【正文】 、BJT、或GTO作逆變元件）給異步電動機提供調(diào)壓調(diào)頻電源。可用兩組晶體管交流器構成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進行再生運轉(zhuǎn)[6]?？刂齐娐酚梢韵码娐方M成，頻率、電壓的“運算電路”，主電路的“電壓/電流檢測電路”，電動機的“速度檢測電路”，將運算電路的控制信號進行放大的“驅(qū)動電路”，以及逆變器和電動機的“保護電路”。保護電路檢測主電路的電壓、電流等，當發(fā)生過載或過壓等異常時，為了防止逆變器和異步電動機損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。(4）瞬時停電保護對于數(shù)毫秒以內(nèi)的瞬時停電，控制電路工作正常。(1）防止失速過電流急加速時，如果異步電動機跟蹤遲緩，則過電流保護電路動作，運轉(zhuǎn)就不能繼續(xù)進行（失速）。(5)通過通信控制，可以實現(xiàn)無人值守，節(jié)省了人力物力。對有積分元件的負載系統(tǒng)可以單獨使用P動作控制。這種控制方式用于從產(chǎn)生偏差到出現(xiàn)響應需要一定時間的負載系統(tǒng)(即實時性要求不高，工業(yè)上的過程控制系統(tǒng)一般都是此類系統(tǒng)，本系統(tǒng)也比較適合PID調(diào)節(jié))效果比較好。根據(jù)設計的要求，本系統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)器內(nèi)置于變頻器中。初略計算，Inm=P/KU一般取1/K=，即對于額定電壓為380V的電機來說，Inm=P*。如果是手動運行模式則進行手動操作，人們根據(jù)自己的需要操作相應的按鈕，系統(tǒng)根據(jù)按鈕執(zhí)行相應操作。為了變頻向工頻切換時保護變頻器免于受到工頻電壓的反向沖擊，在切換時，用時間繼電器作了時間延遲，當壓力過大時，可以手動按下SBn（n=2,4,6）按鈕，切斷工頻運行的電機，同時啟動電機變頻運行。如果按鈕SB9沒按，則使用自動運行模式。按下SB5,斷開KM2，在10個計數(shù)脈沖后起動M2在變頻電源下運行。如果按鈕SB9沒按，則使用自動運行模式。恒壓供水系統(tǒng)以PLC和變頻器為核心進行設計，借助于PLC強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，實現(xiàn)了恒壓供水的控制。硅平膜片上的擴散電阻通常構成橋式測量電路，相對的橋臂電阻是對稱布置的，電阻變化時，電橋輸出電壓與膜片所受壓力成對應關系。學生簽名：日 期： 47 20 11 屆本科生畢業(yè)設計（論文）資料第二部分 過程管理資料2011屆畢業(yè)設計（論文）課題任務書系(部)： 電信 專業(yè)： 電氣工程及其自動化 指導教師職稱教授學生姓名學號班級一班課題名稱基于PLC的住宅小區(qū)變頻恒壓供水控制系統(tǒng)設計內(nèi)容及任務本系統(tǒng)針對居民生活用水、消防用水需要而設計。~（第4周）設計方案論證，設計主電路原理圖和系統(tǒng)流程圖，PLC I/O接線圖等。我國供水機泵的特點是數(shù)量大、范圍廣、類型多，在工程規(guī)模上也有一定水平，但在技術水平、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。基于PLC變頻恒壓技術以其顯著的節(jié)能效果和穩(wěn)定可靠的控制方式，在風機、水泵、空氣壓縮機、制冷壓縮機等高能耗設備上廣泛應用。由此可見，變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)具有供水安全、節(jié)約能源、節(jié)省鋼、節(jié)省占地、節(jié)省投資、調(diào)節(jié)能力大、運行穩(wěn)定可靠的優(yōu)勢，具有廣闊的應用前景和明顯的經(jīng)濟效益與社會效益。~(第2周)調(diào)研，設計方案論證。