【正文】 梯形圖 (LAD)語言最接近于繼電器接觸器控制系統(tǒng)中的電氣控制原理圖，是應用最多的一種編程語言，與計算機語言相比，梯形圖可以看作是 PLC 的高級語言，幾乎不用去考慮系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)原理和硬件邏輯，因此，它很容易被一般的電氣工程設計和運行維護人員所接受，是初學者理想的編程工具。判斷需啟動新水泵的標準是變頻器的輸出頻率達到設定的上限值。 (2) 在用水量小的情況下，如果一臺水泵連續(xù)運行時間超過 3h，則要切換下一臺水泵，即系統(tǒng)具有“倒泵功能”，避免某一臺水泵工作時間過長。對變頻器頻率進行復位是只提供一個干觸發(fā)點信號，本系統(tǒng)通過一個中間繼電器 KA的觸點對變頻器進行復頻控制。同樣從工頻轉(zhuǎn)為變頻時，也必須先將工頻接觸器斷開，才允許接通變頻器輸出端接觸器，所以 KM1和 KM KM3 和 KM KM5和 KM6 絕對不能同時動作，相互之間必須設計可靠的互鎖。 壓力變送器的選型 壓力變送器用于檢測管網(wǎng)中的水壓，常裝設在泵站的出水口，壓力傳感器和壓力變送器是將水管中的水壓變化轉(zhuǎn)變?yōu)?1~5V 或 4~20mA 的模擬量信號，作為模擬輸入模塊 (A/D 模塊 )的輸入，在選擇時，為了防止傳輸過程中的干擾與損耗，我們采用 4~20mA 輸出壓力變送器。根據(jù)控制功能不同，通用變頻器可分為三種類型：普通功能型 U/f 控制變頻器、具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型 U/f 控制變頻器以及矢量控制高功能型變頻器。 5. 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，防止了很多傳染疾病。其實，在實際應用中，變頻器的輸出頻率是不可能降到 0HZ。由于本系統(tǒng)能適用于不同的供水領(lǐng)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、供水水源中斷造成故障，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。同時由于PLC 的抗干擾能力強、可靠性高，因此系統(tǒng)的可靠性大大提高。由上述關(guān)系有，水泵的輸出功率 P 與轉(zhuǎn)速 n三次方成正比，即： 1P kHQ? （ ） 2n kQ? （ ） 23H kQ? () 3P kn? () 式中 k、 k k k3 為比例常數(shù)。因此，管阻特性所反映的是揚程與供水流量 Qc 之間的關(guān)系 H=f(Qc)。 P1/ P2= (n1/n2)3 （其中 Q代表流量； H 代表揚程（水壓）； P代表 軸功率； n 代表轉(zhuǎn)速），當流量減小，水泵轉(zhuǎn)速下降，其電機輸出功率則大幅度下降。 S7 系列是傳統(tǒng)意義的 PLC， S7200 屬于小型 PLC，在 1998 年升級為第二代產(chǎn)品， 20xx 年升級為第三代產(chǎn)品，其特點如下 [6]： (1) 功能強大。 ” PLC 的發(fā)展和應用 世界上公認的第一臺 PLC是 1969 年美國數(shù)字設備公司 (DEC)研制的。首先恒壓變頻供水保證出水壓力不變，根據(jù)用水量大小進行變頻供水，既節(jié)約電能，又保證水泵軟啟動（對電網(wǎng)電壓沖擊不大），延長了水泵壽命。組態(tài)軟件應該能支持各種工控設備和常見的通信協(xié)議，并且通常應提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡功能。 洛陽理工學院 課程答辯 （論文） IV ............................................. 錯誤 !未定義書簽。s living standard is rising to the application of new technologies and advanced equipment, the design of water supply to new development opportunities, the current planning of residential buildings tend to be more userfriendly multilevel residential portfolio, it is no longer just to chase facade and flat appearance and reasonable, but the pursuit of smooth layout and design and implement peoplecentered concept of space, especially in the tide of market economy, and strive