【正文】 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 行時(shí)，按下另一組起動(dòng)按鈕則為無效操作。 控制電路設(shè)計(jì) 在控制電路的設(shè)計(jì)中，首先要考慮弱電和強(qiáng)電之間的隔離的問題。 在 PLC 程序設(shè)計(jì)中，必須認(rèn)真考慮這五個(gè)切換過程，才能保證系統(tǒng)在一個(gè)工作周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)正常切換與運(yùn)行。并根據(jù)用水量的大小按照 PID 算法進(jìn)行恒壓調(diào)節(jié)。 Ⅰ 由 1電機(jī)變頻起動(dòng)運(yùn)行轉(zhuǎn)變到 1電機(jī)工頻運(yùn)行， 2電機(jī)變頻運(yùn)行。 (*10)設(shè)定 ，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩能達(dá)到 50%以上。 (*1)額定輸出電壓按 440V計(jì)算，電源電壓降低時(shí)，額定容量亦下降。速度控制范圍： 1： 1200 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 40 頁 第 13 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 選擇變頻器時(shí) ，只有變頻器的額定電流是一個(gè)反映半導(dǎo)體變頻裝置負(fù)載能力的關(guān)鍵量。因?yàn)檫@種變頻器低速轉(zhuǎn)矩大，靜態(tài)機(jī)械特性硬度大，不怕負(fù)載沖擊，具有挖土 機(jī) 特 性 。 2） 系統(tǒng)根據(jù)水泵出水口的壓力變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器運(yùn)行頻率，自動(dòng)改變投入系統(tǒng)運(yùn)行的水泵臺(tái)數(shù)，以跟蹤設(shè)定壓力。 考察水泵的效率曲線 ?Q,， 水泵轉(zhuǎn)速的工況調(diào)節(jié)必須限制在一定范圍之內(nèi)，也就是不要使變頻器頻率下降得過低，避免水泵在低效率段運(yùn)行。 當(dāng)管網(wǎng)負(fù)載減小時(shí)，通過 VVVF 降低交流電的頻率，電動(dòng) 機(jī)的轉(zhuǎn)速從 n1降低到 n2。 從圖 22 中可以看出，水泵在工作點(diǎn) A 點(diǎn)提供的揚(yáng)程和管路所需的水頭相等，水泵抽送的流量等于管路所需的流量，從而達(dá)到能量和流量的平衡，這個(gè)平衡點(diǎn)是有條件的，平衡也是相對(duì)的。 V/F 控制簡單，通用性優(yōu)良。 2． 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的理論原理以及總體方按的設(shè)計(jì) 主要是變頻器的構(gòu)成、控制方式和形式，控制方式有 三種形式： V/F 控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制；變頻器的節(jié)能、調(diào)速原理；變頻器的工況點(diǎn)的確定和能耗機(jī)理分析，以及系統(tǒng)調(diào)速范圍的確定。 PLC 不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。 PLC針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場信號(hào)， 有相應(yīng)的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備直接連接。在軟件方面， PLC采用極易為電氣人員掌握的梯形圖編程語言， 除了保持原有的邏輯運(yùn)算等功能以外，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。 在短短的幾年內(nèi)，變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)經(jīng)歷了一個(gè)逐步完善的發(fā) 展過程，早期的單泵調(diào)速恒壓系統(tǒng)逐漸被多泵調(diào)速系統(tǒng)所代替。