【正文】 繼續(xù)增加，變頻器輸出頻率增加至工頻時(shí)，水壓仍低于設(shè)定值，由 PLC控制切換至工頻電網(wǎng)后恒速運(yùn)行 。 當(dāng)將系統(tǒng)狀態(tài)開關(guān)打到手動(dòng)，系統(tǒng)進(jìn)入手動(dòng)運(yùn)行模式。 人機(jī)界面觸摸屏（以下簡(jiǎn)稱觸摸屏）可以將對(duì)外設(shè)的 CPU 內(nèi)部的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。請(qǐng)從繪圖軟件進(jìn)行安裝。 人機(jī)界面觸摸屏軟件安裝及連接與下載 編程軟件的安裝 如下圖 ，找到關(guān)于人機(jī)界面 GOT 的文件夾，里面有個(gè)“ GT Designer2”軟件，如圖 ，在安裝之前先打開“ EnvMEL”文件夾，安裝運(yùn)行環(huán)境，運(yùn)行“ EnvMEL”里的“ ”，安裝軟件所需的運(yùn)行環(huán)境。 GT Designer2 簡(jiǎn)要設(shè)置與操作 1． 實(shí)訓(xùn)連線 圖 圖 鏈接線 如上圖 將電腦（ PCCOM）和觸摸屏的 RS232 用鏈接線（如圖 ）鏈接起來(lái)即可，插拔電腦串口（ PCCOM）的時(shí)候要注意。 連接機(jī)器：設(shè)置人機(jī)界面觸摸屏監(jiān)控的外設(shè)。（默認(rèn)不用改變，定義 GD100 即可） 7． 設(shè)置畫面基本屬性。如果“填充圖樣”選擇為 則背景主要顯示“圖樣前景色”，如果“填充圖樣”選擇為 則背景主要顯示“圖樣背景色”。然后點(diǎn)擊“安裝”，觸摸屏就進(jìn)入與電腦通訊之中，此時(shí)不能關(guān)閉 GOT 電源或者拔出 GOT 通信線。 恒壓 供水在日常生活中非常重要，基于 PLC和變頻器技術(shù)設(shè)計(jì)的生活恒壓供水控制系統(tǒng)可靠性高、效率高、節(jié)能效果顯著、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快。在此謹(jǐn)向 老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。因此，有待于進(jìn)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(shí)踐中。 在“基本畫面”里選擇需要下載的畫面名稱，在名稱前打勾 ，選擇完畢后點(diǎn)擊“下載”按鈕，就可以進(jìn)行下載數(shù)據(jù)傳輸，在傳輸過(guò)程中禁止關(guān)閉觸摸屏電源和移動(dòng) GOT 通訊線。先在“通訊設(shè)置”里設(shè)置通訊方式和接口，然后選擇“測(cè)試”， 如圖 。 畫面編號(hào)：在整個(gè)工程中，畫面編號(hào)是唯一性的，可以通過(guò)這個(gè)編號(hào)對(duì)畫面進(jìn)行索引。下一步后 ,“通訊驅(qū)動(dòng)程序”的設(shè)置窗口中，如果選擇 PLC 設(shè)備，則此項(xiàng)只有一種驅(qū)動(dòng)程序設(shè)置成“ MelsecFX”即可。如果“顯示新建工程向?qū)А钡臉?biāo)志去掉的話，每次新建就不會(huì)出現(xiàn)以下 圖 畫面。 先從產(chǎn)品配送的光盤里找到“人機(jī)界面”的內(nèi)容，然后安裝 “ GT Designer2”軟件。 如果在電源開啟后，沒(méi)有顯示任何中文，則需要安裝 OS，詳細(xì)安裝情況見(jiàn)“ 安裝與工程下載” 圖 主菜單界面 (1) 主菜單 顯示應(yīng)用程序中可以設(shè)置的菜單項(xiàng)。它使工控設(shè)備的操作和控制更加 容易，更能體現(xiàn)出現(xiàn)代高科技的便利。繼而無(wú)法讓系統(tǒng)繼續(xù)工作。按下變頻器 啟動(dòng)，系統(tǒng)就會(huì)根據(jù) PLC程序啟動(dòng)手動(dòng)變頻器控制 Y10輸出，電機(jī)正轉(zhuǎn) 。 手動(dòng)模式主要是解決系統(tǒng)出錯(cuò)或器件出問(wèn)題 在自動(dòng)運(yùn)行模式中，如果 當(dāng)前管道壓力值少于設(shè)定壓力 ， 持續(xù)三秒， 則執(zhí)行增泵程序，增加水泵的工作數(shù)量。 