【正文】 .............................................. 26 第四章 組態(tài)監(jiān)控界面 設(shè)計(jì) ........................................................................................... 29 組態(tài)監(jiān)控程序設(shè)計(jì) ........................................................................................................ 29 組態(tài)設(shè)計(jì)步驟 ................................................................................................................ 30 主畫(huà)面的設(shè)計(jì) ................................................................................................................ 36 PID 參數(shù)整定及其仿真 .................................................................................................. 37 第五章 結(jié) 論 ..................................................................................................................... 40 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................................. 41 ix 致 謝 ................................................................................................................................ 42 附錄 A 部分程序 ................................................................................................................ 43 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第一章 緒論 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，水對(duì)人民生活與工業(yè)生產(chǎn)的影響日益加強(qiáng)，人民對(duì)供水的質(zhì)量和供水系統(tǒng)可靠性的要求不斷提高。系統(tǒng)使用壓力變送器對(duì)供水水壓進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)，檢測(cè)到的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后送給可編程控制器（ PLC）和變頻器。 系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)， 壓力 變送 器能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)到 供水管網(wǎng)的水 壓值并反饋到 PLC 和變頻器 ， 變頻器 利用 P1D 控制策略實(shí)時(shí)調(diào)整水泵 的運(yùn)行速度（頻率）、改變其 流量，從而實(shí)現(xiàn)恒壓 供水。由于安全生產(chǎn)和供水質(zhì)量的特殊需要，對(duì)恒 壓供水壓力有著嚴(yán)格的要求，因而變頻調(diào)速技術(shù)得到了更加深入的應(yīng)用 。 變頻調(diào)速的方式在節(jié)能效果上明顯優(yōu)于氣壓罐方式。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第二 章 調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)能耗與安全性分析 在供水系統(tǒng)中，用水量處于動(dòng)態(tài)變化過(guò)程之中，采取恒速泵供水方式，無(wú)法維持管壓恒定，同時(shí)也影響設(shè)備壽命；若采取閥門(mén)控制調(diào)節(jié)流量來(lái)維持管壓，必然造成大量的電能浪費(fèi)；而且水泵電機(jī)直接工頻起動(dòng)與制動(dòng)帶來(lái)的水錘效應(yīng)，對(duì)管網(wǎng)、閥門(mén)等也具有破壞性的影響。 供水系統(tǒng)的特性曲線和工作點(diǎn) 供水系統(tǒng)的參數(shù)表明了供水的性能。 當(dāng)供水流量 GQ 接近于 0 時(shí)，所需的揚(yáng)程等于實(shí)際揚(yáng)程（ BT HH ? ） 。 