to maximize the land use efficiency. The constant pressure water supply is the amount of water in the water supply work changes, the outlet pressure to maintain a constant water supply. The water pressure value is determined on the basis of user needs, anic bination of the inverter, the PID regulator, sensors, microcontrollers and other devices, constitute the control system adjust the pump output flow, constant pressure water supply. Keywords: constant frequency of water supply, microcontroller, constant pressure water supply, automatic control 英文題目 洛陽理工學院 課程答辯 （論文） III 目 錄 前 言 ....................................................................................................... 1 第 1 章 ....................................................................................... 2 ........................................................................................ 3 ............................................. 錯誤 !未定義書簽。 (4) 液力耦合器和電池滑差離合器調(diào)速的供水方式易漏油，發(fā)熱需冷卻，效率低，改造麻煩，只能是一對一驅(qū)動，需經(jīng)常檢修；優(yōu)點是價格低廉，結(jié)構(gòu)簡單明了，維修方 便。目前有許多工控組態(tài)軟件。 變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)其節(jié)能、安全、供水高品質(zhì)等優(yōu)點，在供水 行業(yè) 得到了廣泛應用。這個時期可編程控制器發(fā)展的特點是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。 從上式可知，三相異步電動機的調(diào)速方法有： (l) 改變電源頻率 (2) 改變電機極對數(shù) (3) 改變轉(zhuǎn)差率 由交流感應電動機轉(zhuǎn)速公式 n=60f 1/p*(1s) （式中 n— 電機轉(zhuǎn)速 。 變 頻恒壓 供水 系統(tǒng)的節(jié)能原理 恒壓供水指的是主管出口壓力恒定的供水方式。其實質(zhì)是通過改變水路中的阻力大小來改變流量，因此，管阻將隨閥門開度的改變而改變，但揚程特性不變。它雖然微化了電路結(jié)構(gòu)，降低了設 備成本，但在壓力設定和壓力反饋值的顯示方面比較麻煩，無法自動實現(xiàn)不同時段的不同恒壓要求，在調(diào)試時， PID 調(diào)節(jié)參數(shù)尋優(yōu)困難，調(diào)節(jié)范圍小，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、動態(tài)性能不易保證。信號有效時，控制 用 戶M壓 力 變 送 器變 頻 器P L C( 含 P I D )液 位 變 送 器水 池水 泵 機 組管 網(wǎng) 壓 力 信 號報 警 信 號水 池 水 位 信 號 圖 系統(tǒng)要 對系統(tǒng)實施保護控制，以防止水泵空抽而損壞電機和水泵。 (3) 當用水量繼續(xù)增加，變頻器的輸出頻率達到上限頻率 50Hz 時，若此時用戶管網(wǎng)的實際壓力還未達到設定壓力，并且滿足增加水泵的條件 (在下節(jié)有詳細闡述 )時，在變頻循環(huán)式的控制方式下，系統(tǒng)將在 PLC 的控制下自動投入水泵 M2(變 速運行 )，同時變頻泵M1 做工頻運行，系統(tǒng)恢復對水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)，直到水壓達到設定值為止。這樣的工作狀態(tài)既無法提供穩(wěn)定可靠的供水壓力，也使得機組由于相互切換頻繁而增大磨損，減少運行壽命。 