【正文】 運(yùn)行，三個接觸器則受PLC輸出控制，見圖53中PLC輸出段的中間繼電器K1K1K16等；當(dāng)管壓或者供水箱水位超過設(shè)定值時，可以斷開接觸器使水泵停止工作：變頻運(yùn)行時1泵、2泵、3泵分別由各自的電源開關(guān)QF1QF2QF31和接觸器KM1KM1KM2KM2KM3KM32及變頻器、PLC控制，個泵的投入由PLC及變頻器分別根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)的情況自動控制切換（不能多泵同時工作，變頻器只能允許單泵運(yùn)行，從控制電路圖可以看到KM1KM2KM32之間加有聯(lián)鎖）各泵運(yùn)行時電機(jī)工作電流由相應(yīng)各電流傳感器檢測，管道的壓力信號和供水箱水位信號則分別由壓力傳感器、水位傳感器檢測，然后送至PLC組件，由PLC運(yùn)行處理后對變頻器及接觸器進(jìn)行控制，同時在觸摸屏上顯示各個相關(guān)參數(shù)值 PLC外圍電路連接PLC的外圍電路連接如圖54所示 圖54 PLC的外圍電路連接輸入： 輸出： 圖54只是簡單的表明PLC及擴(kuò)展模塊的外圍接線情況，并不是嚴(yán)格意義上的外圍接線情況。因此我們在選擇PLC時，要考慮PLC的指令執(zhí)行速度、指令豐富程度、內(nèi)存空間、通訊接口及協(xié)議、帶擴(kuò)展模塊的能力和編程軟件的方便與否等多方面因素。為了判斷變頻器工作頻率達(dá)上限值的確實性，應(yīng)濾去偶然的頻率波動引起的頻率達(dá)到上限情況，在程序中應(yīng)考慮采取時間濾波。主程序的功能最多，如泵切換信號的生成、泵組接觸器邏輯控制信號的綜合及報警處理等都在主程序。PLC控制程序由一個主程序、若干子程序構(gòu)成，程序的編制在計算機(jī)上完成，編譯后通過PC/PPI 電纜把程序下載到PLC，控制任務(wù)的完成，是通過在RUN模式下主機(jī)循環(huán)掃描并連續(xù)執(zhí)行用戶程序來實現(xiàn)的。(4) 各水泵變頻運(yùn)行控制邏輯程序各水泵變頻運(yùn)行控制邏輯大體上是相同的，現(xiàn)在只以1水泵為例進(jìn)行說明。故障發(fā)生后重新設(shè)定變頻泵號和工頻泵運(yùn)行臺數(shù)，在故障結(jié)束后產(chǎn)生故障結(jié)束脈沖信號。在初始化PID控制的各參數(shù)（Kc、Ts、Ti、Td）。感謝學(xué)校提供相關(guān)實驗室為我們畢業(yè)設(shè)計提供方便，感謝我的指導(dǎo)老師王克剛老師，本課題的設(shè)計是在王老師的悉心指導(dǎo)和關(guān)懷下才得以順利完成。如果采用該系統(tǒng)代替原先的供水方式將在節(jié)電，節(jié)水，節(jié)資方面取得效果明顯。 圖61變頻恒壓供水系統(tǒng)主程序流程圖 圖62 2泵變頻運(yùn)行控制流程圖 圖63 2泵工頻運(yùn)行控制流程圖 控制系統(tǒng)子程序設(shè)計(1) 初始化子程序SBR_0首先初始化變頻運(yùn)行的上下限頻率，水泵變頻運(yùn)行的上下限頻率分別為50HZ和20HZ。當(dāng)故障信號產(chǎn)生時，相應(yīng)的指示燈會出現(xiàn)閃爍的現(xiàn)象，同時報警電鈴響起。(3) 水泵的軟啟動程序增減泵或倒泵時復(fù)位變頻器為軟啟動做準(zhǔn)備，同時變頻泵號加一，并產(chǎn)生當(dāng)前泵工頻啟動脈沖信號和下一臺水泵變頻啟動脈沖信號，延時后啟動運(yùn)行。梯形圖(LAD)語言最接近于繼電器接觸器控制系統(tǒng)中的電氣控制原理圖，是應(yīng)用最多的一種編程語言，與計算機(jī)語言相比，梯形圖可以看作是PLC的高級語言，幾乎不用去考慮系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)原理和硬件邏輯，因此，它很容易被一般的電氣工程設(shè)計和運(yùn)行維護(hù)人員所接受，是初學(xué)者理想的編程工具。系統(tǒng)初始化的一些工作放在初始化子程序中完成，這樣可以節(jié)省掃描時間。判斷需啟動新水泵的標(biāo)準(zhǔn)是變頻器的輸出頻率達(dá)到設(shè)定的上限值。 （3）故障模式：當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)較嚴(yán)重的故障現(xiàn)象時將轉(zhuǎn)入故障運(yùn)行模式（此時主菜單上的系統(tǒng)狀態(tài)燈會一直閃爍），在此模式下可以查看系統(tǒng)的各種信息，但是不能對系統(tǒng)進(jìn)行操作（自動和手動均不能）。相反，當(dāng)用水量減少時，則一號水泵先退出，然后2號水泵一次退出工作，完成一次加減泵的循環(huán)。