【導(dǎo)讀】發(fā)展十分迅速，也對小區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了更高的要求。其中小區(qū)供水系統(tǒng)的。行、自動工頻運行和現(xiàn)場手動控制等功能。論文分析了變頻恒壓供水系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)恒壓供水系統(tǒng)的優(yōu)勢。該供水系統(tǒng)有效地解決了傳統(tǒng)供水方式中存在的問題，并具有一定的輔助功能，增強了系統(tǒng)的可靠性。

　　

【正文】 傳感器的選用是否合理。 （ 1） 根據(jù)測量對象與測量環(huán)境確定傳感器的類型 要進行具體的測量工作 ，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因為，即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大??；被測位置對傳感器體積的要求；測量方式為接觸式還是非接觸式；信號的引出方法，有線或是非接觸測量；傳感器的來源，國產(chǎn)還是進口，價格能否承受，還是自行研制。 在考慮上述問題之后就能確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標。 （ 2） 靈敏度的選擇 通常，在傳感器的線性范 圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越 高越 好。因為只有靈敏度高時，與被測量變化對應(yīng)的輸出信號的值才比較大 ，有利于信號處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測量無關(guān)的外界 噪聲 也容易混入，也會被放大系 統(tǒng)放大，影響測量精度。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡量減少從外界引入的廠擾信號。 傳感器的靈敏度是有方向性的。當被測量是單向量，而且對其方向性要求較高，則應(yīng)選擇其它方向靈敏度小的傳感器；如果被測量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。 （ 3） 頻率 響應(yīng)特性 徐州師范大學本科生畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC 和變頻器的住宅小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計 22 傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測量的 頻率范圍 ，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測量條件，實際上傳感器的響應(yīng)總有 —定延遲，希望延遲時間越短越好。 傳感器的頻率響應(yīng)高，可測的 信號頻率 范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響，機械系統(tǒng) 的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測信號的頻率較低。 在 動態(tài)測量 中，應(yīng)根據(jù)信號的特點 (穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機等 )響應(yīng)特性，以免產(chǎn)生過火的誤差。 （ 4） 線性范圍 傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測量精度。在 選擇傳感器時，當傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。 但實際上，任何傳感器都不能保證絕對的線性，其 線性度 也是相對的。當所要求測量精度比較低時，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會給測量帶來極大的方便。 （ 5） 穩(wěn)定性 傳感器使用一段時間后，其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器長期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強的環(huán)境適應(yīng)能力。 在選擇傳感器之前，應(yīng)對其使用環(huán)境進行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當?shù)拇胧?，減小環(huán)境的影響。 傳感器的穩(wěn)定性有定量指標 ，在超過使用期后，在使用前應(yīng)重新進行標定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。 在某些要求傳感器能長期使用而又不能輕易更換或標定的場合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴格，要能夠經(jīng)受住長時間的考驗。 （ 6） 精度 壓力傳感器 測量值達到的精確度，也就是測量的最低位為最大測量范圍的百分之幾。