【正文】 一臺泵固定于變頻狀態(tài)，其余泵均為工頻狀態(tài)的方式。還有一種辦法是將壓力設(shè)定信號和壓力反饋信號送入PID回路調(diào)節(jié)器，由PID回路調(diào)節(jié)器在調(diào)節(jié)器內(nèi)部進行運算后，輸入給變頻器一個轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)信號。 新型變頻調(diào)速供水設(shè)備針對傳統(tǒng)的變頻調(diào)速供水設(shè)備的不足之處，國內(nèi)外不少生產(chǎn)廠家近年來紛紛推出了一系列新型產(chǎn)品，如華為的TD2100；施耐德公司的Altivar58泵切換卡；SANKEN的SAMCO— I系列；ABB公司的ACS600、ACS400系列產(chǎn)品；富士公司的GIIS／PIIS系列產(chǎn)品；等等。從原理框圖，我們可以看出變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)由執(zhí)行機構(gòu)、信號檢測、控制系統(tǒng)、人機界面、以及報警裝置等部分組成。①供水控制器:它是整個變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的核心。人機界面還可以對系統(tǒng)的運行過程進行監(jiān)示，對報警進行顯示。同時變頻器在運行頻率到達上限，會將頻率到達信號送給PLC，PLC則根據(jù)管網(wǎng)壓力的上、下限信號和變頻器的運行頻率是否到達上限的信號，由程序判斷是否要起動第2臺泵(或第3臺泵)。如果還沒到達設(shè)定值，則繼續(xù)按照以上步驟將2泵切換到工頻運行，控制3泵投入變頻運行。當(dāng)正在變頻狀態(tài)下運行的水泵電機要切換到工頻狀態(tài)下運行時，只能在50Hz時進行。這個頻率遠大于0Hz,具體數(shù)值與水泵特性及系統(tǒng)所使用的場所有關(guān)，一般在20Hz左右。熱繼電器(FR)是利用電流的熱效應(yīng)原理工作的保護電路，它在電路中的用作電動機的過載保護熔斷器（FU）是電路中的一種簡單的短路保護裝置。 PLC的硬件結(jié)構(gòu)框圖可編程邏輯控制器，采用的是計算機的設(shè)計思想，最初主要用于順序控制，只能進行邏輯運算。歸納可編程控制器主要有以下幾方面的優(yōu)點：(1）編程方法簡單易學(xué)。此電源輸出的電壓或電流及頻率，由控制回路的控制指令進行控制[5]。(2）平波回路在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。，僅以控制電路A部分構(gòu)成控制電路時，無速度檢測電路，為開環(huán)控制。保護回路主要包括：(1）瞬時過電壓保護由于逆變器負載側(cè)短路等，流過逆變器器件的電流達到異常值（超過容許值）時，瞬時停止逆變器運轉(zhuǎn)，切斷電流。但瞬時停電時間在10ms以上時，通常會使控制電路誤動作，主電路也不能供電，所以檢出后使逆變器停止運轉(zhuǎn)。所以，在負載電流減小之前要進行控制，抑制頻率上升或使頻率下降。 變頻器的選型與接線根據(jù)設(shè)計的要求，本系統(tǒng)選用FRA540系列變頻器管腳STF接PLC的Y16管腳，控制電機的正轉(zhuǎn)。對于PD控制，發(fā)生偏差時，很快產(chǎn)生比單獨D動作還要大的操作量，以此來抑制偏差的增加。 PID控制框圖通過對被控制對象的傳感器等檢測控制量(反饋量)，將其與目標(biāo)值(溫度、流量、壓力等設(shè)定值)進行比較。 PID控制接線圖 壓力傳感器接線圖壓力傳感器使用CYYZ1001型絕對壓力傳感器。 熔斷器的選擇：根據(jù)上式中計算，熔斷器FU1是主電路的短路保護，主要含電動機MMM3和變頻器的短路保護，Inp=(～)INMmax+∑INM+I，查變頻器的額定電流為17A，～[8]，額定電流是100A，選擇額定電流為80A的熔體，F(xiàn)U2，F(xiàn)U3，F(xiàn)U4分別為電動機M1，M2,M3的短路保護，電機M1,M2,，Inm=2P得出，~，故選擇型號為[7]曹才開. 檢測技術(shù)與應(yīng)用中南大學(xué)出版社，2009：190210[8] **．