（對課題方案的可行性、深度、廣度及工作量的意見）。本設計采用手動運行和自動運行相結合的設計思想。 長沙學院畢業(yè)設計（論文）答辯評審表(理工文經(jīng)管法外語類)學生姓名**學號**班級**答辯日期課題名稱基于PLC的住宅小區(qū)變頻恒壓供水控制系統(tǒng)設計指導教師**地點答辯小組成員姓 名職務（職稱）姓 名職務（職稱）姓 名職務（職稱）答辯中提出的主要問題及回答的簡要情況記錄：會議主持人：記 錄 人：年 月 日答辯成績評定評定內(nèi)容分值評　　　定教師1教師2教師3教師4教師5教師6教師7報告內(nèi)容思路清新：語言表達準確，概念清楚，論點正確；實驗方法科學，分析歸納合理；結論嚴謹，論文（設計）有應用價值。長沙學院20 屆畢業(yè)設計（論文）評閱教師評閱表系（部）： 電子與通信工程系 學生姓名**學 號**班 級**專 業(yè)電氣工程及其自動化評閱教師姓名**課 題基于PLC的住宅小區(qū)變頻恒壓供水控制系統(tǒng)設計評語：（對論文學術評語。 簡述開題以來所做的具體工作和取得的進展或成果畢業(yè)設計自開題以來，通過查閱相關資料，根據(jù)畢業(yè)設計任務書中的設計內(nèi)容與任務要求我的設計的構想是系統(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。~（第11周）撰寫畢業(yè)設計報告，準備答辯。由PLC、變頻器組成控制系統(tǒng)，電動機泵組由多臺水泵并聯(lián)組成(,轉(zhuǎn)速1440r/min)，由變頻器或工頻電網(wǎng)供電，根據(jù)供水系統(tǒng)出口水壓和流量控制變頻器電動機泵組之間的切換及速度，使系統(tǒng)運行在最合理的狀態(tài)，保證按需供水：其中包括水泵的工作原理及供水壓力和變頻器的輸出頻率的關系。且由于是二次供水，不能保證供水質(zhì)的安全與可靠性。目前各供水廠的供水機泵設計按最大揚程與最大流量這一最不利條件設計，水泵大多數(shù)時間在設計效率以下運行。在通常的城市及鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水中，基本上都是靠供水站的電動機帶動離心水泵，產(chǎn)生壓力使管網(wǎng)中的自來水流動，把供水管網(wǎng)中的自來水送給用戶。~（第2周）調(diào)研，設計方案論證。 感謝電信系的全體老師對我的培養(yǎng)，向他們表示誠摯的謝意和崇高的敬意。因此，有待于進一步研究改善變頻恒壓供水系統(tǒng)的性能，使其能被更好的應用于生活、生產(chǎn)實踐中。 自動部分調(diào)試手動部分的調(diào)試一般是出現(xiàn)故障的時候進行的，此過程比較簡單，分步調(diào)試，在此過程的時候應該注意安全，接入必要的元件進行保護，和電氣互鎖元件。按下停止按鈕，所有泵停止運行。 手動部分按下手動起動按鈕SB10，手動起動變頻器。如果用水量繼續(xù)增加，每當加速運行的變頻器輸出頻率達到工頻時，將繼續(xù)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換，變頻器輸出頻率達到工頻，壓力仍未達到設定值時，控制系統(tǒng)就會發(fā)出故障報警.降壓控制：當用水量下降水壓升高，變頻器輸出頻率降至起動頻率時，水壓仍高于設定值，系統(tǒng)將工頻運行時間最長的一臺水泵關掉，恢復對水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)，每當減速運行的變頻器輸出頻率降至起動頻率時，將繼續(xù)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換，直到剩下最后一臺變頻泵運行為止。按下SB10手動啟動變頻器。3V（DC） 控制面板正面效果圖和安裝接線圖 控制面板正面效果圖 控制面板安裝接線圖 電控柜安裝接線圖 電控柜安裝接線圖第4章 系統(tǒng)的軟件設計 PLC控制PLC在系統(tǒng)中的作用是控制交流接觸器組進行工頻—變頻的切換和水泵工作數(shù)量的調(diào)整。 