熔斷器的選擇：在控制回路中熔斷器 FU 選用 RT18 系 列?？刂票磉_(dá)式為 : 其增量式為 : 其中： 在 恒壓供水中常見(jiàn)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(shí)只需要進(jìn)行線路的連 接和 P、 I、D 參數(shù)及日標(biāo)值的設(shè)定。國(guó)內(nèi)外的資料表明，使用 變頻設(shè)備可使水泵運(yùn)行平均轉(zhuǎn)速比工頻轉(zhuǎn)速降低 20%，從而大大降低能耗，節(jié)能效率可達(dá) 20%～ 40%。 （ 3）其他保護(hù) 1）防止失速過(guò)電流。但為了確保人身安全，需要轉(zhuǎn)設(shè)漏電斷路器。 3）再生過(guò)電壓保護(hù)。 ⑤ 保護(hù)電路 檢測(cè)主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過(guò)載或過(guò)壓等異常時(shí)，為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。如圖 所示，控制電路由以下電路組成，頻率、電壓的“運(yùn)算電路”，主電路的“電壓 /電流檢測(cè)電路”，電動(dòng)機(jī)的“速度檢測(cè)電路”，將運(yùn)算電路的控制信號(hào)進(jìn)行放大的“驅(qū)動(dòng)電路”，以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的“保護(hù)電路”。 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(dòng)電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動(dòng)電流也使直流電壓變動(dòng)。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(jìn)行控制。 同時(shí)，模擬用戶電磁閥還可以通過(guò) X10~~X14 的輸入端開啟。由實(shí)驗(yàn)步驟中主回路接線圖可以看出，交流接觸器組中的KM0 與 KM1 分別控制 1水泵的變頻運(yùn)行和工頻運(yùn)行，而 KM2 和 KM3 則控制2水泵的變頻與工頻， KM4 與 KM5 控制 3水泵的變頻與工頻起動(dòng)。 PLC 總的發(fā)展趨勢(shì)是向高集成度、小體積、大容量、高速度、易使用、高性能方向發(fā)展。 這就是著名的 “GM 十條 ”。KM KM KM5 分別為電動(dòng)機(jī) M1 、 M2 、 M3 工頻運(yùn)行時(shí)接通電源的控制接觸器， KM0、 KM2 、 KM4 分別為電動(dòng)機(jī) M M M3 變頻運(yùn)行時(shí)接通電源的控制接觸器。變頻器跟蹤供水控制器送來(lái)的控制信 號(hào)改變調(diào)速泵的運(yùn)行頻率，完成對(duì)調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速控制。它們用于在用水量增大而調(diào)速泵的最大供水能力不足時(shí)，對(duì)供水量進(jìn)行定量的補(bǔ)充。 (2) 變頻調(diào)速法 由式 ( 1) 可知 ,泵的流量 Q 與轉(zhuǎn)速 n 成正比 , 要將流量從 QN 減小到 QA 時(shí) ,可將泵轉(zhuǎn)速?gòu)? n1 降至 n2 , 工作點(diǎn)從 N 切換至 B, 揚(yáng)程 H 減小 . 在同樣流量 QA 下 , 軸功率 P3 與圖中 QAHBB 0 區(qū)域面積成正 比 . 由圖可知 ,P3 P2 ,在同樣流量 QA 下 , 采用調(diào)速法節(jié)省的軸功率與圖中陰影部分 ( BAHAHB) 區(qū)域面積成正比 , 節(jié)能效果非常明顯 .對(duì)于電機(jī)的轉(zhuǎn)速 ,可用下式表示 : （ 3） 式中 : n— 電機(jī)轉(zhuǎn)速 ,r/ m in 。 