【正文】 45A；額定過(guò)載電流：額定電流的120%1 分鐘 。連線(xiàn)時(shí)一定要注意，保證水泵旋向正確，接觸器的選擇依據(jù)電動(dòng)機(jī)制容量來(lái)確定。 控制電路設(shè)計(jì) 在控制電路的設(shè)計(jì)中，必須要考慮弱電和強(qiáng)電之間的隔離的問(wèn)題。 出于可靠性及檢修方面的考慮，設(shè)計(jì)了手動(dòng) /自動(dòng)轉(zhuǎn)換控制電路。在自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，四臺(tái)泵在 PLC 的控制下能夠有序而平穩(wěn)地切換、運(yùn)行。 (2) 上限頻率：由于變頻器內(nèi)部具有轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能，在 50Hz 的情況下，水泵在變頻運(yùn)行時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)速要高于工頻運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速，從而增大了電動(dòng)機(jī)的負(fù)載，因此實(shí)際預(yù)置得略低于額定頻率。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 X12X13X14KA15Y15KA14Y14Y13KA13KA12Y12Y11KA11KA10FR 4KA7KA1KA3 KA6KA5KA5KA6FR 3KA5KA1 KA4KA3KA3KA4FR 2FR 1KA2KA1KA1KA2KA3KA5Y10Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1KA8Y0KM9變頻器的 Y1KM8水位下限信號(hào)遠(yuǎn)傳壓力表上限電節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)傳壓力表下限電節(jié)點(diǎn)變頻器的Y2KAX16X15X11X10X7X6X5X4X3X2X1X0CO MFX 2N 3 2 M R圖 PLC 的接線(xiàn)圖 變頻器功能設(shè)定及接線(xiàn) 圖 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 表 變頻器 接線(xiàn)及 參數(shù)設(shè)置 表 中頻率參數(shù)設(shè)置說(shuō)明： (1) 最 大 頻率：水泵屬于平方律負(fù)載，轉(zhuǎn)矩 T ∝ 2n ，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過(guò)其額定轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)矩將按平方規(guī)律增加，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)嚴(yán)重過(guò)載。 中間繼電器 KA 的 7 個(gè)常閉觸點(diǎn)串接在四臺(tái)泵的手動(dòng)控制電路上，控制四臺(tái)泵的手動(dòng)運(yùn)行。為提高互鎖的可靠性，在 PLC 控制程序設(shè)計(jì)時(shí)，進(jìn)M1 M2 M3 M4KM2 KM4 KM6 KM7KM3 KM5KM1QF2 QF3 QF4 QF5QF1FUFR1 FR2 FR3 FR4VVVFR S TUVWN3~ 3~ 3~ 3~湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 一步通過(guò) PLC 內(nèi)部的軟繼電器 來(lái)做 互鎖。變頻器接地端子必須可靠接地，以保證安全，減少噪聲。壓力表測(cè)量范圍 01MPa，精度 ；數(shù)顯儀輸出一路 420mA 電流信號(hào)，送給變頻器作為 PID調(diào)節(jié)的反饋電信號(hào)，可設(shè)定壓力上下、限，通過(guò)兩路繼電器控制輸出壓力超限信號(hào)。供水系統(tǒng)屬泵類(lèi)負(fù)載，低速運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩小，可選用價(jià)格相對(duì)便宜的 u/f 控制變頻器。 處于供水低谷小流量或夜間小流量時(shí)，為進(jìn)一步減少功耗，采用一臺(tái)小流量泵來(lái)維持正常的泄漏和水壓。 連續(xù)型是指一天內(nèi) 很少有流量為零的時(shí)候，或本身管網(wǎng)的正常泄漏就保持有一定的流量。 圖中曲線(xiàn) ① 是異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，曲線(xiàn) ② 是水泵的機(jī)械特性，圖 )中的鋸齒狀線(xiàn)是變頻起動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 產(chǎn)生水錘效應(yīng)的原因及消除辦法 產(chǎn)生 水錘效應(yīng)的根本原因，是水泵在起動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩太大，短時(shí)間內(nèi)流量的巨大變化而引起的。這是變頻調(diào)速供水系統(tǒng)具有節(jié)能效果的第三個(gè)方面 供水系統(tǒng)安全性討論 水錘效應(yīng) 水錘效應(yīng)是一種形象的說(shuō)法 .它是指給水泵在起動(dòng)和停車(chē)時(shí)，水流沖擊管道，產(chǎn)生的一種嚴(yán)重水擊。 有以下關(guān)系 ，Np ??? ?* 、湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 NQ?* 、Nnnn?* 1C 、 2C 為 常數(shù)，遵循如下規(guī)律 1C 2C =1。 一般在設(shè)計(jì)中，水泵均考慮在最不利工況下供水，水泵在選型上也是按水泵額定工作點(diǎn)選型和安裝使用，即按額定工作點(diǎn)設(shè)計(jì)。適用環(huán)境條件差，有水，塵及一定腐蝕氣體的場(chǎng)合。