【正文】 ...................................................... 27 PLC 程序流程圖 ................................................................................. 27 手動(dòng)運(yùn)行 ............................................................................................ 28 自動(dòng)運(yùn)行 ............................................................................................ 28 編程及介紹 .................................................................................................. 29 總程序的順序功能圖 ........................................................................ 29 自動(dòng)運(yùn)行 順序功能圖 ........................................................................ 30 手動(dòng)模式順序功能圖 ........................................................................ 31 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 2 系統(tǒng)程序梯形圖設(shè)計(jì) ........................................................................ 32 5 總結(jié) 與展望 ............................................................................................................ 33 致 謝 ........................................................................................................................ 34 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................... 35 附錄 A 系統(tǒng)硬件總圖 .............................................................................................. 36 附錄 B 系統(tǒng)梯形圖 .................................................................................................. 37 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 1 1 緒論 研究背景 在城市化進(jìn)程迅速的今天，城市的居住形式 主要是 生活小區(qū)，那么 小區(qū)供水系統(tǒng)的建設(shè) 就顯得尤為重要。供水的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、穩(wěn)定性直接影響到小區(qū)住戶(hù)的正常生活和工作。該系統(tǒng) 對(duì)變頻器內(nèi)置 PID模塊參數(shù)進(jìn)行預(yù)置，通 過(guò)壓力傳感器對(duì)水壓的反饋構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)； PID模塊根據(jù)用水量的變化調(diào)節(jié)水泵的輸出流量，實(shí)現(xiàn)恒壓供水，并達(dá)到有效節(jié)能的目的。因此，自來(lái)水廠(chǎng)通過(guò)水泵加壓后，必須恒壓供給每一個(gè)用戶(hù)。三是用變頻器進(jìn)行調(diào)速，用調(diào)節(jié)泵和固定泵的組合進(jìn)行恒壓供水，節(jié)能效果顯著，對(duì)每臺(tái)水泵進(jìn)行軟啟動(dòng)，啟動(dòng)電流可從零到電機(jī)額定電流，減少了啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊同時(shí)減少了啟動(dòng)慣性對(duì)設(shè)備的大慣量的轉(zhuǎn)速?zèng)_擊，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。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(shí)現(xiàn)，但其輸出接口限制了帶負(fù)載容量，同時(shí)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(chǎng)所。采用變頻調(diào)速，通過(guò)減少動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩，可以實(shí)現(xiàn)消除水錘效應(yīng)，減少了對(duì)水泵及管道系統(tǒng)所受的沖 擊，可大大延長(zhǎng)水泵及管道系統(tǒng)的壽命。