：清華大學(xué)出版社，：附錄ARL160,額定電流是60A，選擇額定電流為30A的熔體。如果是自動運行模式，則系統(tǒng)根據(jù)程序及相關(guān)的輸入信號執(zhí)行相應(yīng)的操作。可根據(jù)需要，停按不同電機對應(yīng)的啟停按鈕。KM0吸合變頻起動1水泵。按下SB7,斷開KM2，在10個計數(shù)脈沖后起動M2在變頻頻電源下運行。KM0吸合變頻起動1水泵。該系統(tǒng)采用PCL控制變頻器進行PID調(diào)節(jié)，按實際需要隨意設(shè)定壓力給定值，根據(jù)壓差調(diào)整水泵的工作情況，實現(xiàn)恒壓供水，使給水泵始終在高效率下運行，在啟動時壓力波動小，可控制在給定值的5%范圍內(nèi)。致 謝本課題在選題和研究過程中得到**教授的悉心指導(dǎo)。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。~（第6周）完成硬件電路設(shè)計，開始設(shè)計梯形圖程序（第5周結(jié)束提交中期檢查報告）。 隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人們對供水質(zhì)量和供水系統(tǒng)的可靠性要求不斷提高。利用變頻技術(shù)與自動控制技術(shù)相結(jié)合，在中小型供水企業(yè)實現(xiàn)恒壓供水，不僅能達到比較明顯的節(jié)能效果，提高供水企業(yè)的效率，更能有效保證從水系統(tǒng)的安全可靠運行.我國長期以來在市政供水、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，工業(yè)自動化程度低。2. 選題依據(jù)、主要研究內(nèi)容、研究思路及方案。進行設(shè)計前檢查，做好《前期檢查表》。文獻綜述的文字表達清楚，論據(jù)較充分，對基于PLC的變頻恒水壓供水系統(tǒng)控制技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用有較好的了解。設(shè)計好了主電路原理圖，PLC 的I/O分配表以及PLC I/O接線圖，PLC外部硬件電路的設(shè)計等， 其中I/O分配表中需15個輸入點，9個輸出點。40報告過程準(zhǔn)備工作充分，具備必要的報告影象資料；報告在規(guī)定的時間內(nèi)作完報告。指導(dǎo)教師簽名：**日 期：201148 長沙學(xué)院20 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師評閱表系（部）： 電子與通信工程系 學(xué)生姓名**學(xué) 號**班 級**專 業(yè)電氣工程及其自動化指導(dǎo)教師姓名**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(shè)計評語：（包括以下方面，①學(xué)習(xí)態(tài)度、工作量完成情況、材料的完整性和規(guī)范性；②檢索和利用文獻能力、計算機應(yīng)用能力；③學(xué)術(shù)水平或設(shè)計水平、綜合運用知識能力和創(chuàng)新能力；）選題與文獻綜述（20分）分值：創(chuàng)新性(15分)分值：基礎(chǔ)理論和專門知識(35分)分值：作者寫作、表達能力(30分)分值：合 計分值：是否同意參加答辯：是□ 　　 否□指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日說明：各項成績的百分比由各系部自己確定，但應(yīng)控制在給定標(biāo)準(zhǔn)的20％左右。8）根據(jù)實際設(shè)計內(nèi)容提交一篇合乎規(guī)范的畢業(yè)設(shè)計報告。~（第9周）設(shè)計所要求的各種安裝接線圖，面板布置圖等，編寫使用說明書。所以研究設(shè)計基于變頻調(diào)速的恒定水壓供水系統(tǒng)，對于提高企業(yè)效率以及人民的生活水平，同時降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實意義本系統(tǒng)針對居民生活用水、消防用水需要而設(shè)計。后者則需要大量的占地與投資。