恒壓 、恒水位 供水調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)無級(jí)調(diào)速，依據(jù)用水 位 的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在用水量的變化自動(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 和水位恒定 以滿足用水要求，是當(dāng)今最先進(jìn)、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。到 80 年代末，交流電機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)迅速發(fā)展成為一項(xiàng)成熟的技術(shù)，它將供給交流電機(jī)的工頻交流電源經(jīng)過二極管整流變成直流，再由 IGBT 或 GTR 模塊等器件逆變成頻率可調(diào)的交流電源，以此電源拖動(dòng)電機(jī)在變速狀態(tài)下運(yùn)行，并自動(dòng)適應(yīng)變負(fù)荷的條件。 用 作為高性能的調(diào)速傳動(dòng)，直流發(fā)電機(jī)－電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制方法長期以來一直應(yīng)用廣泛。高峰用水時(shí)間較短 ,這樣水泵在很長一段時(shí)間內(nèi)有較大余量 ,不僅水泵效率低 ,供水壓力不穩(wěn) ,而且造成大量電力、水資源的浪費(fèi) 。并且以往依靠 手動(dòng)操作控制泵的啟動(dòng)、停止 ,也已不能滿足要求。但是直流電動(dòng)機(jī)由于換向器和電刷維護(hù)保養(yǎng)很麻煩，價(jià)格也相當(dāng)昂貴。它改變了傳統(tǒng)工業(yè)中電機(jī)啟動(dòng)后只能以額定功率、定轉(zhuǎn)速的單一運(yùn)行方式，從而達(dá)到節(jié)能目的。在實(shí)際應(yīng)用中得到了很大的發(fā)展。雖然單泵調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡易可靠，但由于單泵電機(jī)深度調(diào)速造成水泵、電機(jī)運(yùn)行效率低，而多泵調(diào)速系統(tǒng)投資更為節(jié)省，運(yùn)行效率高，被實(shí)際證明是最優(yōu)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，很快發(fā)展成為主導(dǎo)產(chǎn)品。 進(jìn)入 80 年代中、后期，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場價(jià)格大幅度下跌，使得 PLC 所采用的微處理器的 檔次 普遍提高。 另外為了提高操作性能，它還有多種人 機(jī)對(duì)話的接口模塊 ； 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 40 頁 第 4 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。變頻調(diào)速恒供水系統(tǒng)方案；控制系統(tǒng)的工作過程 系統(tǒng)的工作過程分為以下幾個(gè)工作狀態(tài)： 1電機(jī)變頻啟動(dòng)； 1電機(jī)工頻運(yùn)行， 2電機(jī)變頻運(yùn)行； 1和 2電機(jī)工頻運(yùn)行； 3 電機(jī)變頻運(yùn)行；然后是先停 1電機(jī)，再停 2電機(jī)， 3電機(jī)變頻運(yùn)行，變頻工頻切換技術(shù)解決方案。 轉(zhuǎn)差頻率控制 由電機(jī)學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)可知，異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 M 與氣隙磁通 Φ 、轉(zhuǎn)差頻率 f2的關(guān)系為： 22 fM ??? (21) 只要保持氣隙中磁通 Φ 一定，控制轉(zhuǎn)差頻率 f2就可以控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，這就是轉(zhuǎn)差頻率控制。