【正文】 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。輸出信號(hào)1泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM1,HL11泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM2,HL22泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM3,HL32泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM4,HL43泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM5,HL53泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM6,HL64泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM7,HL74泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM8,HL8在本系統(tǒng)中，運(yùn)行下限頻率設(shè)為22Hz, 運(yùn)行上限頻率設(shè)為50Hz。故障信號(hào)匯總T39工/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制除此之外，泵組管理還有一個(gè)問(wèn)題就是泵的工作循環(huán)控制，本設(shè)計(jì)中使用泵號(hào)加1的方法實(shí)現(xiàn)變頻泵的循環(huán)控制，用工頻泵的總數(shù)結(jié)合泵號(hào)實(shí)現(xiàn)工頻泵的輪換工作。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，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)，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。沒(méi)接到信號(hào)就保持現(xiàn)有的運(yùn)行狀態(tài)。 PLC接線圖。電氣控制系統(tǒng)原理圖包括主電路圖、控制電路圖及PLC外圍接線圖三部分。其實(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中，變頻器的輸出頻率是不可能降低到0Hz。當(dāng)調(diào)速水泵和恒速水泵都在運(yùn)行且調(diào)速水泵己運(yùn)行在下限頻率，此時(shí)管網(wǎng)的實(shí)際壓力仍高于設(shè)定壓力，此時(shí)需要減少恒速水泉來(lái)減少供水流量，達(dá)到恒壓的目的。當(dāng)供水壓力小于壓力預(yù)置值時(shí)變頻器輸出頻率升高，水泵轉(zhuǎn)速上升，反之下降。將手動(dòng)、自動(dòng)開(kāi)關(guān)打到自動(dòng)上，系統(tǒng)進(jìn)入全自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，PLC中程序首先接通KM6，并起動(dòng)變頻器。③電控設(shè)備:它是由一組接觸器、保護(hù)繼電器、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等電氣元件組成。(2)信號(hào)檢測(cè)在系統(tǒng)控制過(guò)程中，需要檢測(cè)的信號(hào)包括自來(lái)水出水水壓信號(hào)和報(bào)警信號(hào):①水壓信號(hào):它反映的是用戶管網(wǎng)的水壓值，它是恒壓供水控制的主要反饋信號(hào)。由于變頻器內(nèi)部自帶的PID調(diào)節(jié)器采用了優(yōu)化算法，所以使水壓的調(diào)節(jié)十分平滑，穩(wěn)定。由于帶模擬量輸入，輸出接口的可編程控制器價(jià)格很高，這無(wú)形中就增加了供水設(shè)備的成本。電路的可靠性和抗干擾能力都不太好。 課題研究的對(duì)象 供水流程簡(jiǎn)圖此次設(shè)計(jì)研究的對(duì)象是一棟樓房的供水系統(tǒng)。同時(shí)用于水泵轉(zhuǎn)速控制的變頻器也存在一定的滯后效應(yīng)。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，本系統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)器內(nèi)置于變頻器中。采用PID控制較其它組合控制效果要好，基本上能獲得無(wú)偏差、精度高和系統(tǒng)穩(wěn)定的控制過(guò)程。但是， I動(dòng)作過(guò)強(qiáng)時(shí)，對(duì)快速變化偏差響應(yīng)遲緩。積分調(diào)節(jié)作用：是使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差,提高無(wú)差度。 軟啟動(dòng)工頻狀況下馬達(dá)采用的是星三角降壓延時(shí)啟動(dòng)，此時(shí)電流是電機(jī)額定電流的 4—7倍，若多臺(tái)大功率的電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，將對(duì)電網(wǎng)造成很大沖擊。下面重點(diǎn)分析改變電源頻率調(diào)速的方法及特點(diǎn)。5. 電源電源單元的作用是把外部電源（220V的交流電源）轉(zhuǎn)換成內(nèi)部工作電壓。EEPROM兼有ROM的非易失性和RAM的隨機(jī)存取優(yōu)點(diǎn)，用來(lái)存放需要長(zhǎng)期保存的重要數(shù)據(jù)。