【導(dǎo)讀】變頻器、可編程控制器作為系統(tǒng)控制的核心部件．時(shí)刻跟蹤管內(nèi)壓力與給定。持恒壓下達(dá)到控制流量的目的。運(yùn)行結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有壓力穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作?？煽?，節(jié)能效果好，減少了水塔供水的二次污染與水泵的直接啟動(dòng)的沖擊等特點(diǎn)。

　　

【正文】 A(Q1， P1)點(diǎn)，此時(shí)泵的功率按式 (4)為 N1=Q1P1，對(duì)應(yīng)于圖中矩形面積 AP1OQ1，若將水量減為 Q2，工作點(diǎn)將由 A滑向 B，水壓增為 P2，功率Ⅳ 1則可由面積 BP2OQ2描述。如果水泵改為變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)，在小水量時(shí)降為低速，水泵可穩(wěn)定運(yùn)行于 C點(diǎn)，功率Ⅳ 2如面積 CP10Q2所示，而水壓則維持為 P1，節(jié)約的能耗如陰影面積 BP2P1C所示。 傳統(tǒng)供水系統(tǒng)的弊端 傳統(tǒng)供水系統(tǒng)中，水泵電機(jī)都采用直接起動(dòng)，對(duì)電機(jī)沖擊大，能耗大，管道壓力不能 保持恒定，屬于分級(jí)調(diào)壓，水壓太高，浪費(fèi)能源，且易造成供水管網(wǎng)的爆管事故；水壓太低不能滿足生產(chǎn)和生活要求。水塔供水降低了供水的質(zhì)量，同時(shí)增大了供水系統(tǒng)的建筑成本，使供水系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性降低。 與傳統(tǒng)供水相比，變頻調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn) 1）節(jié)電，這是變頻恒壓供水系統(tǒng)最顯著的優(yōu)點(diǎn)，節(jié)能量通常在 10％。 40％。 2）衛(wèi)生節(jié)水，根據(jù)實(shí)際用水情況設(shè)定管網(wǎng)壓力，自動(dòng)控制水泵出水系統(tǒng)實(shí)行閉環(huán)供水后，取消了水塔、水池、氣壓罐等設(shè)施。避免了用水的“二次污染”。 3）運(yùn)行可靠，變頻恒壓供水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)供水壓力穩(wěn)定而流量可在 大范圍內(nèi)連續(xù)變化，從而可以保證用戶任何時(shí)候的用水壓力由變頻器來實(shí)現(xiàn)泵的軟起動(dòng)，使水泵實(shí)現(xiàn)由工頻到變頻的無沖擊切換，防止管道破裂。 4）控制靈活，可分段、定時(shí)供水。 5）自我保護(hù)功能完善。 6) 延長(zhǎng)設(shè)備壽命，保護(hù)電網(wǎng)穩(wěn)定。 7) 占地少，投資回收期短，一般約為兩年。 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)及調(diào)試 圖 7為本設(shè)計(jì)的程序設(shè)計(jì)流程圖。 由于本設(shè)計(jì) PLC的控制系統(tǒng)軟件是采用梯形圖這種編程語言來編制的，因此，必須采用專門的編程工具將用戶程序?qū)懭隤LC 的 用 戶 程 序 存 儲(chǔ) 器 中 ， SETP 7Micro/WIN就是專門為 S7200系列 PLC配備的這種專用編程工具，它主要用于用戶程序的編制和監(jiān)控。 圖 7 程序流程圖 S 0S 1啟動(dòng)X 1S 2 X 1 、 X 2S 3 X 2初始狀態(tài)S ≥ 50 HZ用水量減少S ≥ 50 HZ恒壓供水變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15 圖 8 SETP 7Micro/WIN軟件操作界面示意圖 對(duì)于 S7200模擬仿真軟件的仿真步驟簡(jiǎn)單介紹如下： 首先連接 S7200與編程設(shè)備的 RS232/PPI多主站電纜連接 RS 232/PPI多主站電纜的 RS232端口到通訊設(shè)備上，并且設(shè)置 RS232/PPI多主站電纜的 DIP開關(guān)。 然后點(diǎn)擊桌面 SETP 7Micro/WIN圖標(biāo)，打開（ 如圖 8）的 SETP 7Micro/WIN設(shè)備，點(diǎn)擊操作欄中的通訊對(duì)話圖標(biāo)，設(shè)置通訊參數(shù)并與 S7200PLC建立通訊連接 [13]。 