對于大多數(shù)采用供水企業(yè)來說，傳統(tǒng)供水機泵存在日常運行費用太高，供水成本居高不下，單位供水的能耗偏大的問題，尋求供水與能耗之間的最佳性價比，是困擾企業(yè)的一個長期問題。水是生命之源，人類生存和發(fā)展都離不開水。技術(shù)指標(biāo)：水泵電動機： 1440r/min 380V進度安排起止日期工作內(nèi)容~熟悉課題，查閱資料，做好《開題報告》,提交電子文檔；提交英文資料翻譯。 目前在國內(nèi)外變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng)的研究設(shè)計中，對于能適應(yīng)不同的用水場合，結(jié)合現(xiàn)代控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)同時兼顧系統(tǒng)的電磁兼容性(EMC)的變頻但壓供水系統(tǒng)的水壓閉環(huán)控制的研究還是不夠的。當(dāng)再次OL輸出的下限信號就斷開KMKM1，吸合KM0，只剩1水泵變頻運行。輔助繼電器M1,M2,M3,…M9依次控制輸出繼電器Y0,Y1,Y2,…Y15，Y16Y7 ,Y10,Y11，Y12，Y13，Y14分別接指示燈HL1，HL2，HL3，HL4，HL5，HL6顯示的分別是M1變頻，工頻運行；M2變頻，工頻運行；M3變頻工頻運行。起動1泵：接到下限信號就關(guān)閉KMKM0，吸合KM1，只剩1水泵變頻運行。同時，使第二臺水泵M2投入變頻器并變速運行，系統(tǒng)恢復(fù)對水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)，直到水壓達到設(shè)定值為止。 手動運行當(dāng)按下SB9按鈕，用手動方式。元件名稱符號型號數(shù)量可編程控制器PLCFX2N48MR1變頻器FRA540系列15型1接觸器KMCJ20167閘刀開關(guān)QSKD3PX1熔斷器FU2，F(xiàn)U3 ，F(xiàn)U4RL1—603熔斷器FU1RL1A1001熱繼電器FR1 ，F(xiàn)R2 ，F(xiàn)R3JR16—20/3D3按鈕SBLAY3—1110變壓器1名稱水泵符號型號流量(m3/h)揚程(m)轉(zhuǎn)速(r/min)電機功率(kw)M1,M2，M340250802900 變頻器的選型及參數(shù)變頻器適用電機容量（KW)過載能力電源額定輸入交流電壓/頻率冷卻方式（三菱）150%60s,200%3相，380V至480V 50Hz/60Hz強制風(fēng)冷壓力傳感器量程工作溫度供電電源CYYZ10010~5℃～60 ℃28177。3V（DC）。在恒壓供水中常見的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，在使用時只需要進行線路的連接和P、I、D參數(shù)及日標(biāo)值的設(shè)定。換言之，該種控制方式適用于過程本身沒有制動作用的負載。為了消除殘留偏差，一般采用增加I動作的PI控制。能實現(xiàn)電機軟起動，減小電氣和機械沖擊噪音，延長設(shè)備使用壽命。(1）過載保護過載檢出裝置與逆變器保護共用，但考慮低速運轉(zhuǎn)的過熱時，在異步電動機內(nèi)埋入溫度傳感器，或者利用轉(zhuǎn)在逆變器內(nèi)的電子熱保護來檢出過熱。過負載是由于負載的GD2（慣性）過大或因負載過大使電動機堵轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的。(3）驅(qū)動電路為驅(qū)動主電路 器件的電路。(4）制動回路異步電動機在再生制動區(qū)域使用時（轉(zhuǎn)差率為負），再生能量儲存于平波回路電容器中，使直流電壓升高。其主電路由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸引在整流和逆變時產(chǎn)生的電壓脈動的“平波回路”以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。(5）系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少。