一旦當(dāng)水泵或管路性能中的一個(gè)或同時(shí)發(fā)生變化時(shí)，平衡就被打破，并且在新的條件下出現(xiàn)新的平衡。另外根據(jù)葉片泵工作原理和相似理論，改變轉(zhuǎn)速 n,可使供水泵流量 Q、揚(yáng)程 H和軸功率 N以相應(yīng)規(guī)律改變。 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)調(diào)速范圍的確定 考察水泵的效率曲線 ?Q,， 水泵轉(zhuǎn)速的工況調(diào)節(jié)必須限制在一定范圍之內(nèi)，也就是不要使變頻器頻率下降得過低，避免水泵在低效率段運(yùn)行。 3） 在監(jiān)控室設(shè)有變頻運(yùn)行，故障指示和現(xiàn)場電機(jī)運(yùn)行的頻率、壓力指示信號(hào) 。 日 本 富 士 公 司 的 FRENIC5000G7/P G9/P 三肯公司的SAMCOL 系列屬于此類。負(fù)載電流不超過變頻器額定電流是選擇變頻器容量的基本原則。速度控制精度：177。 (*2)不能輸出比電源電壓高的電壓。 (*11)標(biāo)準(zhǔn)適配電動(dòng)機(jī)場合 (由 60Hz減速停止時(shí)的平均轉(zhuǎn)矩，隨電動(dòng)機(jī)的損耗而改變。 系統(tǒng)開始工作時(shí)，出水口壓力達(dá)不到壓力要求時(shí)， KM1 得電， 1電機(jī)先接至變頻器輸出端，變頻器對(duì)拖動(dòng) 1泵的電動(dòng)機(jī)采用軟起動(dòng)， 1電機(jī)起動(dòng)，運(yùn)行一段時(shí)間后，隨著運(yùn)行頻率的增加，當(dāng)變頻器輸出頻率增至工頻 0f （即 50HZ），壓力傳感器壓力未達(dá)到設(shè)定壓力， KM1 失電， 1電機(jī)自變頻器輸出端斷開， KM2 得電 1電機(jī)切換至工頻運(yùn)行。 Ⅲ 由 1電機(jī)工頻運(yùn)行， 2電機(jī)工頻運(yùn)行， 3電機(jī)變頻運(yùn)行轉(zhuǎn)變?yōu)?1電機(jī)停止， 2電機(jī)工頻運(yùn)行， 3電機(jī)變頻運(yùn)行狀態(tài)。 2和 3機(jī)組工作過程流程圖如下（圖 29）： 圖 29 3 臺(tái)機(jī)組工作過程流程圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 40 頁 第 17 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第三章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 主電路設(shè)計(jì) 在硬件系統(tǒng) 設(shè)計(jì)中，采用一臺(tái)變頻器連接 3臺(tái)電動(dòng)機(jī)，其中 2和 3水泵電機(jī)都是小機(jī)，具有變頻 /工頻兩種工作狀態(tài)，每臺(tái)電機(jī)都通過兩個(gè)接觸器與工頻電源和變頻器輸出電源相聯(lián)；變頻器輸入電源前面接入一個(gè)自動(dòng)空氣開關(guān)，來實(shí)現(xiàn)電機(jī)、變頻器的過流過載保護(hù)接通，空氣開關(guān)的容量（具體選擇見后）依據(jù)水泵電機(jī)的額定電流來確定。在整個(gè)控制系統(tǒng)中，所有控制電機(jī)、接觸器的動(dòng)作，都是按照 PLC 的程序邏輯來完成的。 控制電路中還必須考慮系統(tǒng)電機(jī)和變頻器的當(dāng)前工作狀態(tài)指示燈的設(shè)計(jì)，為了節(jié)省 PLC 的輸出端口，在電路中可以采用 PLC 輸出 端子的中間繼電器的相應(yīng)常開觸點(diǎn)的斷開和閉合來控制相應(yīng)電機(jī)和變頻器的指示燈的亮和熄滅，指示當(dāng)前系統(tǒng)電機(jī)和變頻器的工作狀態(tài)。本系統(tǒng)共需開關(guān)量輸入點(diǎn)數(shù) 17 個(gè)，開關(guān)量輸出點(diǎn)數(shù) 16 個(gè)。由于實(shí)際的開關(guān)量輸出有 15點(diǎn)，為了以后的擴(kuò)展，所以需要一個(gè)擴(kuò)展模塊，選擇的是一個(gè) EM222 型模塊，該模塊有 8個(gè)開關(guān)量輸出點(diǎn)，輸出形式為 AC220V 繼電器輸出。 