【正文】 起動(dòng)、調(diào)速和換向。因其電路比較簡單，用的時(shí)候也方便。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中我們用的是380V的三相電，我們測量的電壓值不能超過電壓表的量程，我們選擇測量范圍為0450V的電壓表，考慮其經(jīng)濟(jì)成本等問題，6L2V滿足要求， 6L2V電壓表 其他電器的選擇 變壓器的選擇由于在整個(gè)系統(tǒng)中我們用的3臺(tái)潛水泵電機(jī)的功率分別為15KW、兩臺(tái)加壓泵電機(jī)的功率均為22KW。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的快速發(fā)展，半導(dǎo)體壓力傳感器應(yīng)運(yùn)而生。主要使用靜壓測量的原理：當(dāng)液位傳感器投入到被測液體中的某一深度時(shí)，傳感器朝液面受到壓力。對于有精密要求的場合，為了防止因主電路過壓、過流引起的損失外，傳動(dòng)系統(tǒng)還應(yīng)該包含變頻器主電路和控制系統(tǒng)檢測出來的信號和保護(hù)電路的信號。此時(shí)KM6的常開觸點(diǎn)吸合，線圈KMKM9均未得電，其常閉觸點(diǎn)都處于閉合狀態(tài)，保證了4加壓泵的工頻和5加壓泵的變頻回路均處于斷開狀態(tài)。當(dāng)萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)打至手動(dòng)的時(shí)候，503線通電，按下啟動(dòng)按鈕SB4，KM7常閉觸點(diǎn)通電，線圈KM8得電吸合，其主觸點(diǎn)吸合、常開觸點(diǎn)閉合，電路自鎖，4加壓水泵工頻運(yùn)行，HL10指示燈點(diǎn)亮，同時(shí)保證了此加壓水泵變頻回路斷開。當(dāng)同一臺(tái)加壓水泵接通工頻回路時(shí)，此泵的變頻回路接觸器的觸點(diǎn)必須先行斷開；同樣從工頻轉(zhuǎn)為變頻時(shí)，也必須先將工頻接觸器斷開，才允許接通變頻器輸出端接觸器，所以KM7和KMKM9和KM10絕對不能同時(shí)動(dòng)作，相互之間必須設(shè)計(jì)可靠的互鎖。 供水部分的設(shè)計(jì) 硬件電路圖，為供水部分硬件電路的主回路。此時(shí)線圈KM2也得電，2電機(jī)主觸點(diǎn)閉合，2電機(jī)自動(dòng)運(yùn)行，KV2的常閉觸點(diǎn)打開，屏蔽了啟動(dòng)按鈕SB2和SBS2的作用。,稱為超高水位，在此范圍內(nèi)開關(guān)FT1閉合，此時(shí)不需要啟動(dòng)任何一臺(tái)潛水泵，在液位傳感器內(nèi)部設(shè)定參數(shù)，使水位達(dá)到超高水位時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警，即指示燈HL8點(diǎn)亮，；，稱為高水位，當(dāng)水位在此范圍內(nèi)，限位開關(guān)FT2閉合，自動(dòng)啟動(dòng)1電機(jī)對水池進(jìn)行補(bǔ)水；，稱為低水位，當(dāng)水位在此范圍內(nèi)，限位開關(guān)FT3閉合，自動(dòng)啟動(dòng)2電機(jī)對水池進(jìn)行補(bǔ)水；，稱為超低水位，當(dāng)水位在此范圍內(nèi)，限位開關(guān)FT4閉合，自動(dòng)啟動(dòng)3電機(jī)對水池進(jìn)行補(bǔ)水。當(dāng)2電機(jī)運(yùn)行，因某種原因（如水池已達(dá)超高水位、系統(tǒng)電路有故障時(shí)等）按下停止按鈕SBS2，線圈KM2失電釋放,2電機(jī)停止運(yùn)行。在控制回路里，將萬能裝換開關(guān)打至手動(dòng)位置時(shí)，103號線通電。位置型算法如下： （35）上式可該寫為： （36）增量算法如下： （37）上面各式中：T—采樣周期；e(k) —第k次采樣時(shí)的誤差值；e(k1) —第k1次采樣時(shí)的誤差值；Kp—比例系數(shù)；—積分系數(shù)；—微分系數(shù)?？刂频膶ο蠛e分元件的場合，僅比例動(dòng)作起到控制，有的時(shí)候由于該積分元件作用，系統(tǒng)便發(fā)生了振蕩。