【正文】 輸出具有電子短路保護(hù)功能。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)輸入元件，僅要求提供開關(guān)觸點(diǎn)即可。 SIMATIC S7300產(chǎn)品介紹 S7300（見圖）由多種模塊部件組成，包括導(dǎo)軌（ Rack）、電源模塊（ PS）、 CPU 模塊、接口模塊（ IM）、輸入輸出模塊（ SM）。這個(gè)結(jié)果在程序執(zhí)行期間可能發(fā)生變化，但在整個(gè)程序未執(zhí)行完畢之前不會(huì)到輸出端口。先完成輸入處理，其次完成與其他外設(shè)的通信處理，再次進(jìn)行時(shí)鐘、特殊寄存器更新。 PLC 的運(yùn)動(dòng)控制功能廣泛用于各種機(jī)械，例如金屬切削機(jī)床、金屬成型機(jī)械、裝配機(jī)械、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。輸出印象寄存器有輸出點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的觸發(fā) 遼寧科技 大學(xué)本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 17 頁(yè) 器組成，輸出接口電路將其由弱電控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)需要的強(qiáng)電信號(hào)輸出，以驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器、指示燈等被控執(zhí)行元件。系統(tǒng)程序的好壞，很大程度上決定了 PLC 的性能，其內(nèi)容主要包括三部分。另外為了提高操作性能，它還有多種人機(jī)對(duì)話的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控 制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的生產(chǎn)過(guò)程。在現(xiàn)場(chǎng)控制中，要求管網(wǎng)壓力不得低于 3H ，在此范圍內(nèi)調(diào)節(jié)系統(tǒng)供水流量。在這種方式下 2KM 是必不可少的，它和 3KM 之間的聯(lián)鎖可以防止變頻器的輸出端接到工頻電網(wǎng)上。 的工作狀態(tài)，提供保護(hù)功能 變頻器外圍設(shè)備的種類與用途 ① —電源變壓器 T ② —電源側(cè)斷路器 QF ③ —電磁接觸器 1KM ④ —無(wú)線電噪聲濾波器 FIL ⑤ —電源側(cè)交流電抗器 1ACL、 2ACL ⑥ —制動(dòng)電阻 R ⑦ —電動(dòng)機(jī)側(cè)電磁接觸器 2KM ⑧ — I 頻電網(wǎng)切換用接觸器 3KM ⑤ ? —電動(dòng)機(jī)側(cè)交流電抗 器 2ACL 變頻器的外圍設(shè)備及其選擇 （ 1）電源變壓器 T 電源變壓器用于將高壓電源變換到通用變頻器所需的電壓等級(jí)，考慮到變頻器的輸入電流有一定量的高次諧波，使電源側(cè)的功率因數(shù)降低，加上變頻器運(yùn)行效率的影響，變壓器的容量按如下式考慮 頻器的輸變出功率 變壓器的容量（ KVA） = 遼寧科技 大學(xué)本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 8 頁(yè) 變頻器輸入功率因數(shù) X 變頻器效率 其中變頻器的功率因數(shù)在有輸入交流電抗器 1ACL 時(shí)取 ~,無(wú)輸 入電抗器 1ACL 時(shí)則取 ~。具體而言，論文包括以下內(nèi)容： 1)論文在對(duì)課題進(jìn)行分析和研究的基礎(chǔ)上，提出了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和思路，確定論文主要的研究?jī)?nèi)容和研究方法； 2)分析了變頻恒壓供水系統(tǒng)節(jié)能的原理 ，給出了恒壓供水的理論模型及近似的數(shù)學(xué)模型；確定變頻恒壓供水系統(tǒng)的控制方案，給出了變頻恒壓供水的控制流程及工作原理；最后分析了在變頻恒壓供水中，水泵切換的條件。 3)多變性：變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)要具有廣泛的通用性，面向各種各樣的供水系統(tǒng)，而不同的供水系統(tǒng)管網(wǎng)結(jié)構(gòu)、用水量和揚(yáng)程等方面存在著較大的差異，因此其控制對(duì)象的模型具有很強(qiáng)的多變性。目前這類調(diào)速多采用變頻變壓 (VVVF)的矢量控制方式 ，正在發(fā)展的調(diào)速方式是直接轉(zhuǎn)矩控制的變頻調(diào)速。