【正文】 mp generators. With general frequency converter realize for three phase pump generator soft start with frequency control,operation switch adopts the principle of”start first stop first”. The detection signal of pressure sensor of hydraulic pressure,via PLC with set value by carry out PID parison operation,so,control frequency and the export voltage of frequency converter,and then the rotational speed that changes pump generator e to change water supply quantity,eventually,it is nearby to maintain pipe pressure to stabilize when set value. The system has high reliability and high effectiveness, improve water quality, save manpower, with considerable economic and social benefits. Keywords: Variable frequency speedregulating， PLC， Constantpressure water supply ， Energy saving 長沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 III 目 錄 摘 要 ............................................................................................................ I ABSTRACT .................................................................................................. II 第 1 章 緒論 ............................................................................................ 1 課題的背景及目的 ................................................................................................. 1 變頻恒壓供水系統(tǒng)的國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r ............................................................ 1 PLC 概述 ................................................................................................................. 2 第 2 章 系統(tǒng)的理論分析及控制方案確定 ............................................... 4 課題任務(wù)理論分析 ................................................................................................ 4 課題介紹 ..................................................................................................... 4 變頻恒壓供水系統(tǒng)節(jié) 能原理 ..................................................................... 4 變頻恒壓供水系統(tǒng)控制方案的確定 .................................................................... 5 控制方案的比較和確定 ................................................... 錯誤 !未定義書簽。 ：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件） 。 作者簽名： 日 期： 長沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電 子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 長沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 注 意 事 項 （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） ：理工類設(shè)計（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。該系統(tǒng)具有高度的可靠性和實效性，提高了供水的質(zhì)量，節(jié)省了人力，具有可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。它采用了微機控制技術(shù)，電力電子技術(shù)和電機傳動調(diào)速技術(shù)實現(xiàn)了工業(yè)交流電動機的無極調(diào)速，具有高效率、寬范圍和高精度等特點。 目前國內(nèi)有不少公司都在做變頻恒壓供水的工程，大多采用國外的變頻器 控制水泵的轉(zhuǎn)速，水管的管網(wǎng)壓力的閉環(huán)調(diào)節(jié)及多臺水泵的循環(huán)控制，有的采用單片機及相應(yīng)的軟件予以實現(xiàn)；有的采用 PLC 及相應(yīng)軟件予以實現(xiàn)。早期的可編程序控制器，主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。 從上式可知，三相異步 電動機的調(diào)速方法有： (1) 改變電源頻率 (2) 改變電機極對數(shù) (3) 改變轉(zhuǎn)差率 改變電機極對數(shù)調(diào)速的方式控制簡單，投資省，節(jié)能效果顯著，效率高，但需要專門的變極電機，是有級調(diào)速，而且級差較大，即變速時轉(zhuǎn)速變化較大，轉(zhuǎn)矩變化也較大，因此只適用于特定轉(zhuǎn)速的生產(chǎn)機器。系統(tǒng)主要的任務(wù)是利用恒壓控制單元使變頻器控制一臺水泵或循環(huán)控制多臺水泵，實現(xiàn)管網(wǎng)水壓的恒定和水泵電機的 軟起動以及變頻水泵與工頻水泵的切換，同時還要能對運行數(shù)據(jù)進行傳輸和監(jiān)控。