【正文】 包括選題意義；文獻(xiàn)利用能力；所用資料可靠性；創(chuàng)新成果及寫作規(guī)范化和邏輯性）選題與文獻(xiàn)綜述（20分）分值：創(chuàng)新性(15分)分值：基礎(chǔ)理論和專門知識(35分)分值：作者寫作、表達(dá)能力(30分)分值：合 計(jì)分值：是否同意參加答辯是□ 否□評閱人（簽名）： 年 月 日說明：各項(xiàng)成績的百分比由各系部自己確定，但應(yīng)控制在給定標(biāo)準(zhǔn)的20％左右。由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號檢測、控制系統(tǒng)、以及報(bào)警裝置等部分組成。~畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號檢測、控制系統(tǒng)、人機(jī)界面、通訊接口以及報(bào)警裝置等部分組成 弄清楚各個(gè)組成的具體定義，具體包括哪些，了解變頻恒壓供水系統(tǒng)的控制原理，制定合理的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)主電路原理圖；； I/O點(diǎn)，并設(shè)計(jì)I/O接線圖；、運(yùn)行；、選擇電器元件，列出電器元件清單；、控制面板布置圖起止日期工作內(nèi)容~熟悉課題，查閱資料，做好《開題報(bào)告》，提交電子文檔，提交英文翻譯資料。而變頻調(diào)速式的運(yùn)行十分穩(wěn)定可靠，沒有頻繁的啟動(dòng)現(xiàn)象，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，也沒有水塔供水所帶來的二次污染的危險(xiǎn)。導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)與水泵之間常常出現(xiàn)大馬拉小車問題，因此，如何解決供水與能耗之間的不平衡，尋求提高供水效率的整體解決方案，是各供水解水企業(yè)關(guān)心的焦點(diǎn)問題之一。但供水機(jī)泵供水的同時(shí)，也消耗大量的能量，如果能在提高供水機(jī)泵的效率、確保供水機(jī)泵的可靠穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，降低能耗，將具有重要經(jīng)濟(jì)意義。進(jìn)行設(shè)計(jì)前期檢查，做好《前期檢查表》。同時(shí)也感謝我的同學(xué)們?nèi)陙韺ξ覍W(xué)習(xí)、生活的關(guān)心和幫助。參考文獻(xiàn)[1]姜興忠. . 電氣傳動(dòng)自動(dòng)化,: 344[2] 陳立定，吳玉香．電氣控制與可編程控制器．廣州：華南理工大學(xué)出版社．2001：333.
[3]許謬，王淑英. 電器控制與PLC控制技術(shù)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2005：2685[4]鐘肇新，范建東，馮太合．：華南理工大學(xué)出版社. ：760 [5]韓安榮. ，1999: 1535[6]王兆安，黃俊. 電力電子技術(shù)第四版. 機(jī)械工業(yè)出版社，：4366[7]**．：清華大學(xué)出版社，：附錄A[8]曹才開. 檢測技術(shù)與應(yīng)用中南大學(xué)出版社，2009：190210附 錄壓阻式壓力傳感器工作原理：壓阻式壓力傳感器是基于半導(dǎo)體材料(單晶硅)的壓阻效應(yīng)原理制成的傳感器，就是利用集成電路工藝直接在硅平膜片上按一定晶向制成擴(kuò)散壓敏電阻，當(dāng)硅膜片受壓時(shí)，膜片的變形將使擴(kuò)散電阻的阻值發(fā)生變化。結(jié) 論本論文研究的是變頻恒壓供水系統(tǒng)。第5章 系統(tǒng)的模擬運(yùn)行結(jié)果及分析 程序調(diào)試 自動(dòng)部分調(diào)試 程序的仿真調(diào)試是設(shè)計(jì)過程中一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，在設(shè)計(jì)好程序后，在電腦上仿真軟件編輯程序，轉(zhuǎn)換，按事先設(shè)計(jì)好的PLC接好線，點(diǎn)擊監(jiān)控，按下起動(dòng)按鈕SB2，系統(tǒng)檢測采用哪種運(yùn)行模式。按下SB3,斷開KM0，在10個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后起動(dòng)M1在變頻電源下運(yùn)行。 編程及介紹 自動(dòng)運(yùn)行起動(dòng)1泵按下起動(dòng)按鈕SB1，系統(tǒng)檢測采用哪種運(yùn)行模式。當(dāng)系統(tǒng)壓力不夠需要增加泵時(shí)，按下SBn（n=1,3,5）按鈕，此時(shí)切斷電機(jī)變頻，同時(shí)啟動(dòng)電機(jī)工頻運(yùn)行,再起動(dòng)下一臺電機(jī)。 PLC程序流程圖系統(tǒng)起動(dòng)之后，檢測是自動(dòng)運(yùn)行模式還是手動(dòng)運(yùn)行模式。 