【正文】 包括選題意義；文獻利用能力；所用資料可靠性；創(chuàng)新成果及寫作規(guī)范化和邏輯性）選題與文獻綜述（20分）分值：創(chuàng)新性(15分)分值：基礎理論和專門知識(35分)分值：作者寫作、表達能力(30分)分值：合 計分值：是否同意參加答辯是□ 否□評閱人（簽名）： 年 月 日說明：各項成績的百分比由各系部自己確定，但應控制在給定標準的20％左右。由執(zhí)行機構、信號檢測、控制系統(tǒng)、以及報警裝置等部分組成。~畢業(yè)設計答辯。 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)由執(zhí)行機構、信號檢測、控制系統(tǒng)、人機界面、通訊接口以及報警裝置等部分組成 弄清楚各個組成的具體定義，具體包括哪些，了解變頻恒壓供水系統(tǒng)的控制原理，制定合理的設計方案，設計主電路原理圖；； I/O點，并設計I/O接線圖；、運行；、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《開題報告》，提交電子文檔，提交英文翻譯資料。而變頻調(diào)速式的運行十分穩(wěn)定可靠，沒有頻繁的啟動現(xiàn)象，啟動方式為軟啟動，設備運行十分平穩(wěn)，避免了電氣、機械沖擊，也沒有水塔供水所帶來的二次污染的危險。導致電動機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)關心的焦點問題之一。但供水機泵供水的同時，也消耗大量的能量，如果能在提高供水機泵的效率、確保供水機泵的可靠穩(wěn)定運行的同時，降低能耗，將具有重要經(jīng)濟意義。進行設計前期檢查，做好《前期檢查表》。同時也感謝我的同學們?nèi)陙韺ξ覍W習、生活的關心和幫助。參考文獻[1]姜興忠. . 電氣傳動自動化,: 344[2] 陳立定，吳玉香．電氣控制與可編程控制器．廣州：華南理工大學出版社．2001：333.
[3]許謬，王淑英. 電器控制與PLC控制技術．北京：機械工業(yè)出版社,2005：2685[4]鐘肇新，范建東，馮太合．：華南理工大學出版社. ：760 [5]韓安榮. ，1999: 1535[6]王兆安，黃俊. 電力電子技術第四版. 機械工業(yè)出版社，：4366[7]**．：清華大學出版社，：附錄A[8]曹才開. 檢測技術與應用中南大學出版社，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體材料(單晶硅)的壓阻效應原理制成的傳感器，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散壓敏電阻，當硅膜片受壓時，膜片的變形將使擴散電阻的阻值發(fā)生變化。結 論本論文研究的是變頻恒壓供水系統(tǒng)。第5章 系統(tǒng)的模擬運行結果及分析 程序調(diào)試 自動部分調(diào)試 程序的仿真調(diào)試是設計過程中一個很重要的環(huán)節(jié)，在設計好程序后，在電腦上仿真軟件編輯程序，轉換，按事先設計好的PLC接好線，點擊監(jiān)控，按下起動按鈕SB2，系統(tǒng)檢測采用哪種運行模式。按下SB3,斷開KM0，在10個計數(shù)脈沖后起動M1在變頻電源下運行。 編程及介紹 自動運行起動1泵按下起動按鈕SB1，系統(tǒng)檢測采用哪種運行模式。當系統(tǒng)壓力不夠需要增加泵時，按下SBn（n=1,3,5）按鈕，此時切斷電機變頻，同時啟動電機工頻運行,再起動下一臺電機。 PLC程序流程圖系統(tǒng)起動之后，檢測是自動運行模式還是手動運行模式。 Inp=(～)Inm式中：Inp為熔斷器額定電流；Inm為電動機額定電流。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動作過強時，對快速變化偏差響應遲緩。(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，大大降低水質污染的可能性：眾所周知南方氣候炎熱潮濕細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)速恒壓供水設備后只需一個低位水箱原來也有將水質污染降到最低限度。(2）超頻（超速）保護逆變器的輸出頻率或者異步電動機的速度超過規(guī)定值時，停止逆變器運轉。可以采取停止逆變器運轉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機軸上的速度檢測器（TG、PLG等）的信號為速度信號送入運算回路，根據(jù)指令和運算可使電動機按指令速度運轉。 