再然后就開始編寫程序，打開程序編輯器，通過工具欄中一些命令的快捷操作方式編輯輸入恒壓供水變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的操作程序并修改輸入輸出的點(diǎn)位選擇。 最后存儲(chǔ)恒壓供水變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的操作程序，并且將 S7200的模式開關(guān)打到STOP的位置，將程序通過 download下載入 PLC中，再將 S7200的模式開關(guān)打到 RUN的位置即模擬仿真。 圖 9 S7200仿真模擬軟件界面 恒壓供水變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16 由于條 件有限本程序只采用了仿真軟件（如圖 9）進(jìn)行模擬仿真 [12]。在本設(shè)計(jì)中 ,我設(shè)置了三臺(tái)水泵作為供水用泵，其中任何一臺(tái)都可以作為備用泵，程序設(shè)計(jì)中，我只人任選了兩臺(tái)進(jìn)行輪換工作。下面是我本次設(shè)計(jì)的程序 [1]： 恒壓供水變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17 本恒壓供水變頻調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)置有手動(dòng)與自動(dòng)兩種供水方式。圖 10所示為恒壓供水變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的控制電路圖。調(diào)試系統(tǒng)時(shí)需分別調(diào)試。首先，將圖中轉(zhuǎn)換開關(guān) SA，轉(zhuǎn)換到圖中 1的位置，開始手動(dòng)調(diào)試。按下按鈕 SB3， KM2線圈得電自鎖，觀察 1水泵是否正常運(yùn)行，正常運(yùn)行后，按下常閉按鈕 SB4,觀察水泵是否正 常停止。同樣按照上述步驟調(diào)試 2泵與 3泵是否可以正常運(yùn)行與停止了，如果都沒有問題，則手動(dòng)調(diào)試成功。 手動(dòng)調(diào)試通過后，將 PLC接入系統(tǒng)，將編好的程序載入 PLC，對(duì) PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。閉合啟動(dòng)按鈕 SB1,接觸器 KM2得電，水泵 1投入運(yùn)行，當(dāng)水泵 1不足以提供供水壓力時(shí)， KM1得電吸合，同時(shí) KM2互鎖斷電，泵 1轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行，泵 2投入運(yùn)行，當(dāng)壓力過大時(shí)，泵 1自動(dòng)切除，泵 2變頻運(yùn)行。泵 1與泵 2之間輪換運(yùn)行。通過對(duì)系統(tǒng)的模擬調(diào)試達(dá)到了本設(shè)計(jì)的要求，實(shí)現(xiàn)了無人值守自動(dòng)控制的效果 [3]。 PLCKM2HL1KM1HL2HL3HL4KM 3KM 4KM 5KM2KM1KM 4KM 3FR1FR2FR3YV1YV2YV3Q0 .0Q0 .1KM2HL 5HL 6Q0 .4Q0 .5SB3SB5SB7SB4SB6SB8KM 5KM 3FUQ0 .2Q0 .31 0 2SA 圖 10 恒壓供水變頻調(diào)速控制系統(tǒng)控制電路圖 恒壓供水變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 18 結(jié)束語 隨著現(xiàn)代生產(chǎn)生活水平的不斷提高，自動(dòng)化的發(fā)展也達(dá)到了一個(gè)新的高度，高效率、高精度以及對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力成為人們追求的目標(biāo)，恒壓供水變頻調(diào)速控制系統(tǒng)正實(shí)現(xiàn)了這以上的幾點(diǎn)要求。恒壓供水變頻調(diào)速控制系統(tǒng)是近代自動(dòng)化控制領(lǐng)域的一項(xiàng)新技術(shù)，是現(xiàn)代控制理論與工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的相結(jié)合的產(chǎn)物，并已成為現(xiàn)代供水系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了水壓的實(shí)時(shí)跟蹤，保證了水壓的恒定，同時(shí)還克服了水塔供水的二次污染，提高了供水質(zhì)量。硬件設(shè) 計(jì)中，我采用了電氣的互鎖，保證變頻器在變頻與工頻的切換過程中不會(huì)直接接入電網(wǎng)，損壞變頻器。