PID調(diào)節(jié)器的傳函是： (34)當(dāng)控制算法的公式只包含其中的第一項(xiàng)時(shí)，稱之為比例作用，若只包含其中的第二項(xiàng)時(shí)，稱之為積分作用，但如果只包含其中的第三項(xiàng)是單純微分作用，一般是不采用的，因?yàn)樗鸩坏绞贡豢刈兞口呄蛴谠O(shè)定值的效果，若只包含第一和第二項(xiàng)的則是PI作用，若只包含第一和第三項(xiàng)則是PD作用，若同時(shí)包含三項(xiàng)則是PID作用。(6)在控制品質(zhì)的方面，穩(wěn)定性要求是前提。從這一點(diǎn)出發(fā)，可從兩條途徑其中一個(gè)進(jìn)行現(xiàn)場的湊試:①先用單純的比例作用，選出適當(dāng)?shù)牡闹?，作為基礎(chǔ)，再適當(dāng)?shù)囊牒?，將與值進(jìn)行挑選。比如，變更了變送器的量程之后，調(diào)節(jié)器的就應(yīng)該按一定比例調(diào)整。二是工程整定方法，它主要依賴工程經(jīng)驗(yàn)，直接在控制系統(tǒng)的試驗(yàn)中進(jìn)行，且方法簡單、易于掌握，在工程實(shí)際中被廣泛采用。離散控制特點(diǎn)將離散的PID算法與模擬的PID算法相比較，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)P、I、D三個(gè)作用是相互獨(dú)立的，可分別整定，若沒有調(diào)節(jié)器參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)問題，則不需要考慮到干擾系數(shù)。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制偏差量進(jìn)行控制的。即是使反饋量和設(shè)定值相同的一種通用的控制方式。閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負(fù)反饋，若反饋信號與系統(tǒng)給定值信號相反，則稱為負(fù)反饋，若極性相同，則稱為正反饋，一般閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用負(fù)反饋，又稱負(fù)反饋控制系統(tǒng)。一個(gè)控制系統(tǒng)包括控制器、傳感器、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和輸入輸出接口。當(dāng)用戶用水量不同時(shí)，用戶管網(wǎng)的壓力不同，水池的壓力變送器顯示出相應(yīng)的壓力值，變頻的改變加壓電機(jī)的轉(zhuǎn)速來滿足用戶要求，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。(2)控制機(jī)構(gòu)：供水系統(tǒng)的設(shè)備大部分都安裝在控制柜中，主要包括控制器和變頻器兩大部分。這種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)很簡單，系統(tǒng)集成化程度很高。水池變頻恒壓供水部分水池變頻恒壓供水系統(tǒng)部分主要由加壓水泵、變頻器、管道、壓力傳感器和閥門等構(gòu)成。 研究對象 村鎮(zhèn)供水廠簡單流程，是某村鎮(zhèn)供水廠簡單流程。也會(huì)引起水錘效應(yīng)和壓力沖擊。變頻恒壓供水系統(tǒng)中。由圖可知，流量與揚(yáng)程大致呈反比關(guān)系，流量增大時(shí)，揚(yáng)程反而會(huì)下降。(2)供水系統(tǒng)的控制對象是給用戶供水的水壓，它是一個(gè)過程量，與其他一些過程控制量一樣，對控制作用的響應(yīng)具有滯后性，同時(shí)用于對水泵轉(zhuǎn)速控制的變頻器也存在一定的滯后性。變頻恒壓供水系統(tǒng)主要由變頻器、加壓水泵機(jī)組和壓力變送器等一起組成的完整閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。系統(tǒng)是由補(bǔ)水及供水兩部分組成的。(1)能夠輸出數(shù)字量。主要分為電容式壓力變送器和擴(kuò)散硅壓力變送器，陶瓷壓力變送器，應(yīng)變式壓力變送器等。