Inp=(～)Inm式中：Inp為熔斷器額定電流；Inm為電動(dòng)機(jī)額定電流。此次使用硬件型控制形式。采用PID控制較其它組合控制效果要好，基本上能獲得無偏差、精度高和系統(tǒng)穩(wěn)定的控制過程。但是， I動(dòng)作過強(qiáng)時(shí)，對快速變化偏差響應(yīng)遲緩。(4)由于變頻恒壓調(diào)速直接從水源供水，減少了原有供水方式的二次污染，大大降低水質(zhì)污染的可能性：眾所周知南方氣候炎熱潮濕細(xì)菌和微生物極易繁殖和滋生尤其是高位水箱很容易生紅蟲必須定期清洗改用變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備后只需一個(gè)低位水箱原來也有將水質(zhì)污染降到最低限度。(2）超頻（超速）保護(hù)逆變器的輸出頻率或者異步電動(dòng)機(jī)的速度超過規(guī)定值時(shí)，停止逆變器運(yùn)轉(zhuǎn)?？梢圆扇⊥Ｖ鼓孀兤鬟\(yùn)轉(zhuǎn)或停止快速減速的辦法，防止過電壓。(4）速度檢測電路以裝在異步電動(dòng)機(jī)軸上的速度檢測器（TG、PLG等）的信號為速度信號送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。 典型的電壓型逆變器一例給異步電動(dòng)機(jī)供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號的回路，稱為控制電路。(1)整流器最近大量使用的是二極管的交流器，它把工頻電源變換為直流電源。 PLC輸入輸出端子分配表 輸入分配表輸入端子輸入設(shè)備輸入端子輸入設(shè)備輸入端子輸入設(shè)備X0SB1X4SB5X10SB9X1SB2X5SB6X11SB10X2SB3X6SB7X15FUX3SB4X7SB8X16OLX0接SB1啟動(dòng)按鈕，X1接SB2停止按鈕，X2接SB3電動(dòng)機(jī)M1變頻啟動(dòng)，X3接SB4電動(dòng)機(jī)M1工頻啟動(dòng)，X4接SB5電動(dòng)機(jī)M2變頻啟動(dòng)，X5接SB6電動(dòng)機(jī)M2工頻啟動(dòng)，X6接SB7電動(dòng)機(jī)M3變頻啟動(dòng)，X7接SB8電動(dòng)機(jī)M3工頻啟動(dòng)，X10接SB9自動(dòng)啟動(dòng)，X11接SB10手動(dòng)啟動(dòng)，頻率檢測的上/下限信號分別通過OL和FU輸出至PLC的X15與X16輸入端作為PLC增泵減泵控制信號 輸出分配表輸出端子輸出設(shè)備輸出端子輸出設(shè)備輸出端子輸出設(shè)備Y0KM0Y5KM5Y13HL4Y1KM1Y6KM6Y14HL5Y2KM2Y10HL1Y15HL6Y3KM3Y11HL2Y16HL7Y4KM4Y12HL3Y20STFKM0接通電動(dòng)機(jī)M1變頻啟動(dòng)，KM1接通電動(dòng)機(jī)M1工頻啟動(dòng)，KM2接通電動(dòng)機(jī)M2變頻啟動(dòng)，KM3接通電動(dòng)機(jī)M2工頻啟動(dòng)，KM4接通電動(dòng)機(jī)M3變頻啟動(dòng)，KM5接通電動(dòng)機(jī)M3工頻啟動(dòng)，KM6接通變頻器，HL1指示電動(dòng)機(jī)M1變頻啟動(dòng)，HL2指示電動(dòng)機(jī)M1變工頻啟動(dòng)，HL3指示電動(dòng)機(jī)M2變頻啟動(dòng)，HL4指示電動(dòng)機(jī)M2工頻啟動(dòng)，HL5指示電動(dòng)機(jī)M3變頻啟動(dòng)，HL6指示電動(dòng)機(jī)M3工頻啟動(dòng)。 PLC的特點(diǎn)現(xiàn)代可編程控制器不僅能實(shí)現(xiàn)對開關(guān)量的邏輯控制，還具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)學(xué)處理、運(yùn)動(dòng)控制、模擬量PID控制、通信網(wǎng)絡(luò)等功能?？删幊炭刂破骶哂胸S富的輸入/輸出接口，并具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，但它的產(chǎn)品并不針對某一具體工業(yè)應(yīng)用，其靈活標(biāo)準(zhǔn)的配置能夠適應(yīng)工業(yè)上的各種控制。KM KM KM5 分別控制電動(dòng)機(jī)MM M3 變頻運(yùn)行[3]。因?yàn)楫?dāng)水泵機(jī)組運(yùn)行，電機(jī)帶動(dòng)水泵向管網(wǎng)供水時(shí)，由于管網(wǎng)中的水壓會反推水泵，給帶動(dòng)水泵運(yùn)行的電機(jī)一個(gè)反向的力矩，同時(shí)這個(gè)水壓也在一定程度上阻止源水池中的水進(jìn)入管網(wǎng)，因此，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行頻率下降到一個(gè)值時(shí)，水泵就己經(jīng)抽不出水了，實(shí)際的供水壓力也不會隨著電機(jī)頻率的下降而下降。