【正文】 ...................................................................................................................... 25 程序說明 ..................................................................................................................................................... 28 系統(tǒng)初始化 .................................................................................................................................... 28 IV 軟啟動(dòng)判斷及軟啟動(dòng)器啟動(dòng) ..................................................................................................... 31 工頻泵計(jì)時(shí) .................................................................................................................................... 34 工頻泵電機(jī)投入和切除選擇 ..................................................................................................... 34 變頻泵計(jì)時(shí) .................................................................................................................................... 35 變頻泵選擇 .................................................................................................................................... 37 夜間泵控制 .................................................................................................................................... 38 變頻泵超時(shí) .................................................................................................................................... 39 工頻泵故障 .................................................................................................................................... 40 電接點(diǎn)信號(hào) .................................................................................................................................. 40 變頻器的控制 .............................................................................................................................. 42 5 總結(jié) .......................................................................................................................................................................... 44 致 謝 ............................................................................................................................................................................ 45 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................................................................... 46 恒壓 變頻供水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 1 緒論 選題背景 用水供水一直以來都是人們生產(chǎn)，生活中不可或缺的部分，對(duì)于當(dāng)下社會(huì)能源的節(jié)約與利用率都是我們必須要考慮的問題，我國(guó)是一個(gè)水資源嚴(yán)重短缺的國(guó)家，長(zhǎng)久以來在高層建筑供水、市政供水、工業(yè)生產(chǎn)中的循環(huán)供水等這些方面的技術(shù)與世界先進(jìn)水平相比，差距不小，自動(dòng)化程度低，隨著我們國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的逐漸提高，以及住房制度改革的深入人心，對(duì)于住房的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了更高的要求。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題目： 恒壓變頻供水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 生： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 院： 電氣與信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 2021 年 6 月 10 日 I 恒壓變頻供水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 隨著時(shí)代的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，大家對(duì)于用水質(zhì)量的要求越來越高，而我國(guó)又是一個(gè)水資源嚴(yán)重短缺的國(guó)家，所以對(duì)于供水系統(tǒng)設(shè)備的先進(jìn)性、自動(dòng)化程度和性能的要求都越來越高。 關(guān)鍵詞 ：變頻調(diào)速，恒壓供水，變頻器， PLC IIDesign of Variable Frequency Constant Pressure Water Supply System ABSTRACT With the progress of the times and the development of the society,everyone for using the water quality requirements more and more high, furthermore China is a serious shortage of water resources in the country,so the water supply system equipment advanced, degree of automation and performance39。 