EM235模塊可以針對不同的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號，通過DIP開關(guān)進(jìn)行設(shè)置。因此我們在選擇PLC時，要考慮PLC的指令執(zhí)行速度、指令豐富程度、內(nèi)存空間、通訊接口及協(xié)議、帶擴(kuò)展模塊的能力和編程軟件的方便與否等多方面因素。它能實現(xiàn)功率因數(shù)為l，輸入電流為正弦且能四象限運(yùn)行，系統(tǒng)的功率密度大。該技術(shù)在很大程度上解決了上述矢量控制的不足，并以新穎的控制思想、簡潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的動靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。經(jīng)實踐使用后又有所改進(jìn)，即引入頻率補(bǔ)償，能消除速度控制的誤差；通過反饋估算磁鏈幅值，消除低速時定子電阻的影響；將輸出電壓、電流閉環(huán)，以提高動態(tài)的精度和穩(wěn)定度。 由式(31)可知，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率f在0～50Hz的范圍內(nèi)變化時，電動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。 如果不想要積分回路，可以把積分時間設(shè)為無窮大。過程分析時應(yīng)注意：控制過程的靜態(tài)性能（比例）和動態(tài)性能（時間延遲、死區(qū)和重設(shè)時間等）對被控過程控制器的構(gòu)造和設(shè)計以及靜態(tài)（比例）和動態(tài)參量（積分和微分）的維數(shù)選取有著很大的影響。對于含有噪音的過程，不宜引入微分作用，否則高頻分量放大得很厲害。(2)依據(jù)驗前知識(如對T的了解)，把Ti和Td置于合適的數(shù)值，然后主要對值進(jìn)行湊試，得出最合宜的數(shù)值。在其他因素相同的情況下，當(dāng)大的時候，應(yīng)該小一些，小的時候，應(yīng)該大一些?？刂茖ο蠛蟹e分元件的負(fù)載場合，僅P動作控制，有時由于此積分元件的作用，系統(tǒng)發(fā)生振蕩。同時包含這三項的是PID作用。利用該方法進(jìn)行 PID控制器參數(shù)的整定步驟如下：(1)首先預(yù)選擇一個足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作；(2)僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩，記下這時的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期；(3)在一定的控制度下通過公式計算得到PID控制器的參數(shù)。PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。 　　　微分（D）控制 　　在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。另例，當(dāng)一臺真正的全自動洗衣機(jī)具有能連續(xù)檢查衣物是否洗凈，并在洗凈之后能自動切斷電源，它就是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。 可編程控制器(PLC) 是利用其閉環(huán)控制模塊來實現(xiàn)PID控制，而可編程控制器(PLC)可以直接與ControlNet相連，如Rockwell的PLC5等。自動控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。管阻特性反映了水泵轉(zhuǎn)動的能量用來克服水泵系統(tǒng)的水位及壓力差、液體在管道中流動阻力的變化規(guī)律。(4)三臺泵在啟動時都要有軟啟動功能。當(dāng)變頻器突然發(fā)生故障，蜂鳴器報警，PLC發(fā)指令使全部水泵停機(jī)，然后1泵工頻運(yùn)行（若水泵功率大于37KW，則需要采用降壓啟動或其它啟動方式），經(jīng)一定延時后根據(jù)壓力變化情況再使2泵工頻運(yùn)行。在自動供水的過程中，PLC實時檢測水池水位，若水位低于設(shè)定的報警水位時，蜂鳴器發(fā)出缺水報警信號；若水位低于設(shè)定的停機(jī)水位時，停止全部水泵工作，防止水泵干抽，并發(fā)出停機(jī)報警信號；若水池水位高于設(shè)定的水池上限水位時，自動關(guān)斷水池給水管電動閥門。如用水量減小，出水壓力超過設(shè)定壓力，則PLC控制變頻器降低輸出頻率，減少出水量來穩(wěn)定出水壓力。