 KT1，它的常開(kāi)是串在 M1 的工頻回路中的，延時(shí) 2S后，接通 KM2，工頻開(kāi)始運(yùn)行， KM2 得電， 它的常閉閉斷開(kāi)，和 KM1形成互鎖， 4個(gè)常開(kāi)閉合，第一個(gè)形成自鎖；第二個(gè)使得 KM3 得電，接通 M2 的變頻， M2 開(kāi)始變頻運(yùn)行；第三個(gè)接通 KA16， KA16 的常開(kāi)閉合為壓力上限回路做好準(zhǔn)備；第四個(gè)在信號(hào)回路中為接通 KA4 做好準(zhǔn)備?，F(xiàn)在達(dá)到了最大供水狀態(tài)， M1,M2 工頻運(yùn)行， M3變頻。 當(dāng)壓力下限到來(lái)的時(shí)候，為防止是不穩(wěn)定的信號(hào)產(chǎn)生的抖動(dòng)，加時(shí)間繼電器 KT4 延時(shí)5S，若在這 5S 內(nèi)壓力下限信號(hào)消失，時(shí)間繼電器失電 則無(wú)法繼續(xù)延時(shí)，觸點(diǎn)也不會(huì)動(dòng)作，若壓力下限信號(hào)保持 5S 以上，則時(shí)間繼電器 KT4 的常開(kāi)閉合，接通 KA10， KA10 得電， KA10常開(kāi)閉合，接通 KA4， KA4 得電它的常閉斷開(kāi)， KM2回路被斷開(kāi)， KM2 失電，失電后 KM2 常閉重新閉合，為接通 KA5 做好準(zhǔn)備，如果停一臺(tái)泵不夠，壓力上限信號(hào)再次到來(lái)，同理，接通KA10,再接通 KA5， KA5 得電它的常閉斷開(kāi)，使得 KM4 失電，斷開(kāi) M2 的工頻。 ⑷綜述 系統(tǒng)采用了時(shí)間繼電器，為保證工作過(guò)程的安全和完善，采用不同的中間繼電器，分別控制不同水泵啟動(dòng)和停機(jī)，滿足了各種工況。當(dāng)某一個(gè)熱繼電器得電后常閉斷開(kāi)該熱 繼電器接的上的控制電路，常 開(kāi)閉合接通警鈴報(bào)警，同時(shí)和 3臺(tái)電機(jī)對(duì)應(yīng)的故障指示紅燈亮。每一臺(tái)泵有運(yùn)行指示燈，變頻運(yùn)行為綠色，工頻運(yùn)行為黃色。 共 35 頁(yè) 第 19 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 控制電路圖 共 35 頁(yè) 第 20 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 相關(guān)控制功能實(shí)現(xiàn) ① 自動(dòng)平穩(wěn)切換，恒壓控制 共 35 頁(yè) 第 21 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 主水管網(wǎng)壓力傳感器的壓力信號(hào) 4~20mA 送給數(shù)字 PID 控制器，控制器根據(jù)壓力設(shè)定值與實(shí)際檢測(cè)值進(jìn)行 PID 運(yùn)算，并給出信號(hào)直接控制變頻器的轉(zhuǎn)速以使管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定。所以在這里選擇上海滬工的臥式離心泵。kwkwp ?? ，三臺(tái)泵選擇一樣的容量但要考慮效率，水泵電機(jī)的效率一般在 50%左右，還有揚(yáng)程至少要達(dá)到 68 米， 流量要達(dá)到平均水平 20立方米 /小時(shí)，最后查產(chǎn)品手冊(cè)選擇得出 上滬電機(jī) ISW50— 250（ I） A，流量達(dá) 立方米 /小時(shí)，揚(yáng)程 70 米，效率 50%,電機(jī)功率11kw,重量為 170kg。 KM2 KM4 KM63的輔助觸點(diǎn)需要 5 常開(kāi)， 3 常閉，所以加裝兩組輔助觸頭組， F320d1 觸 頭組裝在側(cè)面和F322d觸頭組裝在上方。 KT0 和 KT4 整定通電延時(shí)時(shí)間 5S， KT1,KT2,KT3 整定通電延時(shí)時(shí)間 2S。 KA17,KA18 需要 2NO2NC，故選擇 JZC322E。 選用 DZ20 系列塑料外殼式斷路器，適用于交流 50HZ 或 60HZ，額定絕緣電壓為 660V，額定工作電壓 380V 及以下或直流額定工作電壓 220V 及以下，額定電流至 225A 的電路中，一般作為配電和保護(hù)電動(dòng)機(jī)用。 共 35 頁(yè) 第 25 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 系統(tǒng)一共用 5 個(gè)斷路器，其中 3 個(gè)用于三臺(tái)電機(jī)的保護(hù)， 1個(gè)用于總電路的保護(hù)，對(duì)于三臺(tái)電機(jī)，電機(jī)的額定電流為 ， 過(guò)載保護(hù)電流 Idz=KkIn（ Kk=~） ,低壓斷路器的瞬時(shí)過(guò)電流脫扣器的整定電流 Idz=（ 10~12） Ie，所以 Idz 為 ,選擇 DZ20 255 對(duì)于總電路的保護(hù)，選擇 DZX2/4800/3。采用國(guó)際先進(jìn)水平的進(jìn)口陶瓷壓阻傳感器，配合高精度電子元件經(jīng)嚴(yán)格的工業(yè)過(guò)程裝配而成。 外形尺寸 120*60*100mm，由于有 PID 調(diào)節(jié)器供電， 壓力變送器可不加外加電源 。同時(shí)還可以根據(jù)不同的啟動(dòng)狀態(tài)，設(shè)置不同的啟動(dòng)方式。 干簧管 當(dāng)水位液位達(dá)到下限，如果繼續(xù)抽水則地下水箱水枯竭，產(chǎn)正干抽現(xiàn)象，對(duì)水泵造成損壞，所以在設(shè)定的液位下限處放置一浮子式磁性開(kāi)關(guān)，即干簧管式水位開(kāi)關(guān)。 電壓表 共 35 頁(yè) 第 26 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