【正文】 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)速供水方式比氣壓罐供水方式將節(jié)省大量占地面積。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。②出口變壓控制水泵出口變壓控制也是將壓力傳感器安裝在水泵出口處，但其壓力設(shè)定值不只是一個。(5)恒速泵十氣壓罐供水方式這種方式是利用封閉的氣壓罐代替高位水箱蓄水，通過監(jiān)測罐內(nèi)壓力來控制泵的開、停。水壓不可調(diào)，不能兼顧近期與遠期的需要；而且系統(tǒng)水壓不能隨系統(tǒng)所需流量和系統(tǒng)所需要壓力下降而下降，故還存在一些能量損失和二次污染問題。(2) 恒速泵+水塔的供水方式這種方式是水泵先向水塔供水，再由水塔向用戶供水。基于PLC的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計方案第1章 緒論 城市供水系統(tǒng)的要求眾所周知，水是生產(chǎn)生活中不可缺少的重要組成部分，在節(jié)水節(jié)能己成為時代特征的現(xiàn)實條件下，我們這個水資源和電能短缺的國家，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，自動化程度低。水塔的合理高度是要求水塔最低水位略高于供水系統(tǒng)所需要壓力。而且在使用過程中，如果該系統(tǒng)水塔的水位監(jiān)控裝置損壞的話，水泵不能進行自動的開、停，這樣水泵的開、停，將完全由人操作，這時將會出現(xiàn)能量的嚴重浪費和供水質(zhì)量的嚴重下降。罐的占地面積與水塔水箱供水方式相比較小，而且可以放在地上，設(shè)備的成本比水塔要低得多。是將每日24小時按用水曲線分成若干時段，計算出各個時段所需的水泵出口壓力，進行全日變壓，各時段恒壓控制。氣壓罐方式依靠壓力罐中的壓縮空氣送水，氣壓罐配套水泵運行時，水泵在額定轉(zhuǎn)速、供水壓力將超出系統(tǒng)所需要的壓力從而造成能量的浪費。在運行效果上，氣壓罐方式與調(diào)速式相比也存在著一定差距。由于城市供水量不斷加大，對城市管網(wǎng)的實時監(jiān)測提出了更高的要求。采用該系統(tǒng)進行供水可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，方便地實現(xiàn)供水系統(tǒng)的集中管理與監(jiān)控。這類設(shè)備雖然說是微化了電路結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)備成本，但其輸出接口的擴展功能缺乏靈活性，系統(tǒng)的動態(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)軟件難以實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，并且限制了帶負載的容量，因此在實際使用時其范圍將會受到限制。采用變頻調(diào)節(jié)以后，系統(tǒng)實現(xiàn)了軟起動，電機起動電流從零逐漸增至額定電流，起動時間相應(yīng)延長，對電網(wǎng)沒有較大的沖擊，減輕了起動機械轉(zhuǎn)矩對于電機的機械損傷，有效的延長了電機的使用壽命。第2章 恒壓供水系統(tǒng)隨著變頻技術(shù)的發(fā)展和人們對生活飲用水品質(zhì)要求的不斷提高，變頻恒壓供水系統(tǒng)以其環(huán)保、節(jié)能和高品質(zhì)的供水質(zhì)量等特點，廣泛應(yīng)用于多層住宅小區(qū)及高層建筑的生活、消防供水中。(2)用戶管網(wǎng)中因為有管阻、水錘等因素的影響，同時又由于水泵自身的一些固有特性，使水泵轉(zhuǎn)速的變化與管網(wǎng)壓力的變化成正比，因此變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)是一個線性系統(tǒng)。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．帶PID回路調(diào)節(jié)器或可編程序控制器(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。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。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。(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。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。根據(jù)壓力設(shè)定值(根據(jù)管網(wǎng)壓力要求設(shè)定)與壓力實際值(來自于壓力傳感器)的偏差進行PID調(diào)節(jié)，并輸出頻率給定信號給變頻器。當(dāng)變頻器的輸出頻率達到上限，并穩(wěn)定運行后，如果供水壓力仍沒達到預(yù)置值，則需進入增泵過程。那么何時進行切換，刁能使系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的供水壓力，同時使機組不過于頻繁的切換。因為當(dāng)水泵機組運行，電機帶動水泵向管網(wǎng)供水時，由于管網(wǎng)中的水壓會反推水泵，給帶動水泵運行的電機一個反向的力矩，同時這個水壓也在一定程度上阻止源水池中的水進入管網(wǎng)，因此，當(dāng)電機運行頻率下降到一個值時，水泵就己經(jīng)抽不出水了，實際的供水壓力也不會隨著電機頻率的下降而下降。KM KM KM5 分別為電動機M1 、M2 、M3 工頻運行時接通電源的控制接觸器，KM0、 KM2 、KM4 分別為電動機MM M3 變頻運行時接通電源的控制接觸器?？删幊炭刂破骶哂胸S富的輸入/輸出接口，并具有較強的驅(qū)動能力，但它的產(chǎn)品并不針對某一具體工業(yè)應(yīng)用，其靈活標(biāo)準(zhǔn)的配置能夠適應(yīng)工業(yè)上的各種控制。 PLC的特點現(xiàn)代可編程控制器不僅能實現(xiàn)對開關(guān)量的邏輯控制，還具有數(shù)學(xué)運算、數(shù)學(xué)處理、運動控制、模擬量PID控制、通信網(wǎng)絡(luò)等功能。