【正文】 于不同的供水領域，所以為了保證系統(tǒng)安全、可靠、平穩(wěn)的運行，防止因電機過載、變頻器報警、電網(wǎng)過大波動、供水水源中斷、出水超壓、泵站內(nèi)溢水等等造成的故障，因此系統(tǒng)必須要對各種報警量進行監(jiān)測，由PLC判斷報警類別，進行顯示和保護動作控制，以免造成不必要的損失。變頻器跟蹤供水控制器送來的控制信號改變調(diào)速泵的運行頻率，完成對調(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，對供水量進行定量的補充。由于變頻器內(nèi)部自帶的PID調(diào)節(jié)器采用了優(yōu)化算法，所以使水壓的調(diào)節(jié)十分平滑，穩(wěn)定。由于帶模擬量輸入，輸出接口的可編程控制器價格很高，這無形中就增加了供水設備的成本。電路的可靠性和抗干擾能力都不太好。 課題研究的對象 供水流程簡圖此次設計研究的對象是一棟樓房的供水系統(tǒng)。(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)。第2章 總體方案論證與設計 變頻恒壓供水系統(tǒng)隨著變頻技術的發(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，廣泛應用于多層住宅小區(qū)及高層建筑的生活、消防供水中。可以看出，目前在國內(nèi)外變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng)的研究設計中，對于能適應不同的用水場合，結合現(xiàn)代控制技術、網(wǎng)絡和通訊技術同時兼顧系統(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。即1968年，丹麥的丹佛斯公司發(fā)明并首家生產(chǎn)變頻器(丹佛斯是傳動產(chǎn)品全球五大核心供應商之一)后，隨著變頻技術的發(fā)展和變頻恒壓供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性以及自動化程度高等方面的優(yōu)點以及顯著的節(jié)能效果被大家發(fā)現(xiàn)和認可后，國外許多生產(chǎn)變頻器的廠家開始重視并推出具有恒壓供水功能的變頻器，像瑞典、瑞士的ABB集團推出了HVAC變頻技術，法國的施耐德公司就推出了恒壓供水基板，備有“變頻泵固定方式”，“變頻泵循壞方式”兩種模式。因此，研究提水系統(tǒng)的能量模型，找出能夠節(jié)能的控制策略方法，這里大有潛力可挖，是減少能耗，保障供水的一個很有意義的工作。隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，水對人民生活與工業(yè)生產(chǎn)的影響日益加強，人民對供水的質(zhì)量和供水系統(tǒng)可靠性的要求不斷提高。而變頻調(diào)速式中的調(diào)速裝置占地面積僅為幾平米。這種方式的節(jié)能效果是最佳的，但由于最不利點一般距離水泵較遠，壓力信號的傳輸在實際應用中受到諸多限制，因此工程中很少采用。這種方式適用于管路的阻力損失在水泵揚程中所占比例較小，整個給水系統(tǒng)的壓力可以看作是恒定的，但這種控制方式若在供水面積較大的居住區(qū)中應用時，由于管路能耗較大，在低峰用水時，最不利點的流出水頭高于設計值，故水泵出口恒壓控制方式不能得到最佳的節(jié)能效果。水箱的水位監(jiān)控裝置也容易損壞，這樣系統(tǒng)的開、停，將完全由人工操作，使系統(tǒng)的供水質(zhì)量下降能耗增加。但這種供水方式基建設備投資最大，占地面積也最大。這種系統(tǒng)形式簡單、造價最低，但耗電、耗水嚴重，水壓不穩(wěn)，供水質(zhì)量極差。 長沙學院畢業(yè)設計(論文)  基于PLC的住宅小區(qū)變頻恒壓供水控制系統(tǒng)設計畢業(yè)論文目 錄摘 要 IABSTRACT II第1章 緒論 1 城市供水系統(tǒng)介紹 1 一臺恒速泵直接供水系統(tǒng) 1 恒速泵+水塔的供水方式 1 射水泵+水箱的供水方式 2 恒速泵+高位水箱供水方式 2 恒速泵+氣壓罐供水方式 2 變頻調(diào)速供水方式 2 變頻恒壓供水產(chǎn)生的背景和意義 4 國內(nèi)外研究情況 4第2章 總體方案論證與設計 6 變頻恒壓供水系統(tǒng) 6 課題研究的對象 7 變頻恒壓供水控制方式的選擇 7 邏輯電子電路控制方式 7 單片機微機電路控制方式 8 帶PID回路調(diào)節(jié)器與PLC的控制方式 8 新型變頻調(diào)速供水設備 8第3章 系統(tǒng)的硬件設計 10 變頻恒壓供水系統(tǒng)的構成及工作原理 10 系統(tǒng)的構成 10 工作原理 12 變頻恒壓供水系統(tǒng)加減水泵的條件分析 12 主電路設計 14 可編程控制器 15 PLC簡介 15 PLC的特點 16 PLC輸入輸出端子分配表 17 