那么何時(shí)進(jìn)行切換，能使系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的供水壓力，同時(shí)使機(jī)組不過于頻繁的切換。當(dāng)變頻器的輸出頻率達(dá)到上限，并穩(wěn)定運(yùn)行后，如果供水壓力仍沒達(dá)到預(yù)置值，則需進(jìn)入增泵過程。根據(jù)壓力設(shè)定值(根據(jù)管網(wǎng)壓力要求設(shè)定)與壓力實(shí)際值(來自于壓力傳感器)的偏差進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，并輸出頻率給定信號給變頻器。(4)人機(jī)界面人機(jī)界面是人與機(jī)器進(jìn)行信息交流的場所。該信號為開關(guān)量信號。 供水系統(tǒng)方案圖 第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 變頻恒壓供水系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理 系統(tǒng)的構(gòu)成 系統(tǒng)原理圖，整個(gè)系統(tǒng)由三臺水泵，一臺變頻調(diào)速器，一臺PLC和一個(gè)壓力傳感器及若干輔助部件構(gòu)成。如果采用一個(gè)開關(guān)量輸入，輸出的可編程控制器和一個(gè)PID回路調(diào)節(jié)器，其成本也和帶模擬量輸入，輸出的可編程控制器差不多。傳感器的任務(wù)是檢測管網(wǎng)水壓，壓力設(shè)定單元為系統(tǒng)提供滿足用戶需要的水壓期望值。自來水廠送來的水先儲存的水池中再通過水泵加壓送給用戶。在故障發(fā)生時(shí)，執(zhí)行專門的故障程序，保證在緊急情況下的仍能進(jìn)行供水(5)水泵的電氣控制柜，其有遠(yuǎn)程和就地控制的功能和數(shù)據(jù)通訊接口，能與控制信。變頻恒壓供水方式與過去的水塔或高位水箱以及氣壓供水方式相比，不論是設(shè)備的投資，運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、自動(dòng)化程度等方面都具有無法比擬的優(yōu)勢，而且具有顯著的節(jié)能效果。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(市政來水管)進(jìn)口壓力保持恒定為條件。目前國內(nèi)有不少公司在做變頻恒壓供水的工程，大多采用國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)。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。 變頻恒壓供水產(chǎn)生的背景和意義泵站擔(dān)負(fù)著工農(nóng)業(yè)和生活用水的重要任務(wù)，運(yùn)行中需大量消耗能量，提高泵站效率:降低能耗，對國民經(jīng)濟(jì)有重大意義。氣壓罐方式的運(yùn)行不穩(wěn)定，突出表現(xiàn)在它的頻繁啟動(dòng)。同時(shí)水泵是工頻率啟動(dòng)，且啟動(dòng)頻繁，又會造成一定的能耗。這種控制方式其實(shí)是水泵出口恒壓控制的特殊形式。而且氣壓罐是密封的，所以大大減少了水質(zhì)因異物進(jìn)入而被污染的可能性。 射水泵+水箱的供水方式這種方式是利用射流泵本身的獨(dú)特結(jié)構(gòu)進(jìn)行工作，利用壓差和來水管粗，出水管細(xì)的變徑工藝來實(shí)現(xiàn)供水，但是由于其技術(shù)和工藝的不完善，加之該方式會出現(xiàn)有壓無量(流量)的現(xiàn)象，無法滿足高層供水的需要。水塔注滿后水泵停止，水塔水位低于某一位置時(shí)再啟動(dòng)水泵。此時(shí)將會造成能量的浪費(fèi)，同時(shí)有可能導(dǎo)致水管爆破和用水設(shè)備的損壞。在恒壓供水技術(shù)出現(xiàn)以前，出現(xiàn)過許多供水方式。水泵處于斷續(xù)工作狀態(tài)中。 恒速泵+高位水箱供水方式這種方式原理與水塔是相同的，只是水箱設(shè)在建筑物的頂層。但氣壓罐供水的方式也存在著許多缺點(diǎn)，在介紹完變頻調(diào)速供水方式后，再將二者作一比較。他比水泵出口恒壓控制方式能更節(jié)能，但這取決于將全天24小時(shí)分成的時(shí)段數(shù)及所需水泵出口壓力計(jì)算的精確程度。而變頻恒壓供水在系統(tǒng)用水量下降時(shí)可無級調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，使供水壓力與系統(tǒng)所需水壓大致相等，這樣就節(jié)省了許多電能，同時(shí)變頻器對水泵采用軟啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)沖擊電流小，啟動(dòng)能耗比較小。由于氣壓罐的調(diào)節(jié)容量僅占其總?cè)莘e的1/31/6，因而每個(gè)罐的調(diào)節(jié)能力很小，只得依靠頻繁的啟動(dòng)來保證供水，這樣將產(chǎn)生較大的噪聲，同時(shí)由于啟動(dòng)過于頻繁，壓力不穩(wěn)，加之硬啟動(dòng)，電氣和機(jī)械沖擊較大，設(shè)備損壞很快。