【正文】 參數(shù)； (6)泵組及線路保護(hù)檢測(cè)報(bào)警、信號(hào)顯示等。 引言 目前 ,居民生活用水和工業(yè)用水增長(zhǎng)幅度日益加大 .由于居民日常生活用水會(huì)隨季節(jié)、 晝夜等時(shí)間段的不同而不同 ,如采用傳統(tǒng)的供水方式則會(huì)出現(xiàn)供水和用水不平衡的現(xiàn)象 ,造成資源浪費(fèi)。模擬在實(shí)際應(yīng)用中如何充分利用變頻器內(nèi)置的各種功能，對(duì)合理設(shè)計(jì)變頻器調(diào)速恒壓供水設(shè)備，降低成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量等有著重要意義。從查閱的資料的情況來(lái)看，國(guó)外的恒壓供水工程在設(shè)計(jì)時(shí)都采用一臺(tái)變頻器只帶一臺(tái)水泵機(jī)組的方式，幾乎沒(méi)有用一臺(tái)變頻器拖動(dòng)多臺(tái)水泵機(jī)組運(yùn)行的情況，因而投資成本高。 目前國(guó)內(nèi)有不少公司在做變頻恒壓供水的工程，大多采用國(guó)外品牌的變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，水管的管網(wǎng)壓力的閉環(huán)調(diào)節(jié)及多臺(tái)水泵的循環(huán)控制，有的采用可編程控制器 (PLC)及相應(yīng)的軟件予以實(shí)現(xiàn) 。該變頻器將壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)與循環(huán)邏輯控制功能集成在變頻器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，但其輸出接口限制了帶負(fù)載容量，同時(shí)操作不方便且不具有數(shù)據(jù)通信功能，因此只適用于小容量，控制要求不高的供水場(chǎng)所。這種調(diào)控方式以穩(wěn)定水壓為目的，各種優(yōu)化方案都是以母管進(jìn)口壓力保持恒定為條件。以變頻器為核心結(jié)合PLC 組成的控制系統(tǒng)具有高可靠性、強(qiáng)抗干擾能力、組合靈活、編程簡(jiǎn)單、維修方便和低成本低能耗等諸多特點(diǎn)。即將壓力控制點(diǎn)測(cè)的壓力信號(hào) (4－ 20ｍＡ )直接輸入到 PLC 的 3A模塊 中， 再由 3A 模塊中輸出 0250 的數(shù)字量在 PLC 的 PID 程序中運(yùn)用起來(lái)，由 PLC 將其與用戶設(shè)定的壓力值進(jìn)行比較，并通過(guò) PLC 程序中 PID 指令 運(yùn)算將結(jié)果轉(zhuǎn)換為頻率調(diào)節(jié)信號(hào)調(diào)整水泵電機(jī)的電源頻率，從而實(shí)現(xiàn)控制水泵轉(zhuǎn)速。變頻恒壓供水的調(diào)速系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，依據(jù)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時(shí)保持水壓恒定以滿足用水要求，是當(dāng)今最先進(jìn)、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。追求高度智能化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，是未來(lái)供水設(shè)備適應(yīng)城鎮(zhèn)建設(shè)中成片開發(fā)、智能樓宇、 網(wǎng)絡(luò) 供水調(diào)度和整體規(guī)劃要求的必然趨勢(shì)。 p — 電機(jī)極對(duì)數(shù) 。 圖 系統(tǒng)原理圖 （ 1） 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由一組水泵組成，它們用于將水供入用戶管網(wǎng)，圖中的 3 個(gè)水泵分為 2 種類型： 調(diào)速泵：是由變頻調(diào)速控制、可以進(jìn)行變頻調(diào)整的水泵，用以根據(jù)用水量的變化改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以維持管網(wǎng)的水壓恒定。 ②報(bào)警 信號(hào)：它反映系統(tǒng)是否正常運(yùn)行，水泵電機(jī)是否過(guò)載、變頻器是否有異常。