PLC的接線圖 18 變頻器 19 變頻器的構成 19 變頻器的特點 22 變頻器的選型與接線 23 PID調(diào)節(jié)器 23 壓力傳感器接線圖 25 元器件選擇 25 控制面板正面效果圖和安裝接線圖 27 電控柜安裝接線圖 29第4章 系統(tǒng)的軟件設計 30 PLC控制 30 手動運行 31 自動運行 31 編程及介紹 32 自動運行 32 手動部分 33 公共部分 34第5章 系統(tǒng)的模擬運行結果及分析 37 程序調(diào)試 37 自動部分調(diào)試 37 自動部分調(diào)試 37結 論 38參考文獻 39附 錄 40致 謝 41III 長沙學院畢業(yè)設計(論文) 第1章 緒論 城市供水系統(tǒng)介紹眾所周知，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)供水等方面技術一直比較落后，自動化程度低。這種供水方式，水泵整日不停運轉(zhuǎn)，有的可能在夜間用水低谷時段停止運行。供水壓力比較穩(wěn)定。一些動物甚至人都可能進入水箱污染水質(zhì)。(1)出口恒壓控制水泵出口恒壓控制是將壓力傳感器安裝在水泵出口處，使系統(tǒng)在運行過程中水泵出口水壓恒定。使系統(tǒng)在運行過程中保持最不利點的壓力恒定。同時由于氣壓罐體積大，占地面積一般為幾十平米。由此可見，變頻調(diào)速式供水系統(tǒng)具有節(jié)約能源、節(jié)省鋼材、節(jié)省占地、節(jié)省投資、調(diào)節(jié)能力大、運行穩(wěn)定可靠的優(yōu)勢，具有廣闊的應用前景和明顯的經(jīng)濟效益與社會效益。造成不必要的能量浪費。從查閱的資料的情況來看，國外的恒壓供水工程在設計時都采用一臺變頻器只帶一臺水泵機組的方式，幾乎沒有用一臺變頻器拖動多臺水泵機組運行的情況，因而投資成本高。該變頻器將壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)與循環(huán)邏輯控制功能集成在變頻器內(nèi)部實現(xiàn)，但其輸出接口限制了帶負載容量，同時操作不方便且不具有數(shù)據(jù)通信功能，因此只適用于小容量，控制要求不高的供水場所。以變頻器為核心結合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、維修方便和低成本低能耗等諸多特點。同時用于水泵轉(zhuǎn)速控制的變頻器也存在一定的滯后效應。(7)當出現(xiàn)意外的情況(如突然停水、斷電、泵、變頻器或軟啟動器故障等)時，系統(tǒng)能根據(jù)泵及變頻器或軟啟動器的狀態(tài)，電網(wǎng)狀況及水源水位，管網(wǎng)壓力等工況點自動進。 單片機微機電路控制方式這類控制電路優(yōu)于邏輯電路，但在應付不同管網(wǎng)、不同供水情況時，調(diào)試較麻煩；追加功能時往往要對電路進行修改，不靈活也不方便。既要有模擬量輸入接口，又要有模擬量輸出接口。由于PID運算在變頻器內(nèi)部，這就省去了對可編程控制器存貯容量的要求和對PID算法的編程，而且PID參數(shù)的在線調(diào)試非常容易，這不僅降低了生產(chǎn)成本，而且大大提高了生產(chǎn)效率。恒速泵:水泵運行只在工頻狀態(tài)，速度恒定。②變頻器:它是對水泵進行轉(zhuǎn)速控制的單元。(6)報警裝置作為一個控制系統(tǒng)，報警是必不可少的重要組成部分。此時PID會繼續(xù)通過由遠傳壓力表送來的檢測信號進行分析、計算、判斷，進一步控制變頻器的運行頻率，使管壓保持在壓力設定值的上、下限偏差范圍之內(nèi)。當供水壓力大于預置值時，變頻器輸出頻率降低，水泵速度下降，當變頻器的輸出頻率達到下限，并穩(wěn)定運行一段時間后，把變頻器控制的水泵停機，如果供水壓力仍大于預置值，則將下一臺水泵由工頻運行切換到變頻器調(diào)速運行，并繼續(xù)減泵工作過程。當變頻器的輸出頻率己經(jīng)到達50Hz時，即使實際供水壓力仍然低于設定壓力，也不能夠再增加變頻器的輸出頻率了。在實際應用中，應當在確實需要機組進行切換的時候才進行機組的切換。 可編程控制器 PLC簡介可編程控制器是60年代末在繼電器系統(tǒng)上發(fā)展起來的，當時稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC[4]。現(xiàn)在的PLC已不只是開關量控制，其功能遠遠超出了順序控制、邏輯控制的范圍,具備了模擬量控制、過程控制以及遠程通信等強大功能。(3）硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強。對于需要更精密速度或快速響應的場合，運算還應包含由變頻器主電路和傳動系統(tǒng)檢測出來的信號和保護電路信號，即防止因變頻器主電路的過電壓、過電流引起的損失外，還應保護異步電動機及傳動系統(tǒng)等。[5]韓安榮. ，1999: 1535[6]王兆安，黃俊. 電力電子技術第四版. 