據(jù)了解，目前從事液位傳感器的研發(fā)和生產(chǎn)的企業(yè)已經(jīng)超過了1800多家，它的年產(chǎn)量突破了24個(gè)億，產(chǎn)品的分類分為了10個(gè)大類、42個(gè)小類、6000多個(gè)品種，整體呈現(xiàn)一種很好的發(fā)展趨勢。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，由傳感器及檢測儀表裝置將生產(chǎn)的工藝參數(shù)變?yōu)殡娦盘柣驓鈮旱葦?shù)字信號后，不僅還要由數(shù)字儀表顯示或者記錄，讓人們深入了解生產(chǎn)過程，同時(shí)還需要將此信號傳送給控制儀表和裝置，對生產(chǎn)過程進(jìn)行自動(dòng)控制，使參數(shù)更加符合工藝要求。日本Samco公司，就推出了模式為“變頻泵循環(huán)方式”和“變頻泵固定方式”的基板來實(shí)現(xiàn)恒壓供水，控制基板上集成有PID調(diào)節(jié)器和PLC可編程控制器等硬件設(shè)備，只要有合適的供水控制系統(tǒng)，便可以通過內(nèi)部設(shè)置指令碼來實(shí)現(xiàn)集成在基板上的硬件設(shè)備的控制功能，多個(gè)內(nèi)置的接觸器可以直接動(dòng)作，可構(gòu)成多泵循環(huán)控制系統(tǒng)。 變頻恒壓供水技術(shù)的重大研究意義在今天，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對供水的穩(wěn)定性和可靠性不斷提高，把工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)推向了全新的技術(shù)階段，對村鎮(zhèn)的用戶來說，同在白天或某一用水高峰期時(shí)，供水系統(tǒng)的電機(jī)負(fù)荷很大，常常需要滿載甚至超載運(yùn)行；但在晚上或用水低峰期時(shí)，所需用水量就會(huì)很小，但電機(jī)會(huì)仍然處于滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，這樣既造成資源的浪費(fèi)，又會(huì)對電機(jī)的損耗很大，還有可能會(huì)損壞水管和設(shè)備。 instrument內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文）目 錄摘 要 IAbstract II第一章 緒 論 1 變頻技術(shù)研究背景及意義 1 變頻技術(shù)的研究背景 1 變頻恒壓供水技術(shù)的重大研究意義 1 變頻恒壓供水國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 儀器儀表 2 儀表在控制系統(tǒng)中的作用 3 給排水的常用儀表及其作用 3 本設(shè)計(jì)的主要研究內(nèi)容 4第二章 控制方案擬定 6 變頻調(diào)速恒壓供水的主要特點(diǎn) 6 變頻調(diào)速恒壓供水的節(jié)能原理 7 常見供水系統(tǒng)的安全性問題 8 對供水的電機(jī)和電網(wǎng)進(jìn)行的保護(hù) 8 水錘效應(yīng)的產(chǎn)生原因及其消除方法 9 延長水泵壽命的因素 9 研究對象 10 供水廠供水的構(gòu)成 10 水源井群給水池供水部分 10 控制方案的確定 11第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 13 系統(tǒng)的理論分析 13 PID參數(shù)的整定 14 PID及其發(fā)展史的介紹 14 PID控制器的參數(shù)整定 17 PID參數(shù)整定的相關(guān)原則 17 PID控制算法及特點(diǎn) 18 補(bǔ)水部分的設(shè)計(jì) 21 硬件電路圖 21 補(bǔ)水部分的工作原理 23 供水部分的設(shè)計(jì) 25 硬件電路圖 25 供水部分的工作原理 27第四章 系統(tǒng)主要設(shè)備的選型及介紹 29 變頻器 29 變頻器型號的選擇及外形、尺寸 29 變頻器的接線方式 30 變頻器內(nèi)部參數(shù)的設(shè)置 30 變頻器的工作原理 33 儀表的選擇 34 液位傳感器的選擇 34 