壓力傳感器的接線圖 元器件選擇水泵電機：MMM3選用小型號為40250，,。(2)軟件型：使用離散形式的PID控制算法在可編程序控制器(或單片機)上做PID控制器。利用I動作消除偏差作用和用D動作抑制振蕩作用，在結合P動作就構成了PID控制，本系統(tǒng)就是采用了這種方式。用PI控制時，能消除由改變目標值和經(jīng)常的外來擾動等引起的偏差。變頻恒壓供水系統(tǒng)主要有以下幾個特點:(1)節(jié)能：變頻調(diào)速恒壓供水設備使整個供水系統(tǒng)始終保持最優(yōu)工作狀態(tài)節(jié)電率可達35%—60% ，這一特點已被廣大用戶所認識并帶來效益(2)占地面積小，投人少，效率高：設備結構緊湊占地面積少維護方便維護費用低投資省安裝快如僅供幾棟居民樓生活用水的小型供水設備在樓梯間樓梯下幾平方米的地方即可安裝(3)配置靈活，功能齊全，自動化程度高。動作頻繁時可以考慮減輕電動機負載、增加電動機及逆變器容量等。(3）再生過電壓保護采用逆變器使電動機快速減速時，由于再生功率直流電路電壓將升高，有時超過容許值。它使主電路器件導通、關斷。一般說來，由機械系統(tǒng)（含電動機）慣量積蓄的能量比電容能儲存的能量大，需要快速制動時，可用由逆變流器向電源反饋或設置制動回路（開關和電阻）把再生功率消耗掉，以免直流電路電壓上升。另外，異步電動機需要制動時，有時要附加“制動回路”。(6）維修工作量小，維修方便 ，體積小，能耗低。因此，在現(xiàn)今的稍微復雜一些的控制系統(tǒng)中，PLC通常與工業(yè)控制計算機配合使用，實現(xiàn)完整的控制功能。由此，產(chǎn)生了可編程控制器，它是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術、自動控制技術和通訊技術，用面向控制過程、面向用戶的簡單編程語句，適應工業(yè)環(huán)境，是簡單易懂，操作方便、可靠性高的新一代通用工業(yè)控制器，是當代工業(yè)自動化的主要支柱之一。 主電路設計 主電路圖[2]電機有兩種工作模式即：在工頻電下運行和在變頻電下運行。其實，在實際應用中，變頻器的輸出頻率是不可能降低到0Hz。當調(diào)速水泵和恒速水泵都在運行且調(diào)速水泵己運行在下限頻率，此時管網(wǎng)的實際壓力仍高于設定壓力，此時需要減少恒速水泉來減少供水流量，達到恒壓的目的。當供水壓力小于壓力預置值時變頻器輸出頻率升高，水泵轉(zhuǎn)速上升，反之下降。將手動、自動開關打到自動上，系統(tǒng)進入全自動運行狀態(tài)，PLC中程序首先接通KM6，并起動變頻器。用于在供水控制器的控制下完成對水泵的切換、手/自動切換等。②報警信號:它反映系統(tǒng)是否正常運行，水泵電機是否過載、變頻器是否有異常。考慮以上四種方案后，此次設計采用第四種方案。這樣，可編程控制器的成本沒有降低，還增加了連線和附加設備，降低了整套設備的可靠性。實現(xiàn)電機的無級調(diào)速，從而使管網(wǎng)水壓連續(xù)變化。是這棟小樓的供水流程。(4)在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中，由于有定量泵的加入控制，而定量泵的控制(包括定量泉的停止和運行)是時時發(fā)生的，同時定量泵的運行狀態(tài)直接影響供水系統(tǒng)的模型參數(shù)，使其不確定性地發(fā)生變化，因此可以認為，變頻調(diào)速行切換，保證管網(wǎng)內(nèi)壓力恒定。在實際應用中如何充分利用專用變頻器內(nèi)置的各種功能，對合理設計變頻恒壓供水設備、降低成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量等有著重要意義[1]。采用變頻調(diào)節(jié)以后，系統(tǒng)實現(xiàn)了軟起動，電機起動電流從零逐漸增至額定電流，起動時間相應延長，對電網(wǎng)沒有較大的沖擊，減輕了起動機械轉(zhuǎn)矩對于電機的機械損傷，有效的延長了電機的使用壽命。