選題依據(jù) 以往的水泵控制采用傳統(tǒng)的電力拖動(dòng)方式，水泵在工頻下恒速運(yùn)轉(zhuǎn)，通過調(diào)節(jié)閥門的開度 陜西科技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 2 實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的控制，這樣造成能源的浪費(fèi)和產(chǎn)生“水錘效應(yīng)”，對(duì)設(shè)備不利。由于我國(guó)在這方面的研究比外國(guó)遲所以目前還達(dá)不到特別理想的目標(biāo)，還需要我國(guó)技術(shù)人 員慢慢努力研究，使技術(shù)漸漸提高，逐步改變目前我國(guó)泵站的控制系統(tǒng)，使其效率提高。現(xiàn)對(duì)此供水基板做下基本的介紹，其中具有兩種模式，“變頻泵固定方式”和“變頻泵循環(huán)方式”它們的區(qū)別就是當(dāng)需要增加水泵時(shí)是加入一臺(tái)工頻泵，然后調(diào)節(jié)變頻泵的頻率使其達(dá)到要求；還是將前一臺(tái)變頻泵切換為工頻工作，再軟啟動(dòng)一臺(tái)泵來變頻使用 [2]。因此，恒壓變頻供水系統(tǒng)的各方面技術(shù)還有待進(jìn)一步改善，在改善的過程中應(yīng)該注意與生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合，使其更適應(yīng)現(xiàn)在的實(shí)際需求。恒壓變頻供水系統(tǒng)與過去的供水方式相比最大的區(qū)別就是可以實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)的無級(jí)調(diào)速，可以根據(jù)運(yùn)行的反饋數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制 參數(shù)達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)的目的。該系統(tǒng)是具有非線性、大慣性的特點(diǎn)，所以應(yīng)該運(yùn)用現(xiàn)代控制理論和 PID控制算法使得系統(tǒng)響應(yīng)速度快、穩(wěn)差小、超調(diào)量小。 控制方式的選擇 變頻恒壓供水系統(tǒng)一般是由變頻器、控制單元、壓力變送器、水泵機(jī)組和低壓電器組成，但是對(duì)于不同的設(shè)計(jì)要求有幾種控制方式可以選擇，該系統(tǒng)的任務(wù)是利用控制單元使變頻器控制多臺(tái)水泵機(jī)組的循 環(huán)啟停，以完成管網(wǎng)壓力的恒定，同時(shí)保證數(shù)據(jù)傳輸和監(jiān)控的實(shí)時(shí)性 [3]。 (4) 供水專用變頻調(diào)速設(shè)備 由于傳統(tǒng)的變頻器對(duì)于供水方面的功能不完整，許多廠商公司生產(chǎn)了一系列的專供水泵電機(jī)，供水方面使用的變頻器，比如施耐德公司的的 Altivar 58 泵切換卡； ABB公司 ACS 400、ACS 5 ACS 600 等產(chǎn)品；華為公司的 TD 2100。使用循環(huán)啟動(dòng)方式，如果第一次超過工頻則將第一臺(tái)經(jīng)過延時(shí)接入電網(wǎng)再用變頻器控制第 2 臺(tái)水泵調(diào)節(jié)水壓，依次順序啟動(dòng) 6臺(tái)水泵；如果夜間用水量低可以用 22 kw 的水泵減少能耗。傳送指令給變頻器，并帶動(dòng)接觸器運(yùn)作對(duì)水泵機(jī)組進(jìn)行控制；變頻器是直接控制水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速的裝置，接收到 PLC的控制信息，調(diào)節(jié)電源輸出頻率 改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。當(dāng)變頻器運(yùn)行到達(dá)工頻時(shí)， PLC會(huì)根據(jù)管網(wǎng)壓力需求判斷是否需要啟動(dòng)其他水泵電機(jī)，如需啟動(dòng)則經(jīng)過延時(shí)將這臺(tái) 陜西科技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 8 水泵切換為工頻工作，變頻器帶著下一臺(tái)水泵電機(jī)工作 [7]。然后 PFC 調(diào)節(jié)器和前述一樣自動(dòng)調(diào)整著 1號(hào)泵運(yùn)行速度 (頻率 )，使實(shí)際信號(hào)能跟隨給定信號(hào)。 系統(tǒng)水泵切換控制分析 循環(huán)軟啟功能的工作分析： (1) 當(dāng)電機(jī) 1 頻率到達(dá)電網(wǎng)工頻時(shí)，電機(jī)脫離傳動(dòng)單元，經(jīng)過一段時(shí)間延遲后，通過軟啟動(dòng)器接入電網(wǎng)運(yùn)行； (2) 電機(jī) 2 連接到傳動(dòng)單元。由于本系統(tǒng)需要控制 7臺(tái)水泵電機(jī)、 2 臺(tái)變頻器、 2臺(tái)軟啟動(dòng)器，所以需要擴(kuò)展模塊，本次選擇的擴(kuò)展模塊有一個(gè) 16 輸入 /輸出的 EM 223 擴(kuò)展模塊、 1個(gè) 16 輸入的 EM 221 擴(kuò)展模塊和一個(gè) 8輸入 /輸出的 EM 223 擴(kuò)展模塊，這幾個(gè)擴(kuò)展模塊的開關(guān)量輸入形式都為 +24V直流，輸出量形式為交流 220V繼電器輸出。 PID宏的接線如下： 圖 35 PID 宏控制接線圖 使用 PID宏進(jìn)行參數(shù)設(shè)置是在 PFC 宏的基礎(chǔ)上增加了 12 組參數(shù)和外部 1/外部 2 切換，具體可以參看下表： 恒壓 變頻供水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 表 32 PID 宏參數(shù)設(shè)置表 功能碼 名稱 設(shè)定值 單位 注釋 3201 監(jiān)控 1 參數(shù) 103 監(jiān)控輸出頻率 3202 監(jiān)控器 1 低限 48 Hz 監(jiān)控器 1 監(jiān)控高頻率 48Hz 3203 監(jiān)控器 1 高限 48 3204 監(jiān)控器 2 參數(shù) 103 監(jiān)控輸出頻率 3205 監(jiān)控器 2 低限 25 Hz 監(jiān)控器 2 監(jiān)控低頻率 25Hz 3206 監(jiān)控器 2 高限 25 1102 外部 1/外部 2 選擇 1 DI1 得電 =外部 1； DI1 失電 =外部 2 9902 應(yīng)用宏 6 PID 宏 1201 恒速選擇 9 DI DI4 定義 3 個(gè)恒速 1202 恒速 1 26 Hz 恒速 1（對(duì)應(yīng) 48Hz 時(shí)繼電器輸 出 2） 1203 恒速 2 45 Hz 恒速 2（對(duì)應(yīng) 25Hz 時(shí)繼電器輸出 3） 1402 繼電器輸出 2 8 輸出頻率超過 48Hz 接通 1403 繼電器輸出 3 11 輸出頻率小于 25Hz 接通 1407 繼電器 2 斷延時(shí) 20 s 26Hz 對(duì)應(yīng)的恒速時(shí)間 1409 繼電器 3 斷延時(shí) 20 s 45Hz 對(duì)應(yīng)的恒速時(shí)間 大致過程是樣的：由于恒速功能不能使用 PID控制或 PFC 控制，而外部 2 用到了 PID控制，所以必須在恒速時(shí)切換到外部 1。本系統(tǒng)利用 S7200 型 PLC及其擴(kuò)展模塊對(duì) 7 臺(tái)水泵電機(jī)進(jìn)行控制，使其可以完成 6 臺(tái)水泵電機(jī)的投切以及循環(huán)啟停，第 7 臺(tái)水泵電機(jī)在夜間模式時(shí)開啟。同理 3KM和 KM4KM 和 KM4 分別為 2 個(gè)軟啟動(dòng)器的控制線圈，控制軟啟動(dòng)器的工作。 流程 圖如圖 43 所示 ：