若以電動(dòng)機(jī)額定電流為依據(jù)來(lái)選擇變頻器的容量，留有富裕量太大，造成經(jīng)濟(jì)上浪費(fèi)，而可靠性并沒(méi)有因此而得到提高。選擇變頻器時(shí)，只有變頻器的額定電流量是一個(gè)反映半導(dǎo)體變頻器裝置負(fù)載能力的關(guān)鍵量。對(duì)于風(fēng)機(jī)，泵類(lèi)等平方轉(zhuǎn)矩，低速負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小，通?？蛇x擇普通功能型的變頻器。 圖 中 Nf ＞ 1f ＞ 2f ＞ 3f ＞ 4f 。最常用的變頻器采取的是變壓變頻方式的，簡(jiǎn)稱(chēng)為 VVVF (Variable Voltage Variable Frequency)。2239。 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法 通過(guò)轉(zhuǎn)速控制法實(shí)現(xiàn)恒壓供水，需要調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速。 供水系統(tǒng)中恒壓實(shí)現(xiàn)方式 對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行的控制，歸根結(jié)底是為了滿(mǎn)足用 戶(hù)對(duì)流量的需求。 當(dāng)供水流量 GQ 接近于 0 時(shí)，所需的揚(yáng)程等于實(shí)際揚(yáng)程（ BT HH ? ） 。在這里，流量的大小取決于用戶(hù)，是用水流量，用 UQ 表示。 供水系統(tǒng)的特性曲線(xiàn)和工作點(diǎn) 供水系統(tǒng)的參數(shù)表明了供水的性能。只有在 3h 大于管道的實(shí)際最高位置的情況下，才能正常水。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第二 章 調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)能耗與安全性分析 在供水系統(tǒng)中，用水量處于動(dòng)態(tài)變化過(guò)程之中，采取恒速泵供水方式，無(wú)法維持管壓恒定，同時(shí)也影響設(shè)備壽命；若采取閥門(mén)控制調(diào)節(jié)流量來(lái)維持管壓，必然造成大量的電能浪費(fèi)；而且水泵電機(jī)直接工頻起動(dòng)與制動(dòng)帶來(lái)的水錘效應(yīng)，對(duì)管網(wǎng)、閥門(mén)等也具有破壞性的影響。而變頻調(diào)速式中的調(diào)速裝置占地面積僅為幾平米。 變頻調(diào)速的方式在節(jié)能效果上明顯優(yōu)于氣壓罐方式。采 用該系統(tǒng)進(jìn)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(shí)現(xiàn)供水系統(tǒng)的集中管理與監(jiān)控 ， 同時(shí)系統(tǒng)具有良好的節(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(duì)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 。由于安全生產(chǎn)和供水質(zhì)量的特殊需要，對(duì)恒 壓供水壓力有著嚴(yán)格的要求，因而變頻調(diào)速技術(shù)得到了更加深入的應(yīng)用 。 控制電路設(shè)計(jì) ............................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)， 壓力 變送 器能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)到 供水管網(wǎng)的水 壓值并反饋到 PLC 和變頻器 ， 變頻器 利用 P1D 控制策略實(shí)時(shí)調(diào)整水泵 的運(yùn)行速度（頻率）、改變其 流量，從而實(shí)現(xiàn)恒壓 供水。格式和要求按院有關(guān)規(guī)定。系統(tǒng)使用壓力變送器對(duì)供水水壓進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)，檢測(cè)到的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后送給可編程控制器（ PLC）和變頻器。 關(guān)鍵詞 : 恒壓供水 組態(tài)監(jiān)控 PLC 變頻器 vii Abstract In this paper, the water pump in the highrise building constant pressure water supply system of PLC and inverter control and monitoring configuration design process. The system uses hydraulic pressure transmitter for continuous water supply testing, to detect the pressure signal after the conversion to electrical signals to the programmable logic controller (PLC) and the inverter. PLC as a core control mechanism, on the one hand to control the peak transducer and pump up the work, on the other hand, connected with the host puter, running on the system to achieve the configuration monitoring。 PLC I/O 分配 ................................................................................................................ 