機械工業(yè)出版社，：4366裝置容量小時，如果電源和主電路的構成器件有余量，可以省去電感采用簡單的平波回路?？刂齐娐分饕ǎ?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。(2）過載保護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)。但為了確保人身安全，需要轉(zhuǎn)設漏電斷路器。 (2）防止失速再生過電壓減速時產(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。頻率檢測的上/下限信號分別通過FU和OL輸出至PLC的X15與X16輸入端作為PLC增泵減泵控制信號?？刂茖ο蠛蟹e分元件的負載場合，僅P動作控制，有時由于此積分元件的作用，系統(tǒng)發(fā)生振蕩。也就是使反饋量與日標值相一致的一種通用控制方式。傳感器由敏感芯體和信號調(diào)理電路組成，當壓力作用于傳感器時，敏感芯體內(nèi)硅片上的惠斯登電橋的輸出電壓發(fā)生變化，信號調(diào)理電路將輸出的電壓信號作放大處理，同時進行溫度補償、非線性補償，使傳感器的電性能滿足技術指標的要求?？蛇x用規(guī)格其型號為JR16—20/3D，額定電流20A，整定電流為15A。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。 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，當輸出壓力達到設定值，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)水泵按設定速率加速到另一個穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。起動1，2，3泵：再次接收到變頻器上限信號，則KM1斷開KM2吸合，第2水泵由變頻轉(zhuǎn)為工頻運行，3水泵變頻起動。 公共部分 當熱繼電器斷開系統(tǒng)報警指示燈亮。再次按下FU接通的按鈕接收到變頻器上限信號，則KM2斷開KM3吸合，第2水泵由變頻轉(zhuǎn)為工頻運行，3水泵變頻起動，至此水泵1，2，3全部啟動。因?qū)崿F(xiàn)了恒壓自動控制，不需要操作人員頻繁操作，節(jié)省了人力，提高了供水質(zhì)量，減輕了勞動強度，可實現(xiàn)無人值班，節(jié)約管理費用。**教授一絲不茍的作風，嚴謹求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，不僅授我以文，而且教我做人，給以終生受益無窮之道。8）根據(jù)實際設計內(nèi)容提交一篇合乎規(guī)范的畢業(yè)設計報告。~（第9周）設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~（第10~11周）撰寫畢業(yè)設計報告，準備答辯~畢業(yè)設計答辯主要參考資料[1] 林春方主編,可編程控制器原理及其應用, 上海交通大學出版社, [2] 三菱公司編寫,FX2N系列中文編程手冊,[3] 韓安榮主編,1999[4] 李華德主編,[5] 鐘肇新等, 可編程控制器原理及應用. 廣州：華南理工大學出版社，2008[6] 皮壯行等,:機械工業(yè)出版社,2002[7] . 變頻器世界, [8] 厲無咎、 [9] 姜興忠，[10] ，1999教研室意見簽名：年 月 日系(部)主管領導意見簽名：年 月 日注：本任務書一式三份，由指導教師填寫，經(jīng)教研室審批后一份下達給學生，一份由指導教師保留，一份交系部存檔。用水少而供水多，則供水壓力大。而在用水低峰期，水的供給量常常高于需求量，出現(xiàn)水壓升高供過于求的情況，此時會造成能量的浪費，同時還有可能造成水管爆裂和用水設備的損壞。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。~（第6周）完成硬件電路設計，開始設計梯形圖程序，第五周結束提交《中期檢查報告》。指導教師： ** 2011 年 1 月 12 日教研室意見教研室主任： 年 月 日說明：開題報告作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一，此報告應在指導師指導下，由學生填寫，將作為畢業(yè)設計（論文）成績考查的重要依據(jù)，經(jīng)指導師審查后簽署意見生效。 指導教師對該生前期研究工作的評價該生設計態(tài)度認真，總體上也做了大量工作。主要問題回答簡明準確50合　　　計100答辯平均得分：答辯小組長簽名：答辯評分分值：答辯成績：A＝答辯評分35％＝指導教師評分分值：指導教師評定成績：B＝指導教師評分50％＝評閱教師評分分值：評閱教師評定成績：C＝評閱教師評分15％＝最終評定成績分數(shù)：　　　　　　　　　　　　　等級：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　教學系主任簽名：