因此， 精度是傳感器的一個重要的性能指標，它是關(guān)系到整個 測量系統(tǒng) 測量精度的一個重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個測量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過高。這樣就可以在滿足同一測徐州師范大學本科生畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC 和變頻器的住宅小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計 23 量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡單的傳感器。 如果測量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不 宜選用絕對量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測量值，就需選用 精度等級 能滿足要 求的傳感器。 PTP708F 壓力傳感器是引進美國最新傳感器技術(shù)和全套先進電路及元器件生產(chǎn)的高精度壓力傳感器，一體化的不銹鋼外殼封裝和輸出標準信號。芯片采用特殊進口材質(zhì)，高穩(wěn)定性壓力傳感器組件，經(jīng)過高可靠的放大電路及溫度補償，性能更好。外盒采用全不銹鋼封焊結(jié)構(gòu)，具有良好的防潮能力及優(yōu)異的介質(zhì)兼容性。 技術(shù)參數(shù)： 量 程： 100KPA～ 5KPA～ 100KPA～ 1000KPA～ 5000KPA 綜合精度： %FS、 %FS、 %FS、 ％ FS、 ％ FS 輸出信號： 4～ 20mA 供電電壓： 24DCV（ 9～ 36DCV） 介質(zhì)溫度： 20～ 85～ 150℃ 環(huán)境溫度：常溫（ 20～ 85℃） 負載電阻：電流輸出型：最大 800 歐；電壓輸出型：大于 50 千歐 絕緣電阻：大于 2020 兆歐 密封等級： IP65 其它 配套設(shè)備 [3] （ 1） 避雷器 ： 用于吸收由電源侵入的感應(yīng)雷擊電涌，保護與電源相連接的全部機器。 （ 2） 電源協(xié)調(diào)用交流電抗器（ AC電抗器） ： 用于避免來自電源電網(wǎng)上的干擾。 （ 3） 改善功率因數(shù)的直流電抗器（ DCL） ： 是專門用在變頻器的直流回路中，改善變頻器輸入的功率因數(shù)。改善后功率因數(shù) ≈～ 。 （ 4） 電源濾波器 ： 作用是抑制干擾信號從變頻器通過電源線傳導(dǎo)到電源或電機 。 徐州師范大學本科生畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC 和變頻器的住宅小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計 24 總的電路圖 變頻恒壓供水系統(tǒng)主電路和控制線路圖： R S TU V WM 1 M 2 M 3L 1L 2L 3P EQ F 0Q F 1Q F 2 Q F 3 Q F 4K M 1 K M 2K M 3K M 4K M 5f1f2F U 1F U 3F U 2 圖 33 變頻恒壓供水系統(tǒng)主電路和控制線路圖 控制原理簡述如下：系統(tǒng)由變頻器、 PLC和三 臺 電機 水泵構(gòu)成。利用了變頻器控制電路的 PID等相關(guān)功能，和 PLC配合實施變頻一拖三 自動恒壓力供水。具有自動 /手動切換功能。變頻故障時，可切換到手動控制水泵運行。 根據(jù) PLC和變頻器的功能特點 ，參照應(yīng)用設(shè)置和說明，可以得到 如下圖的系統(tǒng)控制流程圖。作為整個系統(tǒng)的控制方式和手段依據(jù)下圖就可判斷出來變頻器和 PLC的聯(lián)合控制模塊，以及各個端口設(shè)置可以起到參考的作用。 徐州師范大學本科生畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC 和變頻器的住宅小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計 25 開 始啟 動 運 行報 警 信 號 有 效壓 力 設(shè) 定實 際 壓 力 = 設(shè) 定 壓 力 ？實 際 壓 力 設(shè) 定 壓 力 ？執(zhí) 行 降 壓 控 制停 泵 和 報 警 輸 出執(zhí) 行 升 壓 控 制N OY E SN OY E SN ON OY E SY e s 圖 34 系統(tǒng)的 的工作流程圖 由上圖得知運行的大體設(shè)計為：在 水路管網(wǎng)壓力低時，變頻器啟動 1泵，至全速運行一段時間后，由 壓力傳感器傳 來的壓力信號仍未到達設(shè)定值時， PLC控制 1泵由 工 頻 運行， 同時控制 2泵變頻啟動。 據(jù)管網(wǎng)壓力情況隨機調(diào)整 2泵的轉(zhuǎn)速，來達到恒壓供水的目的。 如果還是沒有達到預(yù)期的狀態(tài)，則啟動 3頻的 工頻運 工 行，適當降低 2電機水泵的轉(zhuǎn)速，以達到變頻調(diào)速的 目的。 當用水量變小，管網(wǎng)壓力變高時， 2泵降為零速時，管網(wǎng)壓力仍高，則 PLC控制停掉 3工頻泵，由 2泵實施恒壓供水。至管網(wǎng)壓力還是 低時，將 1泵由工頻切掉 ，由 變頻器 單獨控制 2泵，調(diào)整 2泵的轉(zhuǎn)速，維持恒壓供水。