典型的電壓型逆變器一例給異步電動機供電（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備輸入端子輸入設備輸入端子輸入設備X0SB1X4SB5X10SB9X1SB2X5SB6X11SB10X2SB3X6SB7X15FUX3SB4X7SB8X16OLX0接SB1啟動按鈕，X1接SB2停止按鈕，X2接SB3電動機M1變頻啟動，X3接SB4電動機M1工頻啟動，X4接SB5電動機M2變頻啟動，X5接SB6電動機M2工頻啟動，X6接SB7電動機M3變頻啟動，X7接SB8電動機M3工頻啟動，X10接SB9自動啟動，X11接SB10手動啟動，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備輸出端子輸出設備輸出端子輸出設備Y0KM0Y5KM5Y13HL4Y1KM1Y6KM6Y14HL5Y2KM2Y10HL1Y15HL6Y3KM3Y11HL2Y16HL7Y4KM4Y12HL3Y20STFKM0接通電動機M1變頻啟動，KM1接通電動機M1工頻啟動，KM2接通電動機M2變頻啟動，KM3接通電動機M2工頻啟動，KM4接通電動機M3變頻啟動，KM5接通電動機M3工頻啟動，KM6接通變頻器，HL1指示電動機M1變頻啟動，HL2指示電動機M1變工頻啟動，HL3指示電動機M2變頻啟動，HL4指示電動機M2工頻啟動，HL5指示電動機M3變頻啟動，HL6指示電動機M3工頻啟動。 PLC的特點現(xiàn)代可編程控制器不僅能實現(xiàn)對開關量的邏輯控制，還具有數(shù)學運算、數(shù)學處理、運動控制、模擬量PID控制、通信網(wǎng)絡等功能?？删幊炭刂破骶哂胸S富的輸入/輸出接口，并具有較強的驅動能力，但它的產(chǎn)品并不針對某一具體工業(yè)應用，其靈活標準的配置能夠適應工業(yè)上的各種控制。KM KM KM5 分別控制電動機MM M3 變頻運行[3]。因為當水泵機組運行，電機帶動水泵向管網(wǎng)供水時，由于管網(wǎng)中的水壓會反推水泵，給帶動水泵運行的電機一個反向的力矩，同時這個水壓也在一定程度上阻止源水池中的水進入管網(wǎng)，因此，當電機運行頻率下降到一個值時，水泵就己經(jīng)抽不出水了，實際的供水壓力也不會隨著電機頻率的下降而下降。那么何時進行切換，能使系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的供水壓力，同時使機組不過于頻繁的切換。當變頻器的輸出頻率達到上限，并穩(wěn)定運行后，如果供水壓力仍沒達到預置值，則需進入增泵過程。根據(jù)壓力設定值(根據(jù)管網(wǎng)壓力要求設定)與壓力實際值(來自于壓力傳感器)的偏差進行PID調(diào)節(jié)，并輸出頻率給定信號給變頻器。(4)人機界面人機界面是人與機器進行信息交流的場所。該信號為開關量信號。 供水系統(tǒng)方案圖 第3章 系統(tǒng)的硬件設計 變頻恒壓供水系統(tǒng)的構成及工作原理 系統(tǒng)的構成 系統(tǒng)原理圖，整個系統(tǒng)由三臺水泵，一臺變頻調(diào)速器，一臺PLC和一個壓力傳感器及若干輔助部件構成。如果采用一個開關量輸入，輸出的可編程控制器和一個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。傳感器的任務是檢測管網(wǎng)水壓，壓力設定單元為系統(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，執(zhí)行專門的故障程序，保證在緊急情況下的仍能進行供水(5)水泵的電氣控制柜，其有遠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，不論是設備的投資，運行的經(jīng)濟性，還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、自動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)及相應的軟件予以實現(xiàn)。同時系統(tǒng)具有良好節(jié)能性，這在能量日益緊缺的今天尤為重要，所以研究設計該系統(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)實意義。 變頻恒壓供水產(chǎn)生的背景和意義泵站擔負著工農(nóng)業(yè)和生活用水的重要任務，運行中需大量消耗能量，提高泵站效率:降低能耗，對國民經(jīng)濟有重大意義。氣壓罐方式的運行不穩(wěn)定，突出表現(xiàn)在它的頻繁啟動。同時水泵是工頻率啟動，且啟動頻繁，又會造成一定的能耗。