矢量控制方法的提出具有劃時(shí)代的意義。從查閱的資料的情況來(lái)看，國(guó)外的恒壓供水工程在設(shè)計(jì)時(shí)都采用一臺(tái)變頻器只帶一臺(tái)水泵機(jī)組的方式，幾乎沒有用一臺(tái)變頻器拖動(dòng)多臺(tái)水泵機(jī)組運(yùn)行的情況，因而投資成本高。給出了實(shí)現(xiàn)有效狀態(tài)循環(huán)轉(zhuǎn)換控制的電氣設(shè)計(jì)方案和 PLC 控制程序設(shè)計(jì)方案。 水塔高位水箱供水具有控制方式簡(jiǎn)單、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)合理、短時(shí)間維修或停電可不停水等優(yōu)點(diǎn)，但存在基建投資大，占地面積大，維護(hù)不方便，水泵電機(jī)為硬起動(dòng) ，啟動(dòng)電流大等缺點(diǎn)，頻繁起動(dòng)易損壞聯(lián)軸器，目前主要應(yīng)用于高層建筑。原深圳華為 (現(xiàn)己更名為艾默生 )電氣公司和成都希望集團(tuán) (森蘭變頻器 )也推出了廈壓供水專用變頻器 (． 22kw)，無(wú)需外接 PLC和 PID調(diào)節(jié)器，可完成最多 4臺(tái)水泵的循環(huán)切換、定時(shí)起、停和定時(shí)循環(huán)。直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。 變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是可以做到無(wú)級(jí)并精確調(diào)速，調(diào)速范圍大，變頻調(diào)速系統(tǒng)可同時(shí)滿足調(diào)速精度和節(jié)能兩個(gè)要求，達(dá)到高性能、高動(dòng)態(tài)、高品質(zhì)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 7)節(jié)能性： 系統(tǒng)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 0到電機(jī)額定電流，減少了啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊的同時(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。 定義 變頻器是把工頻電源 (50Hz 或 60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備。使用變頻器無(wú)例外地都應(yīng)采用 QF。如果回饋能量較 大，則有可能使變頻器的過(guò)壓保護(hù)功能動(dòng)作。如果 供水管網(wǎng)欠壓，其轉(zhuǎn)速由零逐步增加，管網(wǎng)水壓升高。早期的可編程控制器由分離元件和中小規(guī)模集成電路組成，主要功能是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、定時(shí)等。 PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。 第三部分為標(biāo)準(zhǔn)程序模塊與系統(tǒng)調(diào)用。 PLC 通過(guò)這些通信接口可以與監(jiān)視器、打印機(jī)和其他的 PLC 或計(jì)數(shù)機(jī)相連。 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。如檢查出異常時(shí)， CPU 面板上的 LED 及異常繼電器會(huì)接通，在特殊寄存器中會(huì)存入出錯(cuò)代碼 。 、弱適當(dāng) 對(duì)于開關(guān)量控制的工程項(xiàng)目，若控制速度要求不高，一般選用低檔的 PLC。 S7300 CPU 有 20 種不同型號(hào)，各種 CPU 按性能等級(jí)劃分，可以涵蓋各種應(yīng)用范圍。 (2)數(shù)字量輸出模塊 SM322 數(shù)字量輸出模塊 SM322將 S7300內(nèi)部信號(hào)電平轉(zhuǎn)換成過(guò)程所要求的外部信號(hào)電平，可直接用于驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器、小型電動(dòng)機(jī)、燈和電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器等。 