【正文】 A 控制變頻器頻率用電壓信號(hào) UF AQW0 PLC 系統(tǒng)選型從上面分析可以知道，系統(tǒng)共有開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn) 6 個(gè)、開(kāi)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)。PLC則是泵組管理的執(zhí)行設(shè)備。這種控制方式用于從產(chǎn)生偏差到出現(xiàn)響應(yīng)需要一定時(shí)間的負(fù)載系統(tǒng)效果比較好。對(duì)有積分元件的負(fù)載系統(tǒng)可以單獨(dú)使用P動(dòng)作控制。PID調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)是： （）)](1[)(sTnsGcd???當(dāng)上述控制算法公式只包含第一項(xiàng)時(shí)，稱為比例(P)作用，只包含第二項(xiàng)時(shí)，稱為積分(I)作用。(2)軟件型，使用離散形式的PID控制算法在可編程序控制器上做 PID控制器。 南華學(xué)院畢業(yè)論文 第 7 頁(yè) 共 37 頁(yè)通過(guò)變頻器面板設(shè)定一個(gè)給定頻率作為壓力給定值，變頻器根據(jù)壓力給定和實(shí)測(cè)壓力，調(diào)節(jié)輸出頻率，改變水泵轉(zhuǎn)速。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。 圖21 PLC控制的恒壓供水泵站三臺(tái)泵生活/消防雙恒壓供水系統(tǒng)的基本功能為： 南華學(xué)院畢業(yè)論文 第 5 頁(yè) 共 37 頁(yè)(1)生活供水時(shí)，系統(tǒng)低恒壓值運(yùn)行，消防供水時(shí)高恒壓值運(yùn)行。水池的低水位信號(hào)也直接送給PLC做為低水位報(bào)警信號(hào)。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。使系統(tǒng)水壓無(wú)論流量如何變化始終穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)。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。而且系統(tǒng)水壓不能隨系統(tǒng)所需流量和系統(tǒng)所需要壓力下降而下降，故還存在一些能量損失和二次污染問(wèn)題。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。 變頻恒壓供水產(chǎn)生的背景和意義眾所周知，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)能已成為時(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。本設(shè)計(jì)采用PLC控制的變頻調(diào)速供水系統(tǒng)，由PLC進(jìn)行邏輯控制，由變頻器進(jìn)行壓力凋節(jié)。經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算，通過(guò)PLC控制變頻與工頻切換，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)恒壓變頻供水。主要表現(xiàn)在用水高峰期，水的供給量常常低于需求量，出現(xiàn)水壓降低供不應(yīng)求的現(xiàn)象，而在用水低峰期，水的供給量常常高于需求量，出現(xiàn)水壓升高供過(guò)于求的情況，此時(shí)將會(huì)造成能量的浪費(fèi)，同時(shí)有可能使水管爆破和用水設(shè)備的損壞。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。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。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。變頻調(diào)速式供水系統(tǒng)具有節(jié)約能源、節(jié)省鋼材、節(jié)省占地、節(jié)省投資、調(diào)節(jié)能力大、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的優(yōu)勢(shì)，具有廣闊的應(yīng)用前景和明顯的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。因此，有待于進(jìn)一步研究改善變頻恒壓供水系統(tǒng)的性能，使其能被更好的應(yīng)用于生活、生產(chǎn)實(shí)踐。為了保證供水的連續(xù)性，水位上下傳感器高低距離較小。(2)三臺(tái)泵根據(jù)恒壓的需要．采取“先開(kāi)先停”的原則接入和退出。而交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速 （）PfN1160?式中 同步轉(zhuǎn)速，r/min； 1N 定子頻率，Hz；f 電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)。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。在該系統(tǒng)中我們用硬件型設(shè)計(jì)這樣可以減少編程。但只包含第三項(xiàng)的單純微分(D)作用是不采用的，因?yàn)樗荒?