我國泵站的特點(diǎn)是數(shù)量大、范圍廣、類型多、發(fā)展速度快，在工程規(guī)模上也有一定水平，但由于設(shè)計(jì)中忽視動(dòng)能經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)以及機(jī)電產(chǎn)品類型和質(zhì)量上存在的一些問題等等原因，致使在技術(shù)水平、工程標(biāo)準(zhǔn)以及經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)等方面與國外先進(jìn)水平相比，還有一定的差距。 國內(nèi)外研究情況變頻恒壓供水是在變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展之后逐漸發(fā)展起來的。有的采用單片機(jī)及相應(yīng)的軟件予以實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上，給水泵站的出口壓力允許在一定范圍內(nèi)變化。目前變頻恒壓供水系統(tǒng)正向著高可靠性、全數(shù)字化微機(jī)控制、多品種系列化的方向發(fā)展。[1]姜興忠. 戴恒陽. 變頻恒壓供水系統(tǒng)的機(jī)理分析. 電氣傳動(dòng)自動(dòng)化,: 344號或控制軟件相連，能對供水的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳送，以便顯示和監(jiān)控以及報(bào)表打印等功能。通過水泵加壓后，必須恒壓供給每一個(gè)用戶。壓力設(shè)定信號和壓力反饋信號在輸入可編程控后，經(jīng)可編程控制器內(nèi)部PID控制程序的計(jì)算，輸出給變頻器一個(gè)轉(zhuǎn)速控制信號。所以，在變頻調(diào)速恒壓給水控制設(shè)備中，PID控制信號的產(chǎn)生和輸出就成為降低給水設(shè)備成本的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。三臺水泵中每臺泵的出水管均裝有手動(dòng)閥，以供維修和調(diào)節(jié)水量之用，三臺泵協(xié)調(diào)工作以滿足供水需要；變頻供水系統(tǒng)中檢測管路壓力的壓力傳感器，一般采用電阻式傳感器(反饋0～5V電壓信號)或壓力變送器(反饋4～20mA電流)；變頻器是供水系統(tǒng)的核心，通過改變電機(jī)的頻率實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無極調(diào)速、無波動(dòng)穩(wěn)壓的效果和各項(xiàng)功能。(3)控制系統(tǒng)供水控制系統(tǒng)一般安裝在供水控制柜中，包括供水控制器(PLC系統(tǒng))、變頻器和電控設(shè)備三個(gè)部分。通過人機(jī)界面，使用者可以更改設(shè)定壓力，修改一些系統(tǒng)設(shè)定以滿足不同工藝的需求，同時(shí)使用者也可以從人機(jī)界面上得知系統(tǒng)的一些運(yùn)行情況及設(shè)備的工作狀態(tài)。變頻器根據(jù)頻率給定信號及預(yù)先設(shè)定好的加速時(shí)間控制水泵的轉(zhuǎn)速以保證水壓保持在壓力設(shè)定值的上、下限范圍之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)恒壓控制。在PLC的邏輯控制下將1泵電機(jī)與變頻器連接的電磁開關(guān)斷開，1泵電機(jī)切換到工頻運(yùn)行，同時(shí)變頻器與2泵電機(jī)連接， 控制2泵投入調(diào)速運(yùn)行。盡管通用變頻器的頻率都可以在0400Hz范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，但當(dāng)它用在供水系統(tǒng)中，其頻率調(diào)節(jié)的范圍是有限的，不可能無限地增大和減小。這個(gè)頻率在實(shí)際應(yīng)用中就是電機(jī)運(yùn)行的下限頻率。KM0,KM2,KM4分別控制電動(dòng)機(jī)M1，M2，M3工頻運(yùn)行。在實(shí)際應(yīng)用中，其硬件可根據(jù)實(shí)際需要選用配置，其軟件則需要根據(jù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。在發(fā)達(dá)的工業(yè)化國家，可編程控制器已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在所有的工業(yè)部門，其應(yīng)用已擴(kuò)展到樓宇自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化、商業(yè)、公用事業(yè)、測試設(shè)備和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。 PLC的接線圖 PLC的接線圖 變頻器 變頻器的構(gòu)成通常由變頻器主電路（IGBT