CPU的功能有：它在系統(tǒng)監(jiān)控程序的控制下工作，通過(guò)掃描方式，將外部輸入信號(hào)的狀態(tài)寫(xiě)入輸入映象寄存區(qū)域，PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從存儲(chǔ)器逐條讀取用戶指令，按指令規(guī)定的任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送、邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算等，然后將結(jié)果送到輸出映像寄存區(qū)域。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。這個(gè)時(shí)期可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。限于當(dāng)時(shí)的元器件條件及計(jì)算機(jī)發(fā)展水平，早期的PLC主要由分立組件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡(jiǎn)單的邏輯控制及定時(shí)、計(jì)數(shù)功能。因此這種調(diào)控方式縮小了優(yōu)化范圍，所得到的解為局部最優(yōu)解，不能完全保證泵站始終工作在最優(yōu)狀態(tài).變頻調(diào)速是優(yōu)于以往任何一種調(diào)速方式(如調(diào)壓調(diào)速、變極調(diào)速、串級(jí)調(diào)速等)，是當(dāng)今國(guó)際上一項(xiàng)效益最高、性能最好、應(yīng)用最廣、。但在系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、穩(wěn)定性能、抗干擾性能以及開(kāi)放性等多方面的綜合技術(shù)指標(biāo)來(lái)說(shuō)，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)能達(dá)到所有用戶的要求。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、變壓變頻比控制及各種保護(hù)功能。目前，大量的電能消耗在水泵、風(fēng)機(jī)負(fù)載上，城鄉(xiāng)居民用水設(shè)備所消耗的電量在這類負(fù)載中占了相當(dāng)?shù)谋壤Ｗ冾l調(diào)速式的運(yùn)行十分穩(wěn)定可靠，沒(méi)有頻繁的啟動(dòng)現(xiàn)象，加之啟動(dòng)方式為軟啟動(dòng)，設(shè)備運(yùn)行十分平穩(wěn)，避免了電氣、機(jī)械沖擊。另外氣壓罐要消耗一定的鋼量，這也是它的一個(gè)較大的缺點(diǎn)。所需水泵出口壓力計(jì)算得越符合實(shí)際情況越節(jié)能，將全天分得越細(xì)越節(jié)能，當(dāng)然控制的實(shí)現(xiàn)也越復(fù)雜。(6)變頻調(diào)速供水方式這種系統(tǒng)的原理是通過(guò)安裝在系統(tǒng)中的壓力傳感器將系統(tǒng)壓力信號(hào)與設(shè)定壓力值作比較，再通過(guò)控制器調(diào)節(jié)變頻器的輸出，無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速。高層建筑還可分層設(shè)立水箱。這種供水方式，水泵工作在額定流量額定揚(yáng)程的條件下，水泵處于高效能區(qū)。以下就逐一分析。 and munication. Meanwhile, the System can also adapt to various water Supply regions. This paper analyzes the structure of VF speed regulating constantpressure water supply,and proposes several control careful study and parison, PLC and inverter39。三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度安排 09月20日—9月29日：熟悉設(shè)計(jì)內(nèi)容、要求、任務(wù)；收集與設(shè)計(jì)相關(guān)的論文、資料，方案論證與選擇；09月30日—10月03日：初步完成系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)，完成系統(tǒng)配置與選型；10月04日—10月07日：完善系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)；10月08日—10月11日：繪制軟件框圖、編寫(xiě)梯形圖及梯形圖調(diào)試；10月12日—10月15日：撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；10月16日—10月19日：繪制圖紙；10月20日：完成畢業(yè)論文、答辯。因此這種調(diào)控方式縮小了優(yōu)化范圍，所得到的解為局部最優(yōu)解，不能完全保證泵站始終工作在最優(yōu)狀態(tài).變頻調(diào)速是優(yōu)于以往任何一種調(diào)速方式(如調(diào)壓調(diào)速、變極調(diào)速、串級(jí)調(diào)速等)，是當(dāng)今國(guó)際上一項(xiàng)效益最高、性能最好、應(yīng)用最廣、。但在系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、穩(wěn)定性能、抗干擾性能以及開(kāi)放性等多方面的綜合技術(shù)指標(biāo)來(lái)說(shuō)，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)能達(dá)到所有用戶的要求。