壓力變送器的選擇 36 電壓表的選擇 37 其他電器的選擇 37 變壓器的選擇 37 自耦變壓器的選擇 38 隔離開關(guān)的選擇 38 空氣開關(guān)的選擇 39 萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的選擇 39 熱繼電器的選擇 40 接觸器的選擇 40 時(shí)間繼電器的選擇 41 中間繼電器的選擇 41 電位器的選擇 42 啟動(dòng)按鈕和停止按鈕的選擇 42 指示燈的選擇 43 電流互感器的選擇 43 電線及電纜的選擇 43第五章 結(jié)束語 45參考文獻(xiàn) 46附 錄 48附錄1：電器的選型表 48附錄2：儀表的接線端子 50附錄3：補(bǔ)水部分硬件電路圖 51附錄4 供水部分硬件電路圖 52感 謝 53內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文）第一章 緒 論 變頻技術(shù)研究背景及意義 變頻技術(shù)的研究背景隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，變頻器的功能也越來越強(qiáng)大。供水廠為遠(yuǎn)在方圓15Km外的幾十個(gè)村莊供水，供水廠由加壓站和水源井群組成，水源井群由3眼井組成。同時(shí)包含三臺(tái)加壓水泵電機(jī)，它們組成變頻循環(huán)運(yùn)行系統(tǒng)，控制柜應(yīng)能根據(jù)用戶需求的供水壓力供水，采用變頻器實(shí)現(xiàn)對加壓水泵的軟啟動(dòng)和變頻調(diào)速，實(shí)現(xiàn)任意一臺(tái)水泵的的變、工頻切換及兩臺(tái)水泵之間的自動(dòng)啟動(dòng)與停止，壓力傳感器檢測當(dāng)前水壓信號，送入變頻器與設(shè)定值比較，進(jìn)行PID運(yùn)算，從而控制變頻器的輸出電壓和頻率，進(jìn)而改變水泵的轉(zhuǎn)速來改變供水量，最終保持管網(wǎng)壓力穩(wěn)定在設(shè)定值附近，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。充分利用變頻器的功能對合理設(shè)計(jì)變頻調(diào)速設(shè)備，降低設(shè)備成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量等方面都很有益處。 變頻恒壓供水國內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，墊定了變頻器的問世的基礎(chǔ)，在早期，國外生產(chǎn)變頻器的功能主要限定在頻率、壓頻比、電機(jī)正反轉(zhuǎn)、升降速、起動(dòng)及制動(dòng)等控制領(lǐng)域以及各種保護(hù)功能方面。目前，國內(nèi)推出了小功率水泵（～22kw）的恒壓供水專用變頻器，將閉環(huán)調(diào)節(jié)功能與邏輯控制功能通過調(diào)節(jié)變頻器內(nèi)部參數(shù)來實(shí)現(xiàn)，無需外接任何PID調(diào)節(jié)器和PLC控制器，可實(shí)現(xiàn)最多4臺(tái)水泵的循環(huán)切換、定時(shí)起、停。常用的有過程參數(shù)檢測儀表、調(diào)節(jié)控制的執(zhí)行設(shè)備、過程控制儀表等。我國生產(chǎn)液位變送器的規(guī)模小，專業(yè)人才短缺、研發(fā)能力弱，難與國外企業(yè)相抗衡。(3)70年代中期，伴隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，科研出的位移式變送器結(jié)構(gòu)簡單的，且小巧靈活。(4)擁有了信息存儲(chǔ)和記憶的功能。采用水位傳感器及數(shù)字顯示儀表實(shí)現(xiàn)水位顯示電路，實(shí)現(xiàn)四限位、三臺(tái)潛水泵的起停。選出相應(yīng)的電器、控制儀表、電線、電纜等硬件設(shè)備，繪制出控制系統(tǒng)的電氣電路及變頻調(diào)速控制電路。