供水控制器直接對(duì)系統(tǒng)中的工況、壓力、報(bào)警信號(hào)進(jìn)行采集，對(duì)來(lái)自人機(jī)接口和通訊接口的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、實(shí)施控制算法，得出對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方案，通過(guò)變頻調(diào)速器和接觸器對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（即水泵）進(jìn)行控制。用于在供水控制器的控制下完成對(duì)水泵的切換、手 /自動(dòng)切換。 （ 5） 通訊接口 通訊接口是本系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，通過(guò)該接口，系統(tǒng)可以和組 態(tài)軟件以及其他的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，同時(shí)通過(guò)通信接口，還可以將現(xiàn)代先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)用到本系統(tǒng)中來(lái)，例如可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程的診斷和維護(hù)等 （ 6） 報(bào)警裝置 作為一個(gè)控制系統(tǒng)，報(bào)警是必不可少的重要組成部分。 熔斷器（ FU）是電路中的一種簡(jiǎn)單的短路保護(hù)裝置。 可編程控制器 PLC 可編程控制器是 60 年代末在繼電器系統(tǒng)上發(fā)展起來(lái)的，當(dāng)時(shí)稱作可編程邏輯控制器 (Programmable Logic Controller)，簡(jiǎn)稱 PLC。（ Programmable Logic Controller, 簡(jiǎn)稱PLC）。 目前，世界上有 200 多個(gè)廠家生產(chǎn) PLC 產(chǎn)品。 （ 1）順序控制 例如：注塑機(jī)械、印刷機(jī)械、訂書機(jī)械、包裝機(jī)械、切紙機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯控制等等。 ④ 輸出鎖存器中的數(shù)據(jù)，由上一個(gè)刷新時(shí)間輸出映像寄存器的狀態(tài) 決定； ⑤ 輸出端子上的輸出狀態(tài)，由輸出鎖存器中的狀態(tài)決定。 系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)， KM0 閉合， 1水泵以變頻方式運(yùn)行。 再次收到下限信號(hào)就關(guān)閉 KM KM1，吸合 KM0，只剩下 1水泵變頻工作。程序開始時(shí)，進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換程序，將供水的壓力值存入 PLC 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 D48，而液面高度存入 D1 里。本系統(tǒng)選用 FX2n48MR型 PLC。對(duì)于需要更精密速度或快速響應(yīng)的場(chǎng)合，運(yùn)算還應(yīng)包含由變頻器主電路和傳動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)出來(lái)的信號(hào)和保護(hù)電路信號(hào)，即防止因變頻器主電路的過(guò)電壓、過(guò)電流引起的損失外，還應(yīng)保護(hù)異步電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)等 。 ① 整流器 最近大量使用的是二極管的交流器，圖 所示，它把工頻電源變換為直流電源。裝置容量小時(shí)，如果電源和主電路的構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡(jiǎn)單的平波回路。一般說(shuō)來(lái)，由機(jī)械系統(tǒng)（含電動(dòng)機(jī)）慣量積蓄的能量比電容能儲(chǔ)存的能量大，需要快速制動(dòng)時(shí)，可用由逆變流器向電源反饋或設(shè)置制動(dòng)回路（開關(guān)和電阻）把再生功率消耗掉，以免直流電路電壓上升。在控制電路 B 部分增加了速度檢測(cè)電路，即增加了速度指令，可以對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的速度進(jìn)行控制更精確的閉環(huán)控制。它使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。