【正文】 性能、高節(jié)能、能適應(yīng)不同領(lǐng)域的恒壓供水系統(tǒng)成為必然的趨勢(shì)。 而 本設(shè)計(jì)是針對(duì)居民生活用水而設(shè)計(jì)的。 變頻恒壓供水系統(tǒng)集變頻技術(shù) 、電氣技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)于一體。在早期，由于國(guó)外生產(chǎn)的變頻器的功能主要限定在頻率控制、升降速控制、正反轉(zhuǎn)控制、起制動(dòng)控制、壓頻比控制及各種保護(hù)功能。它將 PID調(diào)節(jié)器和 PLC可編程控制器等硬件集成在變頻器控制基板上，通過設(shè)置指令代碼實(shí)現(xiàn) PLC和 PID等電控系統(tǒng)的功能，只要搭載配套的恒壓供水單元，便可直接控制多個(gè)內(nèi)置的電磁接觸器工作，可構(gòu)成最多 7臺(tái)電機(jī) (泵 )的供水系統(tǒng)。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。 可以看出 ，目前在國(guó)內(nèi)外變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)中，對(duì)于能適應(yīng)不同的用水場(chǎng)合，結(jié)合現(xiàn)代控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)同時(shí)兼顧系統(tǒng)的電磁兼容性 (EMC)的變頻恒壓供水系統(tǒng)的水壓閉環(huán)控制研究得不夠。本文研究的目標(biāo)是對(duì)恒壓控制技術(shù)給予提升，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和節(jié)能效果進(jìn)一步提高，操作更加簡(jiǎn)捷，故障報(bào)警及時(shí)迅速，同時(shí)具有開放的數(shù)據(jù)傳輸。配單臺(tái)電機(jī)及水泵時(shí)，它們的功率必須足夠的大，在用水量少時(shí)開一臺(tái)大電機(jī)肯定是浪費(fèi)的．電機(jī)選小了用水量大時(shí)供水會(huì)不足。另一種方案是數(shù)臺(tái)電機(jī)配一臺(tái)變頻器，變頻器與電機(jī)間可以切換，供水運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)水泵變頻運(yùn)行。 供水距離越遠(yuǎn)，用水地點(diǎn)越高，系統(tǒng)所需供水壓力越大。 (2)接收傳感器送來的管網(wǎng)水壓的實(shí)測(cè)值。如給定位大于 實(shí)際 值，說明系統(tǒng)水壓低于理想水壓，要加大水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速．如水壓高于理想水壓，要降低水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 PID調(diào)節(jié)過程視調(diào)節(jié)器 的內(nèi)部構(gòu)成有數(shù)字式調(diào)節(jié)及模擬量調(diào)節(jié)兩類，以微計(jì)算機(jī)為核心的調(diào)節(jié)器多為數(shù)字式調(diào)節(jié)。 7 第 二 章 PLC 功能選擇 及應(yīng)用 PLC 模擬量擴(kuò)展單元的配置及應(yīng)用 PLC的普通輸入輸出端口均為開關(guān)量處理端口，為了使 PLC能完成模擬量的處理，常見的方法是為整體式 PLC加配模擬量擴(kuò)展單元。 模擬量輸入模塊的功能及與 PLC 系統(tǒng)的連接 FXN2 4AD 4模擬量輸入模塊具有 4個(gè)通道，可同時(shí)接受并處理 4路模擬量輸入信號(hào)， 最大分辨率為 12位。 FX系列可編程控制器中，與 PLC連接的特殊功能擴(kuò)展模塊位置從左至右依次編號(hào)（擴(kuò)展單元不所示。 FXN2 4AD模塊利用緩沖存儲(chǔ)器 (簡(jiǎn)稱 模 BFM)的設(shè)置完成編輯工作。 5mV)、 0~5DVC（ 分辨率1。 FX N2 2DA將消耗基本單元或電源擴(kuò)展單元的 +5VDC電源單元的 （ 內(nèi)部電源） 20mA電流， +24VDC電源 5mA電流。大家都知道，從發(fā)電廠送出的交流電的頻率是恒定不變的，在我國(guó)是每秒 50Hz。 均與送入電機(jī)的電流頻率 /成正比例或接近于正比例。 由于通用變頻器的負(fù)載主要是電動(dòng)機(jī)，出于電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)恒定的考慮，在變頻的同時(shí)都要伴隨著電壓的調(diào)節(jié)。 （ 2） 轉(zhuǎn)差頻率控制 。采用轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻器通常屬于多功能型變頻器。采用矢量控制的變頻器通常稱為高功能變頻器。該產(chǎn)品可以和三菱 PLC工作協(xié)調(diào)。 MA、 MC為變頻器發(fā)生故障的輸出信號(hào)，該兩端連接信號(hào)燈，以顯示變頻器故障，變頻器面板上有故障復(fù)位按鍵，輕故障用復(fù)位按鍵復(fù)位，可重新啟動(dòng)變頻器。 變頻器有 2個(gè)作用，一是作為電機(jī)的軟起動(dòng)裝置，限制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流；二是改變異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。當(dāng)供水負(fù)載變化時(shí)，輸入電機(jī)的電壓和頻率也隨之變化，這樣就構(gòu)成了以設(shè)定壓力為基準(zhǔn)的閉 環(huán)控制系統(tǒng)。 R S T S1 U S2 V S3 W FRA500 FI FC M1 接 PLC 接 PLC 接指示燈 接 電 機(jī) ~380V 7 8 12 第四章 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 系統(tǒng)要求 對(duì)三泵生活 /消防雙恒壓供水系統(tǒng)的基本要求是： (1)生活供水時(shí)，系統(tǒng)低恒壓值遠(yuǎn)行，消防供水時(shí)高桓壓值遠(yuǎn)行。 (5)要有完善的報(bào)警功。 名 稱 代碼 地址編號(hào) 輸入信號(hào) 手動(dòng)和自動(dòng)消防信號(hào) SA1 X0 水池水位下限信號(hào) SLL X1 水池水位上限信號(hào) SLH X2 變頻器報(bào)警信號(hào) SU X3 消鈴按鈕 SB9 X4 試燈 按鈕 SB10 X5 遠(yuǎn)程壓力表模擬量電壓值 Up 模擬量輸入模塊電流通道 輸出信號(hào) 1泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM1,HL1 Y0 1泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM2,HL2 Y1 2泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM3,HL3 Y2 2泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM4,HL4 Y3 13 3泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM5,HL5 Y4 3泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM6,HL6 Y5 生活消防供水轉(zhuǎn)換電磁閥 YV2 Y10 水池水位下限報(bào)警指示燈 HL7 Y11 變頻器故障報(bào)警指示燈 HL8 Y12 火警報(bào)警指示燈 HL9 Y13 報(bào)警電鈴 HA Y14 變頻器頻率復(fù)位控制 KA Y15 控制變頻器頻率用電壓信號(hào) Uf 模擬量輸入模塊電流通道 表 41 輸入輸出點(diǎn)代碼及地址編號(hào) PLC 系統(tǒng)選型 從上面分析可以知道，系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點(diǎn) 6 個(gè)、開關(guān)量輸出點(diǎn) 12個(gè)；模擬量輸入點(diǎn) 1個(gè)、模擬量輸出點(diǎn) 1 個(gè)。 圖 42 PLC 系統(tǒng)的組成 電氣控制系統(tǒng)原理圖 電氣控制原理圖包括主電路圖、控制電路圖。接觸器 KM KM KM6主機(jī)單元 FX N2 32MR 模擬量 輸入模塊FX N2 4N 模擬量輸入 FX N2 2N 14 分別控制 M M M3的變頻運(yùn)行； FRl、 FR FR3 分別為三臺(tái)水泵電機(jī)過載保護(hù)用的熱繼電器： QS QS QS QS4 別為變頻器和三合泵電機(jī)主電路的隔離開關(guān)； FU1 為主電路的熔斷器； FRA500 是 日本三菱變頻器 。圖中的HL10 為自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)電源指示燈。 自動(dòng)運(yùn)行 合上自動(dòng)開關(guān)后， 1泵電機(jī)通電，變頻器輸出頻率從 0 Hz 上升，同時(shí) PID 調(diào)節(jié)程序?qū)⒔邮盏阶詨毫鞲衅鞯臉?biāo)準(zhǔn)信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算與給定壓力參數(shù)進(jìn)行比較，將調(diào)節(jié)參數(shù)送給變頻器，如壓力不夠，則頻率上升到 50 Hz， 1泵由變頻切換為工頻，對(duì) 2泵進(jìn)行變頻，變頻器逐漸上升頻率至給定值，加泵依次類推；如用水量減小，從先啟的泵開始減，同時(shí)根據(jù) PID 調(diào)節(jié)器給的調(diào)節(jié)參數(shù)使系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。如用水量進(jìn)一步增加，第二臺(tái)水泵切換至工頻運(yùn)轉(zhuǎn) ,變頻調(diào)速器控制第三臺(tái)水泵調(diào)頻運(yùn)轉(zhuǎn) ,同時(shí)工作 3臺(tái)水泵。安全鏈多個(gè)觸點(diǎn)均為常閉觸點(diǎn)，其中任一觸點(diǎn)斷開，安全鏈即失效，系統(tǒng)處于停機(jī)狀態(tài)。這一功能可通過比較指令實(shí)現(xiàn)。具體的操作時(shí)，將現(xiàn)行運(yùn)行的變頻泵從變頻器上切除，并接上工頻電源運(yùn)行，將變頻器復(fù)位并用于新運(yùn)行泵的啟動(dòng)。這樣可節(jié)省掃描時(shí)間。生活供水時(shí)系統(tǒng)設(shè)定值為滿量程的 70％，消防供水時(shí)系統(tǒng)設(shè)定值為滿量程的 90％。供水量減少時(shí)，調(diào)速工作水泵首先由高頻段向低頻段調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)，水泵工作頻率達(dá)到柜內(nèi)微機(jī)控制器預(yù)先設(shè)定的下限工作頻率而實(shí)測(cè)水壓仍高于水壓設(shè)定值時(shí)，直接停止首臺(tái)工作水泵，第二臺(tái)泵工頻運(yùn)轉(zhuǎn)，第三臺(tái)泵調(diào)頻運(yùn)轉(zhuǎn)保持系統(tǒng)水壓恒定，如 2臺(tái)水泵同時(shí)工作實(shí)際水壓仍高于設(shè)定值，直接停止工頻運(yùn)轉(zhuǎn)水泵，第三臺(tái)調(diào)頻運(yùn)轉(zhuǎn)保持系統(tǒng)水壓恒定。須排除故障，系統(tǒng)才能進(jìn)行正常工作。在此，我要感謝學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)和班主任李老師，是他們教會(huì)我做人的道理。清華大學(xué)出版社 1997 [3] 張扣寶 基于 PLC 和變頻器控制的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2021年第 11 期電氣技術(shù) 2021 [4] 滕俊沛 基于 PLC 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2