本設(shè)計(jì)中，采用了 PLC與變頻器的結(jié)合，其優(yōu)點(diǎn)是控制靈活，編程簡(jiǎn)單，節(jié)約能源，降低成本，調(diào)試簡(jiǎn)便，為工業(yè)和生活用水提供了可靠保證。 恒壓供水變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 19 參考文獻(xiàn) [1] 廖常初 .S7200PLC編程及應(yīng)用 [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020. [2] 孫克軍 .常用傳感器應(yīng)用技術(shù)問答 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020. [3] 方承遠(yuǎn) .電氣控制原理及設(shè)計(jì) [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020. [4] 汪志峰 .可編程控制器原理及應(yīng)用 [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020. [5] 張燕賓 .變頻調(diào)速應(yīng)用實(shí)踐 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [6] 王永華 .現(xiàn)代電器控制及 PLC應(yīng)用技巧 [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2020. [7] 何超 .交流變頻調(diào)速技術(shù) [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2020. [8] 張燕賓 .變頻器應(yīng)用教程 [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020. [9] 詹建北 .變頻技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀 [J].廣東 .廣東科技， 2020. [10] 常曉玲 .電氣控制系統(tǒng)與可編程控制 器 [M].北京 .機(jī)械工業(yè)出版社， 2020. [11] 馮垛生 .變頻器實(shí)用指南 [M].北京 .人民郵電出版社 ， 2020. [12] Configuring Hardware and Communication Connections Manual[Z].Germany： Siemens AG， 2020. [13] 802S installation and Startup Software Version Techunical ,1997 恒壓供水變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 20 附錄： 恒壓供水變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 21 指令表 恒壓供水變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 22 致謝 經(jīng)過幾個(gè)月的努力，本設(shè)計(jì)課題已基本接近尾聲。在本課題即將完成之際，首先感謝我的指導(dǎo)老師。這篇論文是在老師的悉心指導(dǎo)和幫助下完成的。張老師用她精益求精的工作態(tài)度、高尚的人格、淵博的學(xué)識(shí)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在論文的選題、課題研究以及論文的撰寫方面都對(duì)我進(jìn)行精心的 指導(dǎo)，付出了大量的心血；在課題進(jìn)展有困難時(shí)，張老師鼓勵(lì)我，幫助并指導(dǎo)我解決問題、克服困難。張老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、平易近人的性格以及熱心助人的生活態(tài)度，不僅是我在專業(yè)方面取得了很大的幫助，而且讓我領(lǐng)悟到了許多為人處事的道理。在此，我再次衷心感謝張老師為我付出的辛勞以及無微不至的關(guān)懷。 在本課題研究的過程中，我還要感謝系里的老師、領(lǐng)導(dǎo)，感謝學(xué)校，是他們給我們提供了良好的實(shí)驗(yàn)和學(xué)習(xí)環(huán)境，使得我成功并順利完成本設(shè)計(jì)。感謝他們的無私幫助。 此外，我還要感謝家人對(duì)我學(xué)業(yè)的大力支持、對(duì)我生活無微不至的關(guān)懷。 最后，祝愿所 有關(guān)心和幫助過我的老師、同學(xué)、親友們，身體健康、萬事如意！