以位數(shù)表示的精 度 ( 帶符號(hào)位 ) 單 位 模擬值 十進(jìn)制 十 六 進(jìn) 制 高字節(jié) 低字節(jié) 8 9 10 11 12 13 14 15 128 64 32 16 8 4 2 1 80H40H 20H 10H 8H 4H 2H 1H S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 機(jī)柜的選型與安裝 對(duì)于大型設(shè)備的運(yùn)行或安裝環(huán)境中有干擾或污染時(shí)，應(yīng)該將 S7300 安裝在一個(gè)機(jī)柜中。模塊的每個(gè)輸出點(diǎn)有一個(gè)綠色發(fā)光二極管顯示輸出狀態(tài)，輸出邏輯 “1” 時(shí)，二極管點(diǎn)亮。有少量模塊的寬度為 80mm。 當(dāng)系統(tǒng)的各個(gè)控制對(duì)象分布在不同地域時(shí)，應(yīng)根據(jù)各部分的具體要求來(lái)選擇 PLC，以組成一個(gè)分布式的控制系統(tǒng)。 PLC 的工作過(guò)程一般可分為三個(gè)主要階段：輸入采樣階段，程序執(zhí)行階段和輸出刷 新階段。 概括而言， PLC 是 按集中輸入集中輸出，周期性循環(huán)掃描的方式進(jìn)行工作的。智能型的編程器又稱圖形編程器，它可以聯(lián)機(jī)編程，也可以脫機(jī)編程，具有 LCD 或 CRT 圖形顯示功能，可以直接輸入梯形圖和通過(guò)屏幕對(duì)話。 /輸出單元 PLC 的輸入和輸出信號(hào)類型可以是開關(guān)量、模擬量和數(shù)字量。 PLC在水工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用主要有水廠監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、自動(dòng)加氯、自動(dòng)加礬、水泵變頻調(diào)速、 SCADA系統(tǒng)和供水管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)等。在發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家， PLC己經(jīng)廣泛的應(yīng)用在所有的工業(yè)部門。當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到下限值 (本設(shè)計(jì)中為零轉(zhuǎn)速 )時(shí)， 1 遼寧科技 大學(xué)本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 14 頁(yè) 號(hào)泵停止運(yùn)行，若仍不能使管網(wǎng)水壓下降到設(shè)定值，則控制系統(tǒng)將運(yùn)行在工頻態(tài)的 2 號(hào)泵工頻切除，轉(zhuǎn)換為變頻運(yùn)行。 出于節(jié)能的迫切需要和對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高 的要求，加之采用變頻調(diào)速器易操作、免維修、控制精度高，并且可以實(shí)現(xiàn)高功能優(yōu)化等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員采用變頻器驅(qū)動(dòng)的方案逐步取代風(fēng)門、擋板、閥門的控制方案。 2ACL 用于改善變頻器輸出電流的波 形，減低電動(dòng)機(jī)的噪聲。 ，將固定的直流電壓變換成可變電壓和頻率的交流電壓。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。變頻調(diào)速技術(shù)用于泵和風(fēng)機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，節(jié)能效果顯著，可以達(dá) 到 20060％，并且輸出諧波小，對(duì)電網(wǎng)污染小，容易滿足國(guó)際和國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。它能實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)為 1，輸入電流為正弦且能四象限運(yùn)行，系統(tǒng)的功率密度大。 20世紀(jì) 70年代開始，脈寬調(diào)制變壓變頻 (PVMVVVF)調(diào)速研究引起了人們的高度重視，作為變頻技術(shù)核心的PWM模式優(yōu)化問(wèn)題吸引著人們的濃厚興趣，并得出諸多優(yōu)化模式，其中以鞍形波 PWM模式效果最佳。 PLC變頻恒壓供水系統(tǒng)集變頻技術(shù)、電氣技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)于一體。 