如果運(yùn)行過程中實際供水壓力高于設(shè)定壓力，情況剛好相反，變頻器的輸出頻率將會降低，水泵機(jī)組的轉(zhuǎn)速減小，實際供水壓力因此而減小。它主要負(fù)責(zé)將壓力傳感器傳送來的標(biāo)準(zhǔn)電流信號與其內(nèi)部預(yù)先設(shè)定好的初值進(jìn)行比較，若兩個值存在偏差，它就會輸出一個標(biāo)準(zhǔn)的電流控制信號，傳送給變頻器的模擬量調(diào)節(jié)控制端。使用變頻器后，機(jī)泵的轉(zhuǎn)速不再是長期維持額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，減少了機(jī)械磨損，降低了機(jī)泵故障率，而且主泵定時輪換控制功能自動定時輪換主泵運(yùn)行，保證各泵磨損均勻且不銹死，延長了機(jī)泵使用壽命。從單臺水泵的節(jié)能來看，流量越小，節(jié)能量越大。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)部實現(xiàn)，但其輸出接口限制了帶負(fù)載容量，同時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所[1]。從查閱的資料的情況來看，國外的恒壓供水工程在設(shè)計時都采用一臺變頻器只帶一臺水泵機(jī)組的方式，幾乎沒有用一臺變頻器拖動多臺水泵機(jī)組運(yùn)行的情況，因而投資成本高。同時水泵是工頻率啟動，且啟動頻繁，又會造成一定的能耗。一些動物甚至人都可能進(jìn)入水箱污染水質(zhì)。但這種供水方式基建設(shè)備投資最大，占地面積也最大。這種系統(tǒng)形式簡單、造價最低，但耗電、耗水嚴(yán)重，水壓不穩(wěn)，供水質(zhì)量極差。這樣，用水量變化較大也不會造成管網(wǎng)壓力有較大的波動。電動機(jī)泵組由三臺水泵并聯(lián)而成，由變頻器或工頻電網(wǎng)供電，根據(jù)供水系統(tǒng)出口水壓和流量來控制變頻器電動機(jī)泵組的速度和切換，使系統(tǒng)運(yùn)行在最合理狀態(tài)，保證按需供水。運(yùn)行結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有壓力穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠等特點(diǎn)關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速，恒壓供水，PID控制系統(tǒng)，PLCAbstract:It is very important of the Water Supply System in Constant Pressure for the water supply in industrial and citizen existence. It is consist of the variable frequency and speed regulation， PLC， PID control system for the control system. It controls the oute of the pumps. The generator pumps are consist of parallel three pumps， and the power e from variable frequency and speed regulation or power grid. According to the water supply of constant pressure’s oute water press and flux， the control system control the variable frequency and speed regulation， parallel pumps’ speed and cut over， cause the system move in the best rational situation， assure according to wants supply water. This design has many merits such as save energy.In this paper，the control principle of VVVF providingwater system is introduced，we use PLC to carry on logic control and use inverter to modulate pressure．Through PID control principle .we realize Closedloop control in VVVF