由于逆變器負(fù)載側(cè)短路等，流過(guò)逆變器器件的電流達(dá)到異常值（超過(guò)容許值）時(shí)，瞬時(shí)停止逆變器運(yùn)轉(zhuǎn)，切斷電流。恰當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)需要反時(shí)限特性，采用熱繼電器或者電子熱保護(hù)（使用電子電路）?？梢圆扇⊥Ｖ鼓孀兤鬟\(yùn)轉(zhuǎn)或停止快速減速的辦法，防止過(guò)電壓。 5）接地過(guò)電流保護(hù)。有冷卻風(fēng)機(jī)的裝置，但風(fēng)機(jī)異常時(shí)裝置內(nèi)溫度將上升，因此采用風(fēng)機(jī)熱繼電器或器件散熱片溫度傳感器，檢出異常后停止逆變器。 2）超頻（超速）保護(hù)。所以，在負(fù)載電流減小之前要進(jìn)行控制，抑制頻率上升或使頻率下降。 變頻器的特點(diǎn) 變頻調(diào)速特別是變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，已使世界范圍內(nèi)的電氣傳動(dòng)控制領(lǐng)域發(fā)生了根本性的變革，它是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、智能控制技術(shù)、電力電子技術(shù)等的綜合產(chǎn)物。 變頻恒壓供水系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)特點(diǎn) : 1） 高效節(jié)能 變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備使整個(gè)供水系統(tǒng)始終保持最優(yōu)工作狀態(tài)節(jié)電率可達(dá)35%—60% ，這一特點(diǎn)已被廣大用戶所認(rèn)識(shí)并帶來(lái)效益 2）占地面積小，投人少，效率高 采用水池上直接安裝立式泵，控制間只要安放一到兩個(gè)控制柜，體積很小，整個(gè)系統(tǒng)占 地面積非常小，可以節(jié)省投資。 5） 管理簡(jiǎn)便 變頻恒壓供水系統(tǒng)具備了過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、欠相、短路保護(hù)、瞬時(shí)停電保護(hù)、過(guò)載、失速保護(hù)、主 泵定時(shí)輪換控制等功能，功能完善，自動(dòng)運(yùn)行 ，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，節(jié)省了人力物力 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，本系統(tǒng)選用 FRA540系列變頻器 變頻器的接線 管腳 STF 接 PLC 的 Y10 管腳，控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)。 壓力傳感器的接線圖 壓力傳感器使用 型絕對(duì)壓力傳感器。 圖 壓力傳感器的接線圖 原件表 水泵： 3 臺(tái)均 選用 BL550 型 微心泵 ，參數(shù)見表 所示。 按鈕 SB 的選擇： PLC 各輸入點(diǎn)的回路的額定電壓直流 24V，各輸入點(diǎn)的回路的額定電流均小于 40mA，按鈕均只需具有 1 對(duì)常開觸點(diǎn)，按鈕均選用LAY3—11 型，其主要技術(shù)參數(shù)為： UN=24VDC， IN=， 含 1 對(duì)常開和 1 對(duì)常閉觸點(diǎn)。如果是手動(dòng)運(yùn)行模式則進(jìn)行手動(dòng)操作，人們根據(jù)自己的需要操作相應(yīng)的按鈕，系統(tǒng)根據(jù)按鈕執(zhí)行相應(yīng)操作。如果 當(dāng)前管道壓力值等于設(shè)定壓力，持續(xù)三秒，則不執(zhí)行增減泵程序。如果用水量繼續(xù)增加，每當(dāng)加速運(yùn)行的變頻器輸出頻率達(dá)到工頻時(shí)，將繼續(xù)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換，并有新的水 泵投人并聯(lián)運(yùn)行 .當(dāng)最后一臺(tái)水泵 M3投人運(yùn)行，變頻器輸出頻率達(dá)到工頻，壓力仍未達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出故障報(bào)警 . 