這種控制方式其實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因異物進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特結構進行工作，利用壓差和來水管粗，出水管細的變徑工藝來實現(xiàn)供水，但是由于其技術和工藝的不完善，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再啟動水泵。此時將會造成能量的浪費，同時有可能導致水管爆破和用水設備的損壞。在恒壓供水技術出現(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，只是水箱設在建筑物的頂層。但氣壓罐供水的方式也存在著許多缺點，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小時分成的時段數(shù)及所需水泵出口壓力計算的精確程度。而變頻恒壓供水在系統(tǒng)用水量下降時可無級調(diào)節(jié)水泵轉速，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，同時變頻器對水泵采用軟啟動，啟動時沖擊電流小，啟動能耗比較小。由于氣壓罐的調(diào)節(jié)容量僅占其總容積的1/31/6，因而每個罐的調(diào)節(jié)能力很小，只得依靠頻繁的啟動來保證供水，這樣將產(chǎn)生較大的噪聲，同時由于啟動過于頻繁，壓力不穩(wěn)，加之硬啟動，電氣和機械沖擊較大，設備損壞很快。我國泵站的特點是數(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，但由于設計中忽視動能經(jīng)濟觀點以及機電產(chǎn)品類型和質量上存在的一些問題等等原因，致使在技術水平、工程標準以及經(jīng)濟效益指標等方面與國外先進水平相比，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)速技術的發(fā)展之后逐漸發(fā)展起來的。有的采用單片機及相應的軟件予以實現(xiàn)。實際上，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)的機理分析. 電氣傳動自動化,: 344號或控制軟件相連，能對供水的相關數(shù)據(jù)進行實時傳送，以便顯示和監(jiān)控以及報表打印等功能。通過水泵加壓后，必須恒壓供給每一個用戶。壓力設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控制程序的計算，輸出給變頻器一個轉速控制信號。所以，在變頻調(diào)速恒壓給水控制設備中，PID控制信號的產(chǎn)生和輸出就成為降低給水設備成本的一個關鍵環(huán)節(jié)。三臺水泵中每臺泵的出水管均裝有手動閥，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，通過改變電機的頻率實現(xiàn)電機的無極調(diào)速、無波動穩(wěn)壓的效果和各項功能。(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))、變頻器和電控設備三個部分。通過人機界面，使用者可以更改設定壓力，修改一些系統(tǒng)設定以滿足不同工藝的需求，同時使用者也可以從人機界面上得知系統(tǒng)的一些運行情況及設備的工作狀態(tài)。變頻器根據(jù)頻率給定信號及預先設定好的加速時間控制水泵的轉速以保證水壓保持在壓力設定值的上、下限范圍之內(nèi)，實現(xiàn)恒壓控制。在PLC的邏輯控制下將1泵電機與變頻器連接的電磁開關斷開，1泵電機切換到工頻運行，同時變頻器與2泵電機連接， 控制2泵投入調(diào)速運行。盡管通用變頻器的頻率都可以在0400Hz范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)，但當它用在供水系統(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。這個頻率在實際應用中就是電機運行的下限頻率。KM0,KM2,KM4分別控制電動機M1，M2，M3工頻運行。在實際應用中，其硬件可根據(jù)實際需要選用配置，其軟件則需要根據(jù)要求進行設計。在發(fā)達的工業(yè)化國家，可編程控制器已經(jīng)廣泛的應用在所有的工業(yè)部門，其應用已擴展到樓宇自動化、家庭自動化、商業(yè)、公用事業(yè)、測試設備和農(nóng)業(yè)等領域。 PLC的接線圖 PLC的接線圖 變頻器 變頻器的構成通常由變頻器主電路（IGBT