再出現(xiàn)水量需求增加的情況則是由 2泵變成工頻運行，另外 1泵進行變頻控制，而 3泵一直是充當備用泵的角色，需求量大的時候才會被加進來。下一個狀態(tài)則是回到 1泵單獨變頻啟動的狀態(tài)。 徐州師范大學本科生畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC 和變頻器的住宅小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計 26 作為系統(tǒng)主要硬件之一的 變頻器必須設(shè)置好運行的相關(guān) PID參數(shù)， 以 配合 PLC控制的相關(guān)工作狀態(tài)觸點輸出。須 調(diào)整以下幾個參數(shù) ： （ 1） 設(shè)置變頻器啟 /?？刂茷橥獠慷俗舆\行； （ 2） 設(shè)置 PID運行方式，壓力設(shè)定值由 AI1端子進入。反饋信號由 AI2端子進入； （ 3） 對變頻器控制端子 —— 輸出端子的設(shè)置。設(shè)定 RA、 RC為變頻故障時，觸點動作輸出；設(shè)定 RO2C和 RO2B之間的繼電器 為變頻零速時，觸點動作輸出；設(shè)定 RO1C和 RO1B之間的繼電器 、為變頻器全速（頻率到達）時，觸點動作輸出 。 表 變頻器各端口分布 1 SCR 信號電纜的屏蔽層 2 AI1 外部給定（ 手動 /PID） ： 0~10VDC 3 AGND 模擬輸入電路的公共端 4 10V 參考電壓： 0~10DVC 5 AI2 實際信號（ PID）： 0~20mA 6 AGND 模擬輸入電路的公共端 7 AO1 電機速度： 0~20mA 8 AO2 輸出電流 ： 0~20mA 9 AGND 模擬輸入電路的公共端 10 24V 輔助電壓輸出 +24VDC 11 GND 輔助電壓輸出公共端 12 DCOM 所有數(shù)字輸入的公共端 13 DI1 啟動 /停車（手動）：得電啟動 14 DI2 EXT1/EXT2 選擇：得電選擇 PID 模式 17 DI5 運行允許：一旦斷電，變頻器將停止工作 18 DI6 啟動 /停車（ PID） ：得電起動 19 RO1C 繼電器輸出 1，可編程默認動作： 19 接至 21 20 RO1A 21 RO1B 徐州師范大學本科生畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC 和變頻器的住宅小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計 27 22 RO2C 繼電器輸出 1，可編程默認動作： 22 接至 24 23 RO2A 24 RO2B 由變頻器的 PID宏設(shè)置可得到各個端口的設(shè)定，以及變頻器和 PLC的連接狀態(tài)。如圖 ，從圖中我們可以看到變頻器的控制宏的端口和外部鏈接的情況。 + 1 0 VA I 1 A G N DA I 2A G N DD I 1D I 2D I 5D I 6+ 2 4 VR O 1 CR O 1 BR O 2 CR O 2 BG N DD C O MA O 2A G N DK MMLA B B遠 傳 壓 力 表 的數(shù) 值 輸 入R P模 擬 信 號 給 定A C S 5 1 0 0 1 0 6 0 A 4H ZP L CY 1Y 7Y 0C O M 0X 1C O MX 0U 1 U 2Q F 33圖 35 變頻器外部接線圖 如上圖所示，變頻器的外部接線控制信號的接受和傳播。通過 AI2 端口接收遠傳壓力表的信號，與自己內(nèi)部給定進行比較，得到的差值通過 PID 控制宏的作用進行P、 I、 D 的調(diào)節(jié)，最后對電機水泵的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，從而達到對管網(wǎng)中的水壓的調(diào)徐州師范大學本科生畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC 和變頻器的住宅小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計 28 節(jié)，達到變頻恒壓供水的目的。下 圖 為 PLC 控制接線圖X 0X 1X 2X 3X 4X 5X 6X 7C O M 0Y 0Y 1C O M 1Y 2Y 3C O M 2Y 4Y 5Y 6Y 7X 1 0X 1 1X 1 2C O MK M 1KM2KM4KM1KM3KM5KM6K M 3K M 2K M 4增 泵 信 號減 泵 信 號手 動 / 自 動 控 制變 頻 運 轉(zhuǎn) 啟 動自 動 控 制 模 式1 泵 變 頻 運 行2 泵 變 頻 運 行1 泵 手 動 運 行1 泵 工 頻 自 動 輸 出2 泵 自 動 工 頻 輸 出2 泵 變 頻 自 動 輸 出1 泵 變 頻 自 動 輸 出K M 1K M 2K M 31 泵 手 動 工 頻 輸 出2 泵 手 動 工 頻 輸 出3 泵 手 動 工 頻 輸 出K A 1 1K A 1 2S A 2S A 1K M 1K M 2S B 2S A 2S A 3S A 42 泵 手 動 運 行3 泵 手 動 運 行故 障 信 號D I 5 D I 6D I 1+ 2 4 V自 動 控 制 模 式K M 5K M 4K A 21 泵 變 頻 運 行1 泵 工 頻 運 行2 泵 變 頻 運 行2 泵 工 頻 運 行3 泵 工 頻 運 行S A 3S B 1K A 2故 障 報 警 信 號KA2F R