在硬件設(shè)計上，只需確定 PLC 的硬件配置和 I/O 的外部接線，當(dāng)控制要求發(fā)生改變時，可以方便地通過 PC 機來改變存貯器中的控制程序，所以現(xiàn)場調(diào)試方便。而且水泵與電機都有維修的時候，備用泵是必要的。水壓傳感器將 水壓轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏骰螂妷旱?信號 送給調(diào)節(jié)器。 大部分調(diào)節(jié)器用數(shù)字 量進行設(shè)定，也有的調(diào)節(jié)器以模擬量方式設(shè)定。 變頻恒壓供水系統(tǒng)的組成及原理圖 PLC 控制變頻恒壓供水系統(tǒng)主要有變頻器、可編程控制器、壓力變送器和 現(xiàn)場的水泵機組一起組成一個完整的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)， 該系統(tǒng)的控制流程圖如圖 所示： 從圖中可看 出，系統(tǒng)可分為：執(zhí)行機構(gòu)、信號檢測機構(gòu)、控制機構(gòu)三大部分，具體為： (1)執(zhí)行機構(gòu)：執(zhí)行機構(gòu)是由一組水泵組成，它們用于將水供入用戶管網(wǎng)，其中由一臺變頻泵和兩臺工頻泵構(gòu)成，變頻泵是由變頻調(diào)速器控制、可以進行變頻調(diào)整的水泵，用以根據(jù)用水量的變化改變電機的轉(zhuǎn)速，以維持管網(wǎng)的水壓恒定；工頻泵只運行于啟、停兩種工作狀態(tài)，用以在用水量很大（變頻泵達到工頻運行狀態(tài)都無法滿足用水要求時）的情況下投入工作。供水控制器是整個變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的核心。 變頻恒壓供水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖 ： P I D D / A變 頻 器接 觸器水 泵機 組管 道壓 力 變 送 器A / D給 定－管 網(wǎng) 壓 力P L C 圖 變頻恒壓供水系統(tǒng)框圖 恒壓供水系統(tǒng)通過安裝在用戶供水管道上的壓力變送器實時地測量參考點的水壓，檢測管網(wǎng)出水壓力，并將其轉(zhuǎn)換為 4— 20mA 的電信號 ，此檢測信號是實現(xiàn)恒壓供水的關(guān)鍵參數(shù)。當(dāng)用水量繼續(xù)下降，并且滿足減少水泵的條件時，將繼續(xù)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換，將另外一臺臺工頻泵 M3關(guān)掉 [7]。所以選擇 50HZ 和20HZ作為水泵機組切換的上下限頻率。 實際的機組切換判別條件如下： 加泵條件： upff? 2f dPSPP ??? 且延時判別成立 減泵條件： lowff? 2f dPSPP ??? 且延時判別成立 式中： UPf ： 上限頻率 LOWf ： 下限頻率 sP ： 設(shè)定壓力 fP ： 反饋壓力 長沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 11 第 3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 系統(tǒng)主要設(shè)備的選型 根據(jù)基于 PLC 的變頻恒壓供水系統(tǒng)的原理，系統(tǒng)的電氣控制總框圖如圖 所示： A / D 模 塊 可 編 程 控 制 器 ( P L C ) 通 訊 模 塊壓 力變 送 器故 障 、 狀 態(tài)等 量 輸 入報 警 、 控 制等 量 輸 出人 機 界 面上 位 機 、組 態(tài) 等變 頻 器水 泵 機 組軟 啟 動 、 自耦 變 壓 器 圖 系統(tǒng)的電氣控制總框圖 由以上系統(tǒng)電氣總框圖可以看出，系統(tǒng)所需要的主要硬件包括： (1)水泵機組、變頻器 (2)PLC 及擴張模塊 (3)壓力變送器及數(shù)顯儀 水泵機組的選型 水泵機組的選型基本原則，一是要確保 平穩(wěn)運行；二是要經(jīng)常處于高效區(qū)運行，以求取得較好的節(jié)能效果。選用 FXN2 32MR 主機一臺，加上一個模擬量輸入擴展模塊FXN2 4N，再擴展一個模擬量輸出擴展模塊 FXN2 2N。 圖 日本安川變頻器 CIMRP5A45P5 在電路中的接線圖 該產(chǎn)品可以和三菱 PLC 工作協(xié)調(diào)。 變頻器有 2個作用，一是作為電機的軟起動裝置，限制電動機的啟動電流；二是改變異步電動機的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)恒壓供水。 ，該傳感器將 0～ 1MPa 范圍的壓力對應(yīng)轉(zhuǎn)換成 0～ 10V 的電信號。 由圖 可見，采用常規(guī)的一控 三 方式，每臺電機水泵既可以變頻運行，又可以工頻運行。 SB9 沒有按下時時，系統(tǒng)處在自動運行狀態(tài)，合上自動開關(guān)后， 1泵電機通電，變頻器輸出頻率從 0 Hz 上升，同時 PID 調(diào)節(jié)程序?qū)⒔邮盏阶詨毫鞲衅鞯臉?biāo)準(zhǔn)信號，經(jīng)運算與給定壓力參數(shù)進行比較，將調(diào)節(jié)參數(shù)送給變頻器，如壓力不夠，則頻率上升到50 Hz，若 1泵還不能滿足要求則 1泵由變頻切換為工頻，對 2泵進行變頻，變頻器逐漸上升頻率至給定值，加泵依次類推；如用水量減小，從先啟的泵開始減速，同時根據(jù) PID 調(diào)節(jié)器給的調(diào)節(jié)參數(shù)使系統(tǒng)平穩(wěn)運行。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行控制 [5]。 2． 平波回路 在整流器整流后的 直流電壓中，含有電源 6 倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。 僅以控制電路 A 部分構(gòu)成控制電路時，無速度檢測電路，為開環(huán)控制。 (4)由于變頻恒壓調(diào)速直接從水源供水，減少了原有供水方式的二次污染， 大大降低水質(zhì)污染的可能性：眾所周知南方氣候炎熱潮濕細(xì)菌和微生物極易繁殖和滋生尤其是高位水箱很容易生紅蟲必須定期清洗改用變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備后只需一個低位水箱原來也有將水質(zhì)污染降到最低限度。 在自動運行模式中，如果 PLC 接到頻率上限信號，則執(zhí)行增泵程序，增加水泵的 長沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 24 工作數(shù)量。該方式僅供自動故障時使用。當(dāng)最后一臺水泵 M3投人運行，變頻器輸出頻率達到工頻，壓力仍未達到設(shè)定值時，控制系統(tǒng)就會發(fā)出故障報警。 長沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 26 圖 下限信號 2泵啟動程序 如圖 所示，輸出的下限信號使 PLC 關(guān)閉 KM KM2，開啟 KM3， 2水泵變頻起