這類設備雖然說是微化了電路結構，降低了設備成本，但其輸出接口的擴展功能缺乏靈活性，系統(tǒng)的動態(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)軟件難以實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，并且限制了帶負載的容量，因此在實際使用時其范圍將會受到限制。采用該系統(tǒng)進行供水可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，方便地實現(xiàn)供水系統(tǒng)的集中管理與監(jiān)控。由于城市供水量不斷加大，對城市管網(wǎng)的實時監(jiān)測提出了更高的要求。在運行效果上，氣壓罐方式與調(diào)速式相比也存在著一定差距。氣壓罐方式依靠壓力罐中的壓縮空氣送水，氣壓罐配套水泵運行時，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。是將每日24小時按用水曲線分成若干時段，計算出各個時段所需的水泵出口壓力，進行全日變壓，各時段恒壓控制。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，設備的成本比水塔要低得多。而且在使用過程中，如果該系統(tǒng)水塔的水位監(jiān)控裝置損壞的話，水泵不能進行自動的開、停，這樣水泵的開、停，將完全由人操作，這時將會出現(xiàn)能量的嚴重浪費和供水質(zhì)量的嚴重下降。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)水壓升高供過于求的情況。以下就逐一分析。這種供水方式，水泵工作在額定流量額定揚程的條件下，水泵處于高效能區(qū)。高層建筑還可分層設立水箱。 變頻調(diào)速供水方式這種系統(tǒng)的原理是通過安裝在系統(tǒng)中的壓力傳感器將系統(tǒng)壓力信號與設定壓力值作比較，再通過控制器調(diào)節(jié)變頻器的輸出，無級調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速。所需水泵出口壓力計算得越符合實際情況越節(jié)能，將全天分得越細越節(jié)能，當然控制的實現(xiàn)也越復雜。另外氣壓罐要消耗一定的鋼量，這也是它的一個較大的缺點。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，加之啟動方式為軟啟動，設備運行十分平穩(wěn)，避免了電氣、機械沖擊。目前，大量的電能消耗在水泵、風機負載上，城鄉(xiāng)居民用水設備所消耗的電量在這類負載中占了相當?shù)谋壤?。在早期，由于國外生產(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、起制動控制、變壓變頻比控制及各種保護功能。但在系統(tǒng)的動態(tài)性能、穩(wěn)定性能、抗干擾性能以及開放性等多方面的綜合技術指標來說，還遠遠沒能達到所有用戶的要求。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、串級調(diào)速等)，是當今國際上一項效益最高、性能最好、應用最廣、。追求高度智能化、系列化、標準化，是未來供水設備適應城鎮(zhèn)建設中成片開發(fā)、智能樓宇、網(wǎng)絡供水調(diào)度和整體規(guī)劃要求的必然趨勢。(6)用變頻器進行調(diào)速，用調(diào)節(jié)泵和固定泵的組合進行恒壓供水，節(jié)能效果顯著，對每臺水泵進行軟啟動，啟動電流可從零到電機額定電流，減少了啟動電流對電網(wǎng)的沖擊同時減少了啟動慣性對設備的大慣量的轉(zhuǎn)速沖擊，延長了設備的使用壽命。 變頻恒壓供水控制方式的選擇目前國內(nèi)變頻恒壓供水設備電控柜的控制方式有： 邏輯電子電路控制方式這類控制電路難以實現(xiàn)水泵機組全部軟啟動、全流量變頻調(diào)節(jié)，往往采用