26 第四章 組態(tài)監(jiān)控界面 設(shè)計(jì) ........................................................................................... 29 組態(tài)監(jiān)控程序設(shè)計(jì) ........................................................................................................ 29 組態(tài)設(shè)計(jì)步驟 ................................................................................................................ 30 主畫(huà)面的設(shè)計(jì) ................................................................................................................ 36 PID 參數(shù)整定及其仿真 .................................................................................................. 37 第五章 結(jié) 論 ..................................................................................................................... 40 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................................. 41 ix 致 謝 ................................................................................................................................ 42 附錄 A 部分程序 ................................................................................................................ 43 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第一章 緒論 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，水對(duì)人民生活與工業(yè)生產(chǎn)的影響日益加強(qiáng)，人民對(duì)供水的質(zhì)量和供水系統(tǒng)可靠性的要求不斷提高。有的采用單片機(jī)及相應(yīng)的軟件予以實(shí)現(xiàn)。 水泵電動(dòng)機(jī)采用軟啟動(dòng)方式，按設(shè)定的加速時(shí)間加速，避免電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流沖擊，對(duì)電網(wǎng)電壓造成波動(dòng)的影響，同時(shí)也避免了電動(dòng)機(jī)突然加速造成泵系統(tǒng)的喘振。同時(shí)水泵是工頻率啟 動(dòng)，且啟動(dòng)頻繁，又會(huì)造成一定的能耗。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)。在討論變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)節(jié)能機(jī)理與安全性之前，有必要討論分析供水系統(tǒng)的一些基本概念和特性。全揚(yáng)程的大小說(shuō)明了水泵的泵水能力。通過(guò)特性曲線(xiàn)圖可以掌握供水系統(tǒng)的性能，確定其工作點(diǎn)。不同閥門(mén)開(kāi)度，管阻特性曲線(xiàn)不同，圖 中的曲線(xiàn)③ 對(duì)應(yīng)閥門(mén)開(kāi)度大于曲線(xiàn) ④ 對(duì)應(yīng)的閥門(mén)開(kāi)度。 3． 供水系統(tǒng)的工作點(diǎn) 揚(yáng)程特性曲線(xiàn)和管阻特性曲線(xiàn)的交點(diǎn)，稱(chēng)為供水系統(tǒng)的工作點(diǎn)?？紤]到動(dòng)態(tài)情況下，管道中水壓的大小是揚(yáng)程大小的反映，而揚(yáng)程與供水能力 (由流量GQ 表示 )和用水需求 (由用水流量 UQ 表示 )之間的平衡情況有關(guān)。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 1． 變極調(diào)速 在電源頻率一定的情況下，改變電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變。但在供水系統(tǒng)中由轉(zhuǎn)速控制法實(shí)現(xiàn)恒壓供水時(shí)，為適應(yīng)流量的變化，電機(jī)一般難以工作于額定狀態(tài)，其轉(zhuǎn)速值往往遠(yuǎn)低于額定轉(zhuǎn)速，此時(shí)的轉(zhuǎn)差率 s 增大，轉(zhuǎn)差功率增大，電機(jī)運(yùn)行效率降低。2139。因此恒壓供水系統(tǒng)中采取變頻調(diào)速方式可以獲得優(yōu)良的運(yùn)行特性和明顯的節(jié)能效果。在同等電動(dòng)機(jī)功率情況下，相對(duì)于高過(guò)載轉(zhuǎn)矩模式，變頻器規(guī)格n T 1f 2f 3f 4f Nf 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 可以降額選取； （ 3）電磁兼容性。由于同容量電動(dòng)機(jī)，其極數(shù)不同，電動(dòng)機(jī)額定電流不同。在選用變頻器時(shí)除了考慮技術(shù)性和可靠性外還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性，一般不要留有太大功率余量，變頻器與電動(dòng)機(jī)兩者的功率應(yīng)相匹配，不但經(jīng)濟(jì)性好而且輸出波型更好。應(yīng)用三