【正文】 。在此這里有兩種配置方案，一種是為每一 共 35 頁 第 9 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 臺水泵電機(jī)配一臺相應(yīng)的變頻器，從解決問題方案這個比較簡單和方便，電機(jī)與變頻器間不須切換，但是從經(jīng)費(fèi)的角度來看的話這樣比較昂貴。 控制要求及技術(shù)指標(biāo) 三臺水泵供水，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。停泵時依次停第一、二臺泵。 設(shè)定自動、手動。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，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、整體造價是用戶關(guān)心的問題，也是生產(chǎn)廠家關(guān)注的問題。 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 實現(xiàn)變頻調(diào)速的裝置稱為變頻器。在這里，通過改變矩形脈沖的寬度控制其電壓幅值；通過改變調(diào)制周期控制其輸出頻率，從而在逆變器上同時進(jìn)行輸出電壓和頻率的控制，而滿足變頻調(diào)速對 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，用壓力信號來控制變頻轉(zhuǎn)工頻，同時啟動下一臺泵的變頻，在壓力達(dá)到上限時，控制停機(jī)，若三臺泵都已啟動則先停 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 號泵，再停 3號泵。調(diào)節(jié)器的輸出信號一般是模擬信號， 420mA 變化的電 流信號或 010V 間變化的電壓信號。 PID 控制器問世至今已有近 70 年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡單、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的積分成正比關(guān)系。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動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，是時間的函數(shù) 。 為了能讓數(shù)字計算機(jī)處理這個控制算式 ,連續(xù)算式必須離散化為周期采樣偏差算式，才能用來計算輸出值，數(shù)字計算機(jī)處理的算式如下 : 其中 : Mn: 在第 n采樣時刻 PID 回路輸出的 計算值 。 KI: 積分項的比例常數(shù) 。利用計算機(jī)處理的重復(fù)性可以化簡以上算式為 : 其中 : Mn: 在第 n采樣時刻 PID 回路輸出的計算值 。 KI: 積分項的比例常數(shù) 。 :第 n 采樣時刻的比例項值 。 SPn: 第 n采樣時刻的給定值 。 TD: 微分時間 。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 第 16 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 即使目前最新式的過程控制計算機(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) 對被控對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)，因為在調(diào)節(jié) f 時，為了保持調(diào)速時電機(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 、 自動兩檔。 共 35 頁 第 17 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ⑵啟動 一號泵變頻啟動后， KM1 得電，它的常 開 觸點(diǎn)閉合，在信號回路中為接通 KA1 做好準(zhǔn)備工作，同時接通 KA15， KA15 的常開閉合，為壓力信號回路的動作做好準(zhǔn)備，當(dāng)壓力下限信號來臨的時候，為 防止是不穩(wěn)定的信號產(chǎn)生的抖動，加時間繼電器 KT0 延時 5 s，若在這 5 s內(nèi)壓力下限信號消失，時間繼電器失電則無法繼續(xù)延時，觸點(diǎn)也不會動作，若壓力下限信號保持 5s 以上，則時間繼電器 KT0 的常開閉合，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，切斷 M1 的變頻，為防止當(dāng)變頻還沒有切斷工頻就運(yùn)行，這會導(dǎo)致變頻器的輸入和輸出被串聯(lián)，所以延時 2S再接通 M1 的工頻，所以在 KA1 常開閉合時接通 KT1，它的常開是串在 M1 的工頻回路中的，延時 2S后，接通 KM2，工頻開始運(yùn)行， KM2 得電， 它的常閉閉斷開，和 KM1形成互鎖， 4個常開閉合，第一個形成自鎖；第二個使得 KM3 得電，接通 M2 的變頻， M2 開始變頻運(yùn)行；第三個接通 KA16， KA16 的常開閉合為壓力上限回路做好準(zhǔn)備；第四個在信號回路中為接通 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)壓力下限到來的時候，為防止是不穩(wěn)定的信號產(chǎn)生的抖動，加時間繼電器 KT4 延時5S，若在這 5S 內(nèi)壓力下限信號消失，時間繼電器失電 則無法繼續(xù)延時，觸點(diǎn)也不會動作，若壓力下限信號保持 5S 以上，則時間繼電器 KT4 的常開閉合，接通 KA10， KA10 得電， KA10常開閉合，接通 KA4， KA4 得電它的常閉斷開， KM2回路被斷開， KM2 失電，失電后 KM2 常閉重新閉合，為接通 KA5 做好準(zhǔn)備，如果停一臺泵不夠，壓力上限信號再次到來，同理，接通KA10,再接通 KA5， KA5 得電它的常閉斷開，使得 KM4 失電，斷開 M2 的工頻。 ⑷綜述 系統(tǒng)采用了時間繼電器，為保證工作過程的安全和完善，采用不同的中間繼電器，分別控制不同水泵啟動和停機(jī)，滿足了各種工況。當(dāng)某一個熱繼電器得電后常閉斷開該熱 繼電器接的上的控制電路，常 開閉合接通警鈴報警，同時和 3臺電機(jī)對應(yīng)的故障指示紅燈亮。每一臺泵有運(yùn)行指示燈，變頻運(yùn)行為綠色，工頻運(yùn)行為黃色。 共 35 頁 第 19 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 控制電路圖 共 35 頁 第 20 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 相關(guān)控制功能實現(xiàn) ① 自動平穩(wěn)切換，恒壓控制 共 35 頁 第 21 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 主水管網(wǎng)壓力傳感器的壓力信號 4~20mA 送給數(shù)字 PID 控制器，控制器根據(jù)壓力設(shè)定值與實際檢測值進(jìn)行 PID 運(yùn)算，并給出信號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，最后查產(chǎn)品手冊選擇得出 上滬電機(jī) ISW50— 250（ I） A，流量達(dá) 立方米 /小時，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， 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 整定通電延時時間 5S， KT1,KT2,KT3 整定通電延時時間 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)電動機(jī)用。 共 35 頁 第 25 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 系統(tǒng)一共用 5 個斷路器，其中 3 個用于三臺電機(jī)的保護(hù)， 1個用于總電路的保護(hù)，對于三臺電機(jī)，電機(jī)的額定電流為 ， 過載保護(hù)電流 Idz=KkIn（ Kk=~） ,低壓斷路器的瞬時過電流脫扣器的整定電流 Idz=（ 10~12） Ie，所以 Idz 為 ,選擇 DZ20 255 對于總電路的保護(hù)，選擇 DZX2/4800/3。采用國際先進(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 。同時還可以根據(jù)不同的啟動狀態(tài)，設(shè)置不同的啟動方式。 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關(guān)，即干簧管式水位開關(guān)。 電壓表 共 35 頁 第 26 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