這一方面是由于我國(guó)居民多，用水量大，造成用電量大:另一方面是因?yàn)槲覈?guó)供水設(shè)備工作效率低，控制方式不夠科學(xué)合理。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、變壓變頻比控制及各種保護(hù)功能。四、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）提交的成果：1．開(kāi)題報(bào)告（不少于3000字）；2．設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（不少于30頁(yè)，）；3．圖紙（硬件電路和軟件框圖各一張，大小合適為宜）；4．設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)簡(jiǎn)介；五、參考文獻(xiàn):[1][J],蘭州鐵道學(xué)院學(xué)報(bào),2000,1:8488[2][M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002,135137[3]金傳偉,[J],電子技術(shù)應(yīng)用,2000,2:3839[4][M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002,244251[5]:機(jī)械工業(yè)出版社，1996[6]，2002(3)：3335[7],2000 20(3)[8] 1997[9]李建勛,[J].變頻世界,2008[10] [J].CNKI,2005[11]呂國(guó)芳，劉希濤, 基于PLC的PID控制算法在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].自動(dòng)化儀表,2005[12]李建勛,[J].變頻世界,2008[13] [J].CNKI,2005[14]呂國(guó)芳，劉希濤, 基于PLC的PID控制算法在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].自動(dòng)化儀表,2005[15]李嬌. 基于MATLAB的輸送帶配料模糊PID控制的仿真研究 [J].煤礦機(jī)械,2008[16]吳宏鑫 PID控制的應(yīng)用與理論依據(jù) 控制工程期刊 2003年第1期[17]六、任務(wù)進(jìn)度: 09月20日—9月29日：熟悉設(shè)計(jì)內(nèi)容、要求、任務(wù)；收集與設(shè)計(jì)相關(guān)的論文、資料，方案論證與選擇；09月30日—10月03日：初步完成系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)，完成系統(tǒng)配置與選型；10月04日—10月07日：完善系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)；10月08日—10月11日：繪制軟件框圖、編寫(xiě)梯形圖及梯形圖調(diào)試；10月12日—10月15日：撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；10月16日—10月19日：繪制圖紙；10月20日：完成畢業(yè)論文、答辯。二、設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)：1．熟悉題目要求，查閱相關(guān)科技文獻(xiàn)，寫(xiě)出開(kāi)題報(bào)告；2．方案設(shè)計(jì)（包括方案論證與確定、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等內(nèi)容）；3．硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)；4．軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)；5．撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，繪制圖紙；6．翻譯一篇與自己所學(xué)專業(yè)或設(shè)計(jì)有關(guān)的英文資料；三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容、功能及技術(shù)指標(biāo)：1．根據(jù)控制要求完成系統(tǒng)的硬件選型與配置；2．繪制軟件框圖并編程；3．系統(tǒng)控制要求：（1）變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)有四臺(tái)泵，大泵電動(dòng)機(jī)的功率均為220KW，小泵的功率均為160KW；（2）所有泵可設(shè)計(jì)成變頻循環(huán)軟啟動(dòng)的工作方式；（3）采用PID算法實(shí)現(xiàn)水壓的閉環(huán)控制；（4）西門(mén)子S7200型系列PLC控制變頻及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行。變頻恒壓供水是通過(guò)改變水泵電機(jī)的供電頻率，調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，通過(guò)儀表檢測(cè)出供水壓力并加以控制，保證在用水量變化時(shí)供水量也隨之變化，實(shí)現(xiàn)供水量與用水量的匹配，保護(hù)供水的壓力恒定即恒壓供水。這類設(shè)備雖然說(shuō)是微化了電路結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)備成本，但其輸出接口的擴(kuò)展功能缺乏靈活性，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)定性不高，與別的監(jiān)控系統(tǒng)(如BA系統(tǒng))和組態(tài)軟件難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，并且限制了帶負(fù)載的容量，因此在實(shí)際使用時(shí)其范圍將會(huì)受到限制。