降壓控制：當(dāng)用水量下降水壓升高，變頻器輸出頻率降至起動(dòng)頻率時(shí)，水壓仍高于設(shè)定值，系統(tǒng)將工頻運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的一臺(tái)水泵關(guān)掉，恢復(fù)對(duì)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)，使壓力重新達(dá)到設(shè)定值 .當(dāng)用水量繼續(xù)下降，每當(dāng)減速運(yùn)行的變頻器輸出頻率降至起動(dòng)頻率時(shí)，將繼續(xù)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換，直到剩下最后一臺(tái)變頻泵運(yùn)行為止。為了變頻向工頻切換時(shí)保護(hù)變頻器免于受到工頻電壓的反向沖擊，在切換時(shí)，用時(shí)間繼電器作了時(shí)間延遲，當(dāng)壓力過(guò)大時(shí)，可以手動(dòng)按下 SBn（ n=2,4,6） 按鈕，切斷工頻運(yùn)行的電機(jī)，同時(shí)啟動(dòng)電機(jī)變頻運(yùn)行。 需要注意的是，電機(jī) 1， 2， 3 只能實(shí)行其中一臺(tái)變頻運(yùn)行，且同一臺(tái)電機(jī)不能同時(shí)運(yùn)行兩種狀態(tài)，即同一臺(tái)電機(jī)不能同時(shí)運(yùn)行變頻和工頻。如今，人機(jī)界面已經(jīng)成為高級(jí)設(shè)備控制終端的流行裝置，它可以方 便地將 CPU 的內(nèi)部寄存器和繼電器展示出來(lái)，并且加以編輯及控制。 人機(jī)界面觸摸屏基本知識(shí) 實(shí)訓(xùn)設(shè)備采用的觸摸屏為三菱公司的 GT1155 型號(hào)，它可以同時(shí)顯示 256 種不同的色彩，燈管壽命較高。使編制的程序更加直觀和方便。按下確認(rèn)按鈕，請(qǐng)打開工程數(shù)據(jù)。 (2) 系統(tǒng)信息切換按鈕 是用來(lái)切換應(yīng)用程序上的語(yǔ)言和系統(tǒng)報(bào)警的語(yǔ)言的按鈕。 圖 圖 編程軟件的使用簡(jiǎn)介 利用 GT Designer2 它可以隨心所欲地編制觸摸屏的控制畫面。 先安裝 （ 1） 再運(yùn)行 圖 出現(xiàn)上 圖 的 對(duì)話框，如果重新設(shè)計(jì)工程就點(diǎn)擊“新建”，如果有已經(jīng)編輯好的工程，就選擇“打開”。如下圖所示。 （圖 ） (1) GOT類型選擇 圖 圖 在如圖 ，通過(guò)下拉列表可以選擇支持的觸摸（ 2） 屏型號(hào)。 常用設(shè)備注解如下 MELSEC－ FX ：三菱 FX 系列 PLC MELSEC－ QnA， Q ：三菱 QnA 及 Q 系列 PLC MELSEC－ A ：三菱 A 系列 PLC 歐姆龍－ C ：歐姆龍 C 系列 PLC 松下 — FP ：松下 FP0、 FP1 系列 PLC SIEMENS－ S7 300 ：西門子 S7300 系列 PLC SIEMENS－ S7 200 ：西門子 S7200 系列 PLC FREQROL ：三菱變頻器 圖 5．“ IF 設(shè)置”和“通訊驅(qū)動(dòng)程序” 通過(guò)這項(xiàng)設(shè)置，確定外部設(shè)備的鏈接口。 6．硬件方面的設(shè)置結(jié)束以后，開始畫面切換的設(shè)置。首先設(shè)置畫面的基本屬性。 指定顏色：利用此功能設(shè)置畫面的背景顏色。 如圖 ， 在 GT Designer2 軟件的菜單欄里，選擇“通訊” — “跟 GOT 的通訊”。 鏈接成功后， 選擇“ OS 安裝 — GOT”標(biāo)簽卡，然后在對(duì)話框中選擇“中文（簡(jiǎn)體）”即可， 如圖 。在標(biāo)簽卡中選擇“工程下載 — GOT”。恒壓供水系統(tǒng)以 PLC和變頻器為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)，借助于 PLC強(qiáng)大而靈活的控制功能和內(nèi)置 PID的變頻器優(yōu)良的變頻調(diào)速性能，實(shí)現(xiàn)了恒壓供水的控制。對(duì)整個(gè)供水過(guò)程來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性好，管理人員可根據(jù)每個(gè)季節(jié)的用水情況，選擇不同的壓力設(shè)定范圍，不但節(jié)約了用水，而且節(jié)約了電能，達(dá)到了更優(yōu)的節(jié)能方式，實(shí)現(xiàn)供水的最優(yōu)化控制和穩(wěn)定性控制。從開始的畢業(yè)設(shè)計(jì)講課答疑，平時(shí)資料的搜集，一直到現(xiàn)在畢業(yè)論 文的最終完成，老師在每一個(gè)階段都激勵(lì)著我們前