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法 通過(guò)轉(zhuǎn)速控制法實(shí)現(xiàn)恒壓供水，需要調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速。最常用的變頻器采取的是變壓變頻方式的，簡(jiǎn)稱為 VVVF (Variable Voltage Variable Frequency)。對(duì)于風(fēng)機(jī)，泵類(lèi)等平方轉(zhuǎn)矩，低速負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小，通?？蛇x擇普通功能型的變頻器。若以電動(dòng)機(jī)額定電流為依據(jù)來(lái)選擇變頻器的容量，留有富裕量太大，造成經(jīng)濟(jì)上浪費(fèi)，而可靠性并沒(méi)有因此而得到提高。 一般在設(shè)計(jì)中，水泵均考慮在最不利工況下供水，水泵在選型上也是按水泵額定工作點(diǎn)選型和安裝使用，即按額定工作點(diǎn)設(shè)計(jì)。這是變頻調(diào)速供水系統(tǒng)具有節(jié)能效果的第三個(gè)方面 供水系統(tǒng)安全性討論 水錘效應(yīng) 水錘效應(yīng)是一種形象的說(shuō)法 .它是指給水泵在起動(dòng)和停車(chē)時(shí)，水流沖擊管道，產(chǎn)生的一種嚴(yán)重水擊。 圖中曲線 ① 是異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，曲線 ② 是水泵的機(jī)械特性，圖 )中的鋸齒狀線是變頻起動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩。 處于供水低谷小流量或夜間小流量時(shí)，為進(jìn)一步減少功耗，采用一臺(tái)小流量泵來(lái)維持正常的泄漏和水壓。壓力表測(cè)量范圍 01MPa，精度 ；數(shù)顯儀輸出一路 420mA 電流信號(hào)，送給變頻器作為 PID調(diào)節(jié)的反饋電信號(hào)，可設(shè)定壓力上下、限，通過(guò)兩路繼電器控制輸出壓力超限信號(hào)。為提高互鎖的可靠性，在 PLC 控制程序設(shè)計(jì)時(shí)，進(jìn)M1 M2 M3 M4KM2 KM4 KM6 KM7KM3 KM5KM1QF2 QF3 QF4 QF5QF1FUFR1 FR2 FR3 FR4VVVFR S TUVWN3~ 3~ 3~ 3~湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 一步通過(guò) PLC 內(nèi)部的軟繼電器 來(lái)做 互鎖。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 X12X13X14KA15Y15KA14Y14Y13KA13KA12Y12Y11KA11KA10FR 4KA7KA1KA3 KA6KA5KA5KA6FR 3KA5KA1 KA4KA3KA3KA4FR 2FR 1KA2KA1KA1KA2KA3KA5Y10Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1KA8Y0KM9變頻器的 Y1KM8水位下限信號(hào)遠(yuǎn)傳壓力表上限電節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)傳壓力表下限電節(jié)點(diǎn)變頻器的Y2KAX16X15X11X10X7X6X5X4X3X2X1X0CO MFX 2N 3 2 M R圖 PLC 的接線圖 變頻器功能設(shè)定及接線 圖 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 表 變頻器 接線及 參數(shù)設(shè)置 表 中頻率參數(shù)設(shè)置說(shuō)明： (1) 最 大 頻率：水泵屬于平方律負(fù)載，轉(zhuǎn)矩 T ∝ 2n ，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過(guò)其額定轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)矩將按平方規(guī)律增加，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)嚴(yán)重過(guò)載。在自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，四臺(tái)泵在 PLC 的控制下能夠有序而平穩(wěn)地切換、運(yùn)行。 控制電路設(shè)計(jì) 在控制電路的設(shè)計(jì)中，必須要考慮弱電和強(qiáng)電之間的隔離的問(wèn)題。 其主要參數(shù)及性能介紹如下 ： 額定容量： 30KVA；額定電壓： 380V；額定電流： 45A；額定過(guò)載電流：額定電流的120%1 分鐘 。 采用變頻調(diào)速方式來(lái)實(shí)現(xiàn)低流量時(shí)的恒壓供水節(jié)能效果比較明顯，與通常的工頻氣壓給水設(shè)備相比平均節(jié)能可達(dá) 30%。停泵時(shí)，如果是揚(yáng)程很高，泵通過(guò)關(guān)斷電源自然停止，水會(huì)逆向砸下來(lái)，形成水錘。 轉(zhuǎn)速控制方式時(shí)，因閥門(mén)開(kāi)度不變，由式 ()，流量 *Q 和轉(zhuǎn)速 *n 是成正比的，比值**nQ 不變。