這樣不同水泵的運(yùn)行狀態(tài)直接影響供水系統(tǒng)的參數(shù)，使系統(tǒng)參數(shù)不斷發(fā)生變化，由此，科學(xué)認(rèn)為，變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng)的對象是不確定、時(shí)時(shí)發(fā)生變化的。管阻特性反映了在供水管道中流動(dòng)的液體阻力的變化規(guī)律，以及加壓泵用來克服供水系統(tǒng)的水位以及壓力差的能量。由于水的不可壓縮性，還具有動(dòng)量，因此，在極短時(shí)間內(nèi)，流量發(fā)生的巨大變化會(huì)直接引起對管道的過高或過低的壓強(qiáng)沖擊，并由此產(chǎn)生空化現(xiàn)象。當(dāng)系統(tǒng)采用了變頻調(diào)速方式以后，可以通過預(yù)置升速時(shí)間來延長啟動(dòng)的過程，使動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩在很大程度上有所減小，在停機(jī)制動(dòng)過程中，停機(jī)過程的延長同樣可以通過預(yù)置降速時(shí)間來實(shí)現(xiàn)，使動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩大為減小，從而從根本上消除了水錘效應(yīng)。由于對供水水壓的要求很高，同在白天或某一用水高峰期時(shí)，系統(tǒng)供水時(shí)電機(jī)的負(fù)荷很大，常常需要滿載甚至超載運(yùn)行；但在深夜或用水低峰期的時(shí)候，所需用水量就會(huì)很小，但電機(jī)會(huì)仍然處于滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，這樣既造成資源的浪費(fèi)，又會(huì)對電機(jī)的損耗很大，還有可能會(huì)損壞水管和設(shè)備。水壓由壓力傳感器的420mA信號送入變頻器，內(nèi)部PID模塊與最初設(shè)定的壓力值比較，算出給定值與反饋值之間的偏差，將結(jié)果轉(zhuǎn)換為調(diào)節(jié)頻率的信號，以調(diào)整加壓水泵的頻率，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)加壓水泵轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的理論分析根據(jù)工藝的要求，供水系統(tǒng)可分為信號檢測系統(tǒng)、控制機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三大部分，具體為：(1)信號檢測系統(tǒng)：在系統(tǒng)的控制過程中，有很多需要檢測的信號，主要包括對水池液位、管網(wǎng)水壓和報(bào)警等信號的檢測。(3)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由兩組水泵構(gòu)成的。在本次設(shè)計(jì)中，會(huì)采用變頻循環(huán)式來控制兩臺(tái)加壓泵。到現(xiàn)在為止，各種各樣的PID控制及其控制器或智能儀表的產(chǎn)品在工程實(shí)際中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。如果沒有眼睛，就沒有了反饋回路，也就成了一個(gè)開環(huán)控制系統(tǒng)。(2)軟件型離散形式的PID控制的算法在可編程控制器或單片機(jī)上面做PID控制器。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差。 自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。 PID控制器的參數(shù)整定PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行最后調(diào)整與完善。的值越大，系統(tǒng)越不容易穩(wěn)定，所以應(yīng)該盡量小一些。(4)積分作用引入有利有弊。 PID控制算法及特點(diǎn)（1）PID控制算法的一般形式PID控制器是根據(jù)設(shè)定值r(t)和反饋值c(t)構(gòu)成的控制偏差： （31）將偏差進(jìn)行比例（P）、積分（I）和微分(D)運(yùn)算，并經(jīng)線性組合后構(gòu)