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 4 2 系統(tǒng)的理論分析及方案的確定 調(diào)速方式的比較與選擇 供水系統(tǒng)的基本特性和工作點(diǎn)揚(yáng)程特性是 以供水系統(tǒng)管路中的閥門(mén)開(kāi)度不變?yōu)榍疤幔砻魉迷谀骋晦D(zhuǎn)速下?lián)P程 H與流量 Q之間的關(guān)系曲線(xiàn)，如圖 21所示。揚(yáng)程特 性曲線(xiàn)和管阻特性曲線(xiàn)的交點(diǎn)，稱(chēng)為供水系統(tǒng)的工作點(diǎn)，如圖 21中 交 點(diǎn)。即保持供水系統(tǒng)中某處壓力的恒定，也就保證了該處的供水能力和用水流量處于平衡狀態(tài)，恰到 好處地滿(mǎn)足了用戶(hù)所需的用水流量。因此，變頻調(diào)速是交流異步電機(jī)中一種比較合理和理想的調(diào)速方法，它被廣泛地應(yīng)用于對(duì)水泵電機(jī)的調(diào)速。其工作原理 是根據(jù)用戶(hù)用水量的變化自動(dòng)地調(diào)整水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使管網(wǎng)壓力始終保持恒定，當(dāng)用水量增大時(shí)電機(jī)加速，用水量減小時(shí)電機(jī)減速。 系統(tǒng)主要的設(shè)計(jì)任務(wù)是利用恒壓控制單元使變頻器控制一臺(tái)水泵或循環(huán)控制多臺(tái)水泵，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的恒定和水泵電機(jī)的軟啟動(dòng)以及變頻水泵與工頻水泵的切換，同時(shí)還要能對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。 系統(tǒng) 總體 框圖如下 ： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 8 變 頻 器P L C用戶(hù) 水 源壓 力 傳 感 器控 制信 號(hào)電 源K M 1 K M 3 K M 5 K M 0 K M 2 K M 41 2 3 M3 ～M3 ～M3 ～ 圖 22 系統(tǒng)總體框圖 從整體框圖中，我們可以看出系統(tǒng)由控制系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)檢測(cè)、人機(jī)界面、以及報(bào)警裝置等部分組成。 （ 2） 信號(hào)檢測(cè) 在系統(tǒng)控制過(guò)程中，需要檢測(cè)水壓信號(hào)反饋信息和系統(tǒng)報(bào)警信號(hào) 。變頻器的上、下限頻率信號(hào)及其持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短可作為 PLC進(jìn)行邏輯切換、起停泵的依據(jù) 。 增泵工作過(guò)程：假定增泵順序?yàn)?l、 3泵。如果在晚間用水不多時(shí)，當(dāng) 將最后一臺(tái)正在運(yùn)行的水泵置于低速運(yùn)行 。要增加實(shí)際供水壓力，正如前面所講的那樣，只能夠通過(guò)水泵機(jī)組切換，增加運(yùn)行機(jī)組數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。所謂延時(shí)判別，是指系統(tǒng)僅滿(mǎn)足頻率和壓力的判 別條件是不夠的，如果真的要進(jìn)行機(jī)組切換，切換所要求的頻率和壓力的判別條件必須成立并且能夠維持一段時(shí)間（比如 12分鐘），如果在這一段延時(shí)的時(shí)間內(nèi)切換條件仍然成立，則進(jìn)行實(shí)際的機(jī)組切換操作 ； 如果切換條件不能夠維持延時(shí)時(shí)間的要求，說(shuō)明判別條件的滿(mǎn)足只是暫時(shí)的，如果進(jìn)行機(jī)組切換將可能引起一系列多余的切換操作。因此，合理選擇 PLC，對(duì)于提高 PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要的作用。 (2)I/O 點(diǎn)數(shù)是基礎(chǔ)。 PLC 的順序掃描工作方式使它不能可靠地接收持久時(shí)間小于掃描周期的輸入信號(hào)。系統(tǒng)可靠性也是考慮的重要因素。實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘可用于對(duì)信息加注時(shí)間標(biāo)記，記錄 及其運(yùn)行時(shí)間或?qū)^(guò)程進(jìn)行時(shí)間控制?？刂破饎?dòng)和停止需要 2 個(gè)輸入點(diǎn)，變頻器極限頻率的檢測(cè)信號(hào)占用 PLC2 個(gè)輸入點(diǎn)，系統(tǒng)自動(dòng) /手動(dòng)起動(dòng)需 1 輸 入點(diǎn)，手動(dòng)控制電機(jī)的工頻 /變頻運(yùn)行需 6 個(gè)輸入點(diǎn)，控制系統(tǒng)停止運(yùn)行需 1 個(gè)輸入點(diǎn)，檢測(cè)電機(jī)是否過(guò)載需 3 個(gè)輸入點(diǎn)，共需 15 個(gè)輸入點(diǎn)。 水泵機(jī)組選型 工作水泵型號(hào)和臺(tái)數(shù)的選擇，應(yīng)根據(jù)逐時(shí)、逐日、逐季的用水量變化，要求的水壓，機(jī)組的效率和功率因素等 確定。 因此不可只從適應(yīng)水量的變化出發(fā)，使用數(shù)量較多的小泵。交 直 交變頻器是先將工頻交流電通過(guò)整流器整流成直流；再把直流電經(jīng)逆變器變成頻率可調(diào)的交流電。 (2)電動(dòng)機(jī)是直接在額定電壓、額定頻率下直接啟動(dòng)，還是軟啟動(dòng)。該變頻器采用先進(jìn)磁通矢量控制方式，實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)自動(dòng)調(diào)整功能，調(diào)速比可達(dá) 1： 120（ ～ 60Hz） ；可拆御風(fēng)扇和接線(xiàn)端子，維護(hù)方便；柔性 PWM，實(shí)現(xiàn)更低噪音運(yùn)行；內(nèi)置 RS485通信口，可插擴(kuò)展卡符合全世界主要通信標(biāo)準(zhǔn)； PID等各種功能適合各種應(yīng)用場(chǎng)合。但是， I動(dòng)作過(guò)強(qiáng)時(shí)，對(duì)快速變化偏差響應(yīng)遲緩。采用 PID控制較其它組合控制效果要好，河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 24 基本上能獲得無(wú)偏差、精度高和系統(tǒng)穩(wěn)定的控制過(guò)程。 此次使用硬件型控制形式。3V（ DC） 。如果是手動(dòng)運(yùn)行模式則進(jìn)行手動(dòng)操作，人們根據(jù)自己的需要操作相應(yīng)的按鈕 ，系統(tǒng)根據(jù)按鈕執(zhí)河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 28 行相應(yīng)操作。當(dāng)系統(tǒng)壓力不夠需要增加泵時(shí)，按下 SBn（ n=1,3,5） 按鈕，此時(shí)切斷電機(jī)變頻，同時(shí)啟動(dòng)電機(jī)工頻運(yùn)行 ,再起動(dòng)下一臺(tái)電機(jī) 。 當(dāng)用水量繼續(xù)增加，變頻器輸出頻率增加至工頻時(shí)，水壓仍低于設(shè)定值，由 PLC控制切換至工頻電網(wǎng)后恒速運(yùn)行 ； 同河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 29 時(shí)，使第二臺(tái)水泵 M2投入變頻器并變速運(yùn)行，系統(tǒng)恢復(fù)對(duì)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)，直到水壓達(dá)到 設(shè)定值為止。 當(dāng)變頻器的運(yùn)行頻率超出一個(gè)上限信號(hào)后， PLC 通過(guò)這個(gè)上限信號(hào)后將 1水泵由 變頻運(yùn)行轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行， KM1 斷開(kāi) KM0 吸合，同時(shí) KM3 吸合變頻起動(dòng)第 2水泵。順序功能圖如圖 44 所示。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 33 5 總結(jié) 與展望 本論文研究的是變頻恒壓供水系統(tǒng)。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 34 致 謝 大學(xué)本科的四年學(xué)習(xí)生活，在愉快而緊張中轉(zhuǎn)眼也要告以段落了。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 35 參考文獻(xiàn) [1] 周萬(wàn)珍 ,高鴻斌 (第一版 ).PLC 分析與 設(shè)計(jì)應(yīng)用 [M]. 北京 :北京 機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021 [2] 韓安榮 .通用變頻器及其應(yīng)用 (第二版 )[M].北京 :北京 機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021 [3] 姚厚偉 .變頻器供水系統(tǒng)中的應(yīng)用與節(jié)能 [M]. 北京：航空航天大學(xué)出版社 ,2021 [4] 厲無(wú)咎 .變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng) [M]. 北京：電子工業(yè)出版社 ,2021 [5] 張燕賓 .循環(huán)水系統(tǒng)的變頻調(diào)速 [M]. 北京 :北京 機(jī)械工業(yè)出版 社 ,2021 [6] 彭小紅 ,劉國(guó)東 .基于 PLC 的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì) [M]. 北京：人民郵電出版社 ,2021 [7] 常斗南 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工頻故障報(bào)警X0X1X2X3X4X5Y7COMCOMX6X7X10X11X12X13X14X15X16LNY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y10COM1FX2N32MRCOM2COM3RSTUVWSTFFUOLCSE10254FRA540 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 37 附錄 B 系統(tǒng)梯形圖 （ 1） 自動(dòng)運(yùn)行部分 起動(dòng) 1泵 按下起動(dòng)按鈕，系統(tǒng)檢測(cè)采用那種運(yùn)行模式。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說(shuō)明書(shū) 39