該變頻器采用先進(jìn)磁通矢量控制方式，實(shí)現(xiàn)在線自動(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。 變頻器的額定功率 指的是它適用的 4級(jí)交流異步電動(dòng)機(jī)的功率。電機(jī)的運(yùn)行效率高，適合于恒壓供 水方式中的轉(zhuǎn)速控制法。電動(dòng)機(jī)工作在額定狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)差率 s 很小，相應(yīng)的轉(zhuǎn)子銅損耗小，電機(jī)效率高。而流量的大小又取決于揚(yáng)程，而揚(yáng)程難以進(jìn)行具體測(cè)量和控制。 2． 管阻特性 以水泵的轉(zhuǎn)速不改變?yōu)榍疤?，閥門(mén)在某一開(kāi)度下，全揚(yáng)程與流量間的關(guān)系曲線)(QfHT ? ，稱為管阻特性曲線。即 ： BH = 2h 1h ； 4． 全揚(yáng)程 TH 水泵能夠泵水上揚(yáng)的最高水位 3h 與吸入口的水位 0h 之間的水位差。在運(yùn)行效果上，氣壓罐 方式與調(diào)速式相比也存在著一定差距。 由 于變量泵工作在變頻工況，在其出口流量小于額定流量，泵轉(zhuǎn)速降低，減少了軸承的磨損和發(fā)熱，延長(zhǎng)泵和電動(dòng)機(jī)的機(jī)械使用壽命。 變頻器功能設(shè)定及接線圖 ............................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 發(fā)題時(shí)間： 二零一二 年 二 月 十八 日 指導(dǎo)教師（簽名）： 孫昌躍 學(xué) 生（簽名）： iii 湖 南 科 技 大 學(xué) 瀟湘學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)人評(píng)語(yǔ) [主要對(duì)學(xué)生畢業(yè) 設(shè)計(jì) （ 論文 ）的 工作態(tài)度 ， 研究?jī)?nèi)容 與方法， 工作量 ，文獻(xiàn)應(yīng)用， 創(chuàng)新性 ，實(shí) 用性 ，科學(xué)性， 文本 （圖紙） 規(guī)范 程度， 存在的不足 等進(jìn)行 綜合評(píng)價(jià) ] 指導(dǎo)人： （簽名） 年 月 日 指導(dǎo)人評(píng)定成績(jī)： iv 湖 南 科 技 大 學(xué) 瀟湘學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱人評(píng)語(yǔ) [主要對(duì)學(xué)生畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文）的 文本 格式 、圖紙 規(guī)范 程度， 工作量 ，研究?jī)?nèi)容與 方法 ，實(shí)用性與科學(xué)性， 結(jié)論 和 存在的不足 等進(jìn)行 綜合評(píng)價(jià) ] 評(píng)閱人： （簽名） 年 月 日 評(píng)閱人評(píng)定成績(jī)： v 湖 南 科 技 大 學(xué) 瀟湘學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 答辯記錄 日期： 學(xué)生： 學(xué)號(hào)： 班級(jí)： 題目： 提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 答辯委員會(huì)下列材料： 1 設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 共 頁(yè) 2 設(shè)計(jì)（論文）圖 紙 共 頁(yè) 3 指導(dǎo)人、評(píng)閱人評(píng)語(yǔ) 共 頁(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 答辯委員會(huì) 評(píng)語(yǔ)： [主要對(duì)學(xué)生畢業(yè) 設(shè)計(jì) （論文） 的 研究 思路， 設(shè)計(jì) （ 論文 ） 質(zhì)量 ，文本圖紙規(guī)范程度 和 對(duì)設(shè)計(jì)（論文）的介紹，回答問(wèn)題情況 等 進(jìn)行 綜合評(píng)價(jià) ] 答辯委員會(huì)主任： （簽名） 委員： （簽名） （簽名） （簽名） （簽名） 答辯成績(jī)： 總評(píng)成績(jī)： vi 摘 要 本文介紹水泵在高層建筑恒壓供水系統(tǒng)中的 PLC 和變頻控制以及監(jiān)控組態(tài)設(shè)計(jì)過(guò)程。 單臺(tái)水泵工況的調(diào)節(jié)是通過(guò)變頻器來(lái)改變電源的頻率 f 來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速 n,從而改變水泵的 流量 Q 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 變頻恒壓供水是在變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展之后逐漸發(fā)展起來(lái)的。氣壓罐方式依靠壓力罐中的壓縮空氣送水，氣壓罐配套水泵運(yùn)行時(shí)，水泵