遼寧科技 大學(xué)本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 I 頁(yè) 基于 PLC 變頻器恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘 要 傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)存在著占地面積大、建設(shè)費(fèi)用高、管理維護(hù)復(fù)雜困難、供水質(zhì)量低下等缺點(diǎn)和不足。目前的供水方式朝向高效節(jié)能、自動(dòng)可靠的方向發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)以其顯著的節(jié)能效果和穩(wěn)定可靠的控制方式，在風(fēng)機(jī)、水泵、空氣壓縮機(jī)、制冷壓縮機(jī)等高能耗設(shè)備上廣泛應(yīng)用，特別是在城鄉(xiāng)工業(yè)用水的各級(jí)加壓系統(tǒng)，居民生活用水的恒壓供 水系統(tǒng)中，變頻調(diào)速水泵節(jié)能效果尤為突出，其優(yōu)越性表現(xiàn)在： 是節(jié)能顯著；二是在開、停機(jī)時(shí)能減小電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊以及供水水壓對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊；三是能減小水泵、電機(jī)自身的機(jī)械沖擊損耗口 1。 20世紀(jì) 60年代后半期開始，電力電子器件從 SCR(晶閘管 )、 GTO(N極可關(guān)斷晶閘管 )、 BJT(雙極型功率晶體管 )、 MOSFET(金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)管 )、 SIT(靜電感應(yīng)晶體管 )、 SITH(靜電感應(yīng)晶閘管 )、 MGT(MOS控制晶體管 )、 MCT(控制晶閘管 )發(fā)展到今天的 IGBT(絕緣柵雙極型晶體管 )、 HVIGBT(耐高壓絕緣柵雙極型晶閘管 )，器件的更新促使電力變換技術(shù)的不斷發(fā)展。由于矩陣式交一交變頻省去了中間直流環(huán)節(jié)，從而省去了體積大、價(jià)格貴的電解電容。泵和風(fēng)機(jī)負(fù)載的．耗電量約占工業(yè)總用電量的 50％左右。而采用變頻調(diào)速，對(duì)系統(tǒng)的安全性有一系列的好處： 1)產(chǎn)生水錘效應(yīng)的根本原因是：水泵在起動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩太大，短時(shí)間內(nèi)流量的巨大變化而引起的。 。選用與否視電源變壓器與變頻器容量的匹配情況 及電網(wǎng)電壓允許的畸變程度而定。U、 V、 W輸出端并聯(lián)兩個(gè)接觸器分別接 P P2泵電機(jī) , 變頻器可分別驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)泵 , P P2泵電機(jī)還通過(guò)另外兩個(gè)接觸器并聯(lián)到工頻電源上 , 這四個(gè)接觸器線包連接到 PLC 的四個(gè)輸出點(diǎn)上 , 由 PLC 控制其工頻、變頻切換工作 . 遼寧科技 大學(xué)本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 11 頁(yè) 變頻器的應(yīng)用 水泵在運(yùn)行中普遍存在以下三個(gè)問(wèn)題 ： 單機(jī)效率低 ， 系統(tǒng)運(yùn)行效率低 ， 多數(shù)風(fēng)機(jī)、水泵都要靠閥門來(lái)節(jié)流、增壓，浪費(fèi)大量的電能另外，在節(jié)能調(diào)節(jié)方式中，電動(dòng)機(jī)、水泵等長(zhǎng)期處于高速、大負(fù)載下運(yùn)行，造成維護(hù)工作量大，設(shè)備壽命低，并且運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)噪聲大，污染環(huán)境。 遼寧科技 大學(xué)本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 13 頁(yè) 啟 動(dòng)1 號(hào) 電 機(jī) 變 頻 運(yùn) 行延 時(shí)延 時(shí)延 時(shí)延 時(shí)啟 動(dòng) 結(jié) 束模 擬 調(diào) 節(jié) 正 常 下 1 號(hào)電 機(jī) ， 到 5 0 H z 否 ？