系統(tǒng)概述 如圖 所示，為該系統(tǒng)的供水流程。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(jí)調(diào)速等 )，是當(dāng)今國(guó)際上一項(xiàng)效益最高、性能最好、應(yīng)用最廣、最有發(fā)展前途的電機(jī)調(diào)速技術(shù) .它采用微機(jī)控制技術(shù) 。但在系統(tǒng)的動(dòng)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(shù)指標(biāo)來(lái)說(shuō)，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)能達(dá)到所有用戶的要求。在早期，由于國(guó)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(dòng)控制、變壓變頻比控 制及各種保護(hù)功能。主要表現(xiàn)在用水高峰期，水的供給量常常低于需求量，出現(xiàn)水壓降低供不應(yīng)求的現(xiàn)象，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(guò)于求的情況，此時(shí)將會(huì)造成能量的浪費(fèi)，同時(shí)有可能導(dǎo)致水管爆破和用水設(shè)備的損壞。該系統(tǒng)集 PLC、變頻器調(diào)速器與觸摸屏于一體。 恒壓供水方式技術(shù)先進(jìn)、水壓恒定、 操作方便、 運(yùn)行可靠、 節(jié)約電能、 自動(dòng)化程度高，在泵站供水中可完成以下功能 : (1)維持水壓恒定； (2)控制系統(tǒng)可手動(dòng) /自動(dòng)運(yùn)行； (3)多臺(tái)泵自動(dòng)切換運(yùn)行； (4)系統(tǒng)睡眠與喚醒。恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水泵電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，依據(jù)用水量的變化（實(shí)際上為供水管網(wǎng)的壓力變化）自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時(shí)保持水壓恒定以滿足用水要求是當(dāng)今先進(jìn)、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。這類設(shè)備雖然說(shuō)是微化了電路結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)備成本，但其輸出接 口的擴(kuò)展功能缺乏靈活性，系統(tǒng)的動(dòng)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，并且限制了帶負(fù)載的容量，因此在實(shí)際使用時(shí)其范圍將會(huì)受到限制。 采用變頻調(diào)節(jié)以后，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了軟起動(dòng)，電機(jī)起動(dòng)電流從零逐漸增至額定電流，起動(dòng)時(shí)間相應(yīng)延長(zhǎng)，對(duì)電網(wǎng)沒(méi)有較大的沖擊，減輕了起動(dòng)機(jī)械轉(zhuǎn)矩對(duì)于電機(jī)的機(jī)械損傷，有效的延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命。恒壓供水就是利用 PLC 的 PID 指令 或 PI功能實(shí)現(xiàn)的工業(yè)過(guò)程的閉環(huán)控制。目前變頻恒壓供水系統(tǒng)正向著高可靠性、全數(shù)字化微機(jī)控制、多品種系列化的方向發(fā)展。 從原理框圖，可以看出變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)檢測(cè)、控制系統(tǒng)、人機(jī)界面、以及報(bào)警裝置等部分組成。 ①供水控制器：它是整個(gè)變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的核心。人機(jī)界面還可以對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視，對(duì)報(bào)警進(jìn)行顯示。 圖 交流接觸器控制回路 圖 交流接觸器控制回路 第 3 章 器件的選型及介紹 本論文設(shè)計(jì)主要用到 PLC（即可編程邏輯控制器），變頻器， PID 調(diào)節(jié)器 ，壓力傳感器及其他輔助元器件，本章主要介紹這些器件的選型及相關(guān)介紹。 PLC 的技術(shù)已經(jīng)非常成熟。 圖 PLC的掃描工作過(guò)程 PLC 在 I/O 處理方面必須遵守的規(guī)則如下： ① 輸入映像寄存器的數(shù)據(jù)，取決于輸入端子板在上一個(gè)刷新時(shí)間的狀態(tài)； ② 程序如何執(zhí)行，取決于用戶所編的程序和輸入映像寄存器、元件映像寄存器中存放的所需軟元件的狀態(tài)； ③ 輸出映像寄存器（包含在元件映像寄存器中）的狀態(tài)，由輸出指令的執(zhí)行結(jié)果決定。 如果變頻器頻率偏低，即壓力過(guò)高，輸出的下限信號(hào)使 PLC 關(guān)閉 KM KM3，開啟 KM2， 2水泵變頻啟動(dòng)。系統(tǒng)所需的輸入／輸出點(diǎn)數(shù)量共為 32 個(gè)點(diǎn)。另 外，異步電動(dòng)機(jī)需要制動(dòng)時(shí)，有時(shí)要附加“制動(dòng)回路”。 圖 電壓型逆變器的輸出電壓 ④制動(dòng)回路 異步電動(dòng)機(jī)在再生制動(dòng)區(qū)域使用時(shí)（轉(zhuǎn)差率為負(fù)），再生能量?jī)?chǔ)存于平波回路電容器中，使直流電壓升高。 ③ 驅(qū)動(dòng)電路 為驅(qū)動(dòng)主電路 器件的電路。逆變器輸出電流超過(guò)額定值，且持續(xù)流通達(dá)規(guī)定的時(shí)間以上，為了防止逆變器器件、線路等損壞要停止運(yùn)轉(zhuǎn)。但瞬時(shí)停電時(shí)間在 10ms 以上時(shí)，通常會(huì)使控制電路誤動(dòng)作，主電路也不能供電，所以檢出后使逆變器停止運(yùn)轉(zhuǎn)。動(dòng)作頻繁時(shí)可以考慮減輕電動(dòng)機(jī)負(fù)載、增加電動(dòng)機(jī)及逆變器容量等。減速時(shí)產(chǎn)生的再生能量使主電路直流電壓上升，為了防止再生過(guò)電壓保護(hù)電路動(dòng)作，在直流電壓下降之前要進(jìn)行控制，抑制頻率下降，防止失速再生過(guò)電壓。 4） 安全衛(wèi)生 系統(tǒng)實(shí)行閉環(huán)供水后，用戶的水全部由管道直接供給，取消了水塔、天面水池、氣壓罐等設(shè)施，避免了用水的 “二次污染 ”，取消了水池定期清理的工作。 該傳感器的量程為 0～ （由于該系統(tǒng)的多種保護(hù)措施，令到傳感器的最大輸出壓力為 ） ,工作溫度為 5℃ ～ 60 ℃ ，供電電源為 24V（ DC） ,輸出電流為 420mA，精度為 %FS。工作流程如圖 所示 ， 順序功能圖如圖 所示 : 圖 PLC 程序流程圖 系統(tǒng)起動(dòng)之后，檢測(cè)是自動(dòng)運(yùn)行模式還是手動(dòng)運(yùn)行模式。同時(shí)，使第二臺(tái)水泵M2投入變頻器并變速運(yùn)行，系統(tǒng)恢復(fù)對(duì)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)，直到水壓達(dá)到設(shè)定值為止。系統(tǒng)的每步動(dòng)作都必須有相應(yīng)的操作。使編制的程序更加直觀和方便。未找到工程數(shù)據(jù)。 安裝完運(yùn)行環(huán)境后，在回到“ GT Designer2”文件夾下，運(yùn)行“ ”，等彈出歡迎畫面后，選擇“ GT Designer2 安裝”，按照提示將軟件安裝完畢。 2. 點(diǎn)擊“新建”，就出現(xiàn)“ 新建工程向?qū)А?對(duì)話窗口。本實(shí)訓(xùn)設(shè)置成 MELS