事實上與所有的器件一樣，PLC本身也有其局限性，它無法向操作者顯示動態(tài)的設(shè)備狀態(tài)參數(shù)，無法進行大批量數(shù)據(jù)的存貯與轉(zhuǎn)化，尤其是當(dāng)系統(tǒng)工藝改變時，無法方便、快速地改變相關(guān)參數(shù)、配方。繼電器是一種用弱電信號控制強電信號的電磁開關(guān)，但在復(fù)雜的控制系統(tǒng)中，故障的查找和排除非常困難，不適應(yīng)于工藝要求發(fā)生變化的場合。如果切換條件不能夠維持延時時間的要求，說明判別條件的滿足只是暫時的，如果進行機組切換將可能引起一系列多余的切換操作。另外，變頻器的輸出頻率不能夠為負值，最低只能是0Hz。 變頻恒壓供水系統(tǒng)加減水泵的條件分析在上面的工作流程中，我們提到當(dāng)一臺調(diào)速水泵己運行在上限頻率，此時管網(wǎng)的實際壓力仍低于設(shè)定壓力，此時需要增加恒速水泵來滿足供水要求，達到恒壓的目的。開始時，1泵電機在PLC控制下先投入調(diào)速運行，其運行速度由變頻器調(diào)節(jié)。 工作原理合上空氣開關(guān)，供水系統(tǒng)投入運行。③電控設(shè)備:它是由一組接觸器、保護繼電器、轉(zhuǎn)換開關(guān)等電氣元件組成。(2)信號檢測在系統(tǒng)控制過程中，需要檢測的信號包括自來水出水水壓信號和報警信號:①水壓信號:它反映的是用戶管網(wǎng)的水壓值，它是恒壓供水控制的主要反饋信號。同時，為了保證水壓反饋信號值的準(zhǔn)確、不失值，可對該信號設(shè)置濾波時間常數(shù)，同時還可對反饋信號進行換算，使系統(tǒng)的調(diào)試非常簡單、方便。若采用帶有模擬量輸入，數(shù)字量輸出的可編程控制器，則要在可編程控制器的數(shù)字量輸出口端另接一塊PWM調(diào)制板，將可編程控制器輸出的數(shù)字量信號轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量。 帶PID回路調(diào)節(jié)器與PLC的控制方式該方式變頻器的作用是為電機提供可變頻率的電源。這棟樓有10層，由于高層樓對水壓的要求高，在水壓低時，高層用戶將無法正常用水甚至出現(xiàn)無水的情況，水壓高時將造成能源的浪費。(3)變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)要具有廣泛的通用性，面向各種各樣的供水系統(tǒng)，而不同的供水系統(tǒng)管網(wǎng)結(jié)構(gòu)、用水量和揚程等方面存在著較大的差異，因此其控制對象的模型具有很強的多變性。變頻恒壓供水的調(diào)速系統(tǒng)可以實現(xiàn)水泵電機無級調(diào)速，依據(jù)用水量的變化自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時保持水壓恒定以滿足用水要求，是當(dāng)今最先進、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。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(yīng)用于生活、生產(chǎn)實踐中。它將PID調(diào)節(jié)器和PLC可編程控制器等硬件集成在變頻器控制基板上，通過設(shè)置指令代碼實現(xiàn)PLC和PID等電控系統(tǒng)的功能，只要搭載配套的恒壓供水單元，便可直接控制多個內(nèi)置的電磁接觸器工作，可構(gòu)成最多七臺電機(泵)的供水系統(tǒng)。以變頻器為核心結(jié)合PLC組成的控制系統(tǒng)具有高可靠性、強抗干擾能力、組合靈活、編程簡單、維修方便和低成本等諸多特點，變頻恒壓供水系統(tǒng)集變頻技術(shù)、電氣技術(shù)、防雷避雷技術(shù)、現(xiàn)代控制、遠程監(jiān)控技術(shù)于一體。把先進的自動化技術(shù)、控制技術(shù)、通訊及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等應(yīng)用到供水領(lǐng)域，成為對供水系統(tǒng)的新要求。由此可見變頻調(diào)速供水方