南華學(xué)院畢業(yè)論文 第 9 頁(yè) 共 37 頁(yè)起到使被控變量接近設(shè)定值的效果，只包含第一、二項(xiàng)的是PI作用。對(duì)于PID控制，發(fā)生偏差時(shí)，很快產(chǎn)生比單獨(dú)D動(dòng)作還要大的操作量，以此來(lái)抑制偏差的增加。 PLC 的選擇及應(yīng)用 PLC 在恒壓供水泵站中的主要任務(wù)(1)代替調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)水壓給定值與反饋值的綜合與調(diào)節(jié)工作，實(shí)現(xiàn)數(shù)字式PID調(diào)節(jié)。(3)變頻器的驅(qū)動(dòng)控制。如果選用 CPU224，則需要擴(kuò)展單元；如果選用 CPU226，則價(jià)格較高，浪費(fèi)較大。接觸器 KMKMKM6 分別控制 MMM3 的變頻運(yùn)行；FRl、FRFR3 分別為三臺(tái)水泵電機(jī)過(guò)載保護(hù)用的熱繼電器：QSQSQSQS4 分別為變頻器和三合泵主機(jī)單元CPU222 AC/DC/繼電器擴(kuò)展單元EM2228 點(diǎn)繼電器模擬量單元EM2354AI/1AO 南華學(xué)院畢業(yè)論文 第 12 頁(yè) 共 37 頁(yè)電機(jī)主電路的隔離開(kāi)關(guān)；FU1 為主電路的熔斷器；VVVF 是通用變頻器。（1）手動(dòng)運(yùn)行按下按鈕啟動(dòng)或停止水泵，可根據(jù)需要分別控制 1～3泵的啟停(見(jiàn)圖 1)。判斷需啟動(dòng)新泵的標(biāo)準(zhǔn)是變頻器的輸出頻率達(dá)到設(shè)定的上限值。系統(tǒng)初始化的一些工作放在初始化子程序中完成。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。我也知道了變頻調(diào)速式供水系統(tǒng)具有節(jié)約能源、節(jié)省投資、調(diào)節(jié)能力大、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的優(yōu)勢(shì)，具有廣闊的應(yīng)用前景和明顯的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。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)變頻器的輸出調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速。在本系統(tǒng) PID 中，只是用了比例和積分控制，其回路增益和時(shí)間常數(shù)可通過(guò)工程計(jì)算初步確定，但還需要進(jìn)一步調(diào)整以達(dá)到最優(yōu)控制效果。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，本例中使用泵號(hào)加 1 的方法實(shí)現(xiàn)變頻泵的循環(huán)控制(3 再加 1 等于 0)，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?；馂?zāi)時(shí)，火災(zāi)信號(hào) SA1 被觸動(dòng)，為 1。由于 PLC 為 4 個(gè)輸出點(diǎn)為一組共用一個(gè) COM 端，而本系統(tǒng)又沒(méi)有剩下單獨(dú)的 COM 端輸出組，所以通過(guò)一個(gè)中間繼電器 KA 的觸點(diǎn)對(duì)變頻器實(shí)行復(fù)頻控制。三臺(tái)電機(jī)分別為 MMM3。水位上下限信號(hào)分別 、它們?cè)谒蜎](méi)時(shí)為 0，時(shí)為 1。主泵在運(yùn)行時(shí)達(dá)到最高頻率時(shí)，增加一臺(tái)工頻泵投入運(yùn)行。因?yàn)镻ID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。(3)微分環(huán)節(jié) ：能反應(yīng)偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)(變化速率)，并能在偏差信號(hào)值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減小調(diào)節(jié)時(shí)間。在恒壓供水中常見(jiàn)的PID控制器的控制形式主要有兩種：(1)硬件型，即通用PID控制器，在使用時(shí)只需要進(jìn)行線路的連接和P，I，D 參數(shù)及目標(biāo)值的設(shè)定。通過(guò)變頻器面板設(shè)定一個(gè)給定頻率作為壓力給定值，變頻器根據(jù)壓力給定和實(shí)測(cè)壓力，調(diào)節(jié)輸出頻率，改變水泵轉(zhuǎn)速，控制管網(wǎng)壓力保持在給定壓力值上；U、V、W 輸出端并聯(lián)三個(gè)接觸器分別接 MMM3 泵電機(jī)，變頻器可分別驅(qū)動(dòng)三臺(tái)泵，另外這三臺(tái)泵電機(jī)還通過(guò)另外三個(gè)接觸器并聯(lián)到工頻電源上，這 6 個(gè)接觸器線包連接到 PLC 的四個(gè)輸出點(diǎn)上，由 PLC 控制其工頻、變頻切換工作。微計(jì)算機(jī)是變頻器的核心，電力電子器件構(gòu)成了變頻器的主電路。其余水泵工頻運(yùn)行，以滿足不同用水量的需求。只要水位低于高水位，則自動(dòng)往水箱注水。艾默生電氣公司和成都希望集團(tuán)(森蘭變頻器)也推出恒壓供水專用變頻器()，無(wú)需外接PLC和PID調(diào)節(jié)器，可完成最多4