根據(jù)控制系統(tǒng)實際所需端子數(shù)目，考慮 PLC 端子數(shù)目要有一定的預留量，因此選用的 S7200 型 PLC 的主模塊為 CPU226，其開關(guān)量輸出為 16 點，輸出形式為 AC220V 繼電器輸出 ； 開關(guān)量輸入 CPU226 為 24點，輸入形式為 +24V 直流輸入。要使泵組常處于高效區(qū)運行，則所選用的泵型必須與系統(tǒng)用水量的變化幅度相匹配。 本系統(tǒng)采用三泵循環(huán)變頻運行方式，即 3 臺水泵中只有 1臺水泵在變頻器控制下作變速運行，其余水泵 在工頻下 做恒速運行 ， 在用水量小的情況下，如果變頻泵連續(xù)運行時間超過 3h，則 要切換下一臺水泵，即系統(tǒng)具有“倒泵功能”，避免某一臺水泵工作時間過長。 計算機控制技術(shù)課程答辯論文 21 NL 1L 2L 3F U變 頻 器Q S 1RSTU VWQ S 2K M 2F R 1K M 1M 13 ~K M 3M 23 ~K M 5M 33 ~K M 4F R 2Q S 3 Q S 4K M 6F R 3 圖 變頻恒壓供水系統(tǒng)主電路圖 系統(tǒng)控制電路分析及其設計 系統(tǒng)實現(xiàn)恒壓供水的主體控制設備是 PLC，控制電路的合理性，程序的可靠性 直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的運行性能。 輸出 1水泵工頻運 行信號， 輸出 1水泵變頻運行信號，當 輸出 1 時， KM1 線圈得電， 1水泵工頻運行指示燈 HL1 點亮，同時 KM1 的常閉觸點斷開，實現(xiàn) KM KM2 的電氣互鎖。 本變頻恒壓供水系統(tǒng)有 11 個數(shù)字量輸出信號和 1 個模擬量輸出信號。利用定時器中 斷功能實現(xiàn) PID 控制的定時采樣及輸出控制。 (2) 增、減泵判斷和相應操作程序 當 PID調(diào)解結(jié)果大于等于變頻運行上限頻率（或小于等于變頻運行下限頻率）且水泵。 (3) 程序的結(jié)構(gòu)及程序功能的實現(xiàn) 由于模擬量單元及 PID 調(diào)節(jié)都需要編制初始化及中斷程序，本程序可分為三部分：主程序、子程序和中斷程序。 本變頻恒壓供水系統(tǒng)有五個輸入量，其中包括 4個數(shù)字量和 1個模擬量。 （ 2）自動控制：在正常情況下變頻恒壓供水系統(tǒng)工作在自動狀態(tài)下。為提高變頻器的功率因數(shù)，必須接電抗器。 系統(tǒng)主電路分析及其設計 基于 PLC 的變頻恒壓供水系統(tǒng)主電路圖如圖 所示 ：三臺電 機分別為 M M M3，它們分別帶動水泵 3。另外選擇西門子的 變頻器可以通過 RS485 通信協(xié)議和接口直接與西門子 PLC 相連，更便于設備之間的通信。 SIEMENS 公司的 PLC 具有可靠性高，可擴展性好，又有較豐富的通信指令，且通信協(xié)議簡單等優(yōu)點； PLC 可以上接工控計算機，對自動控制系統(tǒng)進行監(jiān)測控 制。在極端的情況下，運行機組增加后，實際供水壓力超過設定供水壓力，而新增加的機組在變頻器的下限頻率運行，此時又滿足了機組切換的停機條件，需要將一個在工頻狀態(tài)下運行的機組停掉。 (2) 當用水量增加水壓減小時，壓力變送器反饋的水壓信號減小，偏差變大， PLC 的輸出信號變大，變頻器的輸出頻率變大，所以水泵的轉(zhuǎn)速增大，供水量增大，最終水泵的轉(zhuǎn)速達到另一個新的穩(wěn)定值。此信號是模擬信號，讀入 PLC 時，需進行 A/D 轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)主要的任務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。 在供水系統(tǒng)中，通常以流量為控制目的，常用的控制方法為閥門控制法和轉(zhuǎn)速控制法。但是，單一地調(diào)節(jié)電源頻率，將導致電機運行性能惡化。硬件設備選型、 PLC 選型，估算所需 I/O 點數(shù)，進行 I/O 模塊選型，繪制系統(tǒng)硬件連接圖：包括系統(tǒng)硬件配置圖、 I/O 連接圖，分配 I/O 點數(shù)，列出 I/O分配表，熟練使用相關(guān)軟件，設計梯形圖控制程序，對程序進行調(diào)試和修改并設計監(jiān)控系統(tǒng)。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設計、模擬量運算、 PID 功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。單元水箱和單元增壓泵實際上是一個整 體，我們稱之為單元增壓器。工控組態(tài)軟件的出現(xiàn)，使得大型工業(yè)控制系統(tǒng)的組態(tài)編程變得十分得簡單、容易，工程設計人員不用再設計那些復雜的應用程序（如 I/O driver 等）。 (2) 氣壓罐供水具有體積小、技術(shù)簡單、