第四章 PLC 的設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 40 頁 第 21 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 編程軟件的簡介和梯形圖的基本繪制規(guī)則 PLC 控制程序采用 SIEMENS 公司提供的 STEP7 MOCRO/WIN32 編程軟件開發(fā) ,基于 WINDOWS的應(yīng)用軟件，該軟件的 SIMATIC指令集包含三種語言，即語句表 (STL)語言、梯形圖 (LAD)語言、功能塊圖 (FWD)語言。 （ 3）．觸點(diǎn)的使用次數(shù)和線圈的使用次數(shù) 在 PLC 的梯形圖中，觸點(diǎn)的使用次數(shù)可能用無數(shù)次，而線圈的使用次數(shù)只能是一次，否則，容易引發(fā)系統(tǒng)出現(xiàn)意外的事故。然后再由 PLC 迅速發(fā)出命令，快速吸合工頻接觸器，如此便實(shí)現(xiàn)了快速切換的目的。 停機(jī)程序 水泵電機(jī)的停機(jī) 既有 手動(dòng)工作方式下的停機(jī)， 又有自 動(dòng)工作方式下的停機(jī) ，ST1,ST3,ST3 對(duì)應(yīng)著手動(dòng)方式下的 3臺(tái)電機(jī)的停機(jī)， SB5 對(duì)應(yīng)著手動(dòng)方式下的 3 臺(tái)電機(jī)的停 機(jī) 。自由數(shù)據(jù)通信子程序設(shè)計(jì)就是要求把當(dāng)前設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、水池水位、電機(jī)頻率一起傳輸給自由通信口。當(dāng)需在變頻運(yùn)行狀態(tài)下的停機(jī)時(shí)，按下自動(dòng)停止按鈕 SB5，即可以實(shí)現(xiàn)變頻工作下的停機(jī)。 在整個(gè)控制軟件系統(tǒng)中，關(guān)于元件地址的分配應(yīng)注意輸入地址、輸入地址和中間繼 電器電址，它們的分配情況如下： 輸入 I： 輸出 Q： 中間繼電器 M： — — — — — 5．定時(shí)器時(shí)間的確定 定時(shí)器一般有三個(gè)精度等級(jí)： 1毫秒、 10毫秒、 100毫秒。 低壓斷路器的分類方式很多，按使用類別分，有選擇型 (保護(hù)裝置參數(shù)可調(diào) )和非選擇型 (保護(hù)裝置參數(shù)不可調(diào) )；按結(jié)構(gòu)型式分，有萬能式 (又稱框架式 )和塑殼式斷路器；按滅弧介質(zhì)分，有空氣式和真空式 (目前國產(chǎn)多為 空氣式 )；按操作方式分，有手動(dòng)操作、電動(dòng)操作和彈簧儲(chǔ)能機(jī)械操作；按極數(shù)分，可分為單極、二極、三極和四極式；按安裝方式分，有固定式、插入式、抽屜式和嵌入式等。 2 低壓斷路器的一般選用原則 (1)斷路器額定電流 ≥ 負(fù)載工作電流； (2)斷路器額定電壓 ≥ 電源和負(fù)載的額定電壓； (3)斷路器脫扣器額定電流 ≥ 負(fù)載工作電流； (4)斷路器極限通斷能力 ≥ 電路最大短路電流； (5)線路末端單相對(duì)地短路電流 /斷路器瞬時(shí) (或短路時(shí) )脫扣器整定電流 ≥ ； (6)斷路器欠電壓脫扣器額定電壓 =線路額定電壓。 定時(shí)器的名稱和編號(hào)（最大 255）來表示。 編程中應(yīng)注意的細(xì)節(jié)問題 1．變頻運(yùn)行時(shí)，變頻接觸器先接通 KM7,變頻器投入運(yùn)行。 控制系統(tǒng)軟件的工作過程 控制系統(tǒng)軟件的工作過程如下：在系統(tǒng)開始的時(shí)候，先要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，即在開始的時(shí)候，先對(duì)管網(wǎng)壓力和電機(jī)頻率采樣，并作平均處理，然后再賦予一定的初值，開始啟動(dòng)循環(huán)運(yùn)行，在這里假設(shè)選擇 1電機(jī)先運(yùn)行，詳細(xì)的工作過程如下： 當(dāng)按下 SA 按鈕 時(shí)，選擇自動(dòng)方式運(yùn)行， 再按下自動(dòng)啟動(dòng)開關(guān) SB4,這時(shí) KA7 先 通電，然后自鎖，變頻器的輸入端與工頻電網(wǎng)相連，同時(shí) KM1 得電， 1水泵變頻開始軟啟動(dòng)，運(yùn)行一段時(shí)間后，但