同時(shí)系統(tǒng)具有良好節(jié)能性，這在能量日益緊缺的今天尤為重要，所以研究設(shè)計(jì)該系統(tǒng)，對(duì)于提高企業(yè)效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。采用變頻調(diào)節(jié)以后，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了軟起動(dòng)，電機(jī)起動(dòng)電流從零逐漸增至額定電流，起動(dòng)時(shí)間相應(yīng)延長(zhǎng)，對(duì)電網(wǎng)沒(méi)有較大的沖擊，減輕了起動(dòng)機(jī)械轉(zhuǎn)矩對(duì)于電機(jī)的機(jī)械損傷，有效的延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命。設(shè)計(jì)思想系統(tǒng)利用各種傳感器對(duì)供水壓力的調(diào)節(jié)，可使供水和用水之間保持平衡，其控制要求有如下6個(gè)方面：(1)變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)有四臺(tái)泵，大泵電動(dòng)機(jī)的功率均為220KW，小泵的功率均為160KW。本論文的變頻恒壓供水系統(tǒng)已在國(guó)內(nèi)許多實(shí)際的供水控制系統(tǒng)中得到應(yīng)用，并取得穩(wěn)定可靠的運(yùn)行效果和良好的節(jié)能效果。 monitor and control system 目錄 第一章 緒論 1 1 3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀概況 4第二章 PLC的概述 5 可編程控制器定義 6 PLC的定義 6 PLC的發(fā)展和應(yīng)用 6 PLC的工作過(guò)程 7 可編程控制器的基本組成 7 控制組件 7 9第三章 恒壓供水系統(tǒng) 9 變頻恒壓供水系統(tǒng)分析 9 變頻器的特點(diǎn) 10 PID調(diào)節(jié)器 11 12 課題研究的對(duì)象 13 變頻恒壓供水控制方式的選擇 14 變頻構(gòu)成恒壓供水系統(tǒng)的及工作原理 15 系統(tǒng)的構(gòu)成 15 工作原理 17 變頻恒壓供水系統(tǒng)中加減水泵的條件分析 18 19第4章 PLC控制及編程 23 PLC控制 23 手動(dòng)運(yùn)行 24 自動(dòng)運(yùn)行 24 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 25 25 25 26結(jié)束語(yǔ) 30致 謝 32附 錄 第一章 緒論眾所周知，水是生產(chǎn)生活中不可缺少的重要組成部分，在節(jié)水節(jié)能己成為時(shí)代特征的現(xiàn)實(shí)條件下，我們這個(gè)水資源和電能短缺的國(guó)家，長(zhǎng)期以來(lái)在市政供水、高層建筑供水、工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)供水等方面技術(shù)一直比較落后，自動(dòng)化程度低。水塔的合理高度是要求水塔最低水位略高于供水系統(tǒng)所需要壓力。而且在使用過(guò)程中，如果該系統(tǒng)水塔的水位監(jiān)控裝置損壞的話，水泵不能進(jìn)行自動(dòng)的開(kāi)、停，這樣水泵的開(kāi)、停，將完全由人操作，這時(shí)將會(huì)出現(xiàn)能量的嚴(yán)重浪費(fèi)和供水質(zhì)量的嚴(yán)重下降。罐的占地面積與水塔水箱供水方式相比較小，而且可以放在地上，設(shè)備的成本比水塔要低得多。是將每日24小時(shí)按用水曲線分成若干時(shí)段，計(jì)算出各個(gè)時(shí)段所需的水泵出口壓力，進(jìn)行全日變壓，各時(shí)段恒壓控制。氣壓罐方式依靠壓力罐中的壓縮空氣送水，氣壓罐配套水泵運(yùn)行時(shí)，水泵在額定轉(zhuǎn)速、供水壓力將超出系統(tǒng)所需要的壓力從而造成能量的浪費(fèi)。在運(yùn)行效果上，氣壓罐方式與調(diào)速式相比也存在著一定差距。由于城市供水量不斷加大，對(duì)城市管網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)提出了更高的要求。采用該系統(tǒng)進(jìn)行供水可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，方便地實(shí)現(xiàn)供水系統(tǒng)的集中管理與監(jiān)控。這類設(shè)備雖然說(shuō)是微化了電路結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)備成本，但其輸出接口的擴(kuò)展功能缺乏靈活性，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)定性不高，與別的監(jiān)控系統(tǒng)(如BA系統(tǒng))和組態(tài)軟件難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，并且限制了帶負(fù)載的容量，因此在實(shí)際使用時(shí)其范圍將會(huì)受到限制。采用變頻調(diào)節(jié)以后，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了軟起動(dòng)，電機(jī)起動(dòng)電流從零逐漸增至額定電流，