系統(tǒng)所需的輸入／輸出點數(shù)量共為24個點。而控制指令則根據(jù)外部的運轉(zhuǎn)指令進行運算獲得。裝置容量小時，如果電源和主電路的構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡單的平波回路。控制電路主要包括：①運算電路將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算，決定逆變器的輸出電壓、功率。交流器的輸出電流達到異常值，也同樣停止逆變器運轉(zhuǎn)。4）瞬時停電保護。（2）異步電動機的保護1）過載保護。對于恒速運轉(zhuǎn)中的過電流，也進行同樣的控制。X2接變頻器的FU接口，X3接變頻器的OL接口。偏差小時，P動作的作用減小。也就是使反饋量與日標(biāo)值相一致的一種通用控制方式。該傳感器的量程為0～，工作溫度為5℃～60 ℃，供電電源為28177。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?？筛鶕?jù)需要，停按不同電機對應(yīng)的啟停按鈕，. 自動運行由PLC分別控制某臺電機工頻和變頻繼電器，在條件成立時，進行增泵升壓和減泵降壓控制. 升壓控制：系統(tǒng)工作時，每臺水泵處于三種狀態(tài)之一，即工頻電網(wǎng)拖動狀態(tài)、供水管道內(nèi)水壓力為零，在控制系統(tǒng)作用下，變頻器開始運行，第一臺水泵M1，啟動且轉(zhuǎn)速逐漸升高，當(dāng)輸出壓力達到設(shè)定值，其供水量與用水量相平衡時，轉(zhuǎn)速才穩(wěn)定到某一定值，通過壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)水泵按設(shè)定速率加速到另一個穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。如果變頻器頻率偏低，即壓力過高，輸出的下限信號使PLC關(guān)閉KMKM2，開啟KM3，2水泵變頻起動?？梢远嗯_電機于不同的頻率工作，但一臺電機只能以一種頻率下工作。起動1，2泵：輸出的下限信號使PLC關(guān)閉KMKM2，開啟KM3，2水泵變頻起動。按下SB5,斷開KM5，在10個計數(shù)脈沖后起動M3在工頻電源下運行。兩部分互相獨立，又緊密相關(guān) MCGS組態(tài)軟件的整體結(jié)構(gòu)MCGS組態(tài)環(huán)境是生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。實時數(shù)據(jù)庫：是工程各個部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將MCGS工程的各個部分連接成有機的整體。 工程界面界面如圖所示。按照此步驟，設(shè)置其他數(shù)據(jù)對象。串口父設(shè)備用來設(shè)置通信參數(shù)和通信端口。點擊相應(yīng)的圖標(biāo)進行設(shè)置。老師淵博的學(xué)識，優(yōu)秀的師德，深厚的學(xué)術(shù)造詣和嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度使我受益匪淺。[6]否則就無法通信。 編輯界面 對象元件的選擇單擊繪圖工具箱中的（插入元件）圖標(biāo)，彈出對象元件庫管理對話框，： 對象元件庫管理如上所示。實時數(shù)據(jù)庫是MCGS工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。運行策略：本窗口主要完成工程運行流程的控制。 MCGS工程的五大部分 MCGS的工程組成主控窗口：是工程的主窗口或主框架。電機只能在一種頻率下運行，當(dāng)電機工頻/變頻同時打開時將發(fā)出警報且電機停止運行。(2)手動運行部分按下手動起動按鈕SB10，手動起動變頻器。） 程序說明（1）自動運行部分起動1泵按下起動按鈕，系統(tǒng)檢測采用那種運行模式。為了防止出現(xiàn)某臺電動機既接工頻電又接變頻電設(shè)計了電氣互鎖。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。如果PLC接到頻率下限信號，則執(zhí)行減泵程序，減少水泵的工作數(shù)量。 壓力傳感器的接線圖水泵：MM2選用40160(I)A型，M3選用40160(I)型。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。在該場合，為使P動作的振蕩衰減和系統(tǒng)穩(wěn)定，可用PD控制。 PID調(diào)節(jié)器僅用P動作控制，不能完全消除偏差。減速時產(chǎn)生的再生能量使主電路直流電壓上升，為了防止再生過電壓保護電路動作，在直流電壓下降之前要進行控制，抑制頻率下降，防止失速再生過電壓。動作頻繁時可以考慮減輕電動機負載、增加電動機及逆變器容量等。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)。逆變器輸出電流超過額定值，且持續(xù)流通達規(guī)定的時間以上，為了防止逆變器器件、線路等損壞要停止運轉(zhuǎn)。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”。 PLC的接線 PLC的接線圖Y0接KM0控制M1的變頻運行，Y1接KM1控制M1的工頻運行；Y2接KM2控制M2的變頻運行，Y3接KM3控制M2的工頻運行；Y4接KM4控制M3的變頻運行，Y5接KM5控制M3的工頻運行。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)2）功能強，性能價格比高3）硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強4）無觸點免配線，可靠性高，抗干擾能力強5）系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少6）維修工作量小，維修方便 7）體積小，能耗低。 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。熔斷器（FU）是電路中的一種簡單的短路保護裝置。這個頻率遠大于0Hz,具體數(shù)值與水泵特性及系統(tǒng)所使