【導讀】變頻恒壓供水系統(tǒng)由可編程控制器、變頻器、水泵機組、壓力傳感器、工控機。本系統(tǒng)包含四臺水泵電機，它們組成變頻循環(huán)運行方式。壓力傳感器檢測當前水壓信號，送入PLC與設定值比。改變供水量，最終保持管網(wǎng)壓力穩(wěn)定在設定值附近。通過工控機與PLC的連接，采用。組態(tài)軟件完成系統(tǒng)監(jiān)控，實現(xiàn)了運行狀態(tài)動態(tài)顯示及數(shù)據(jù)、報警的查詢。

　　

【正文】 ) 17 VD112 比例系數(shù) Kc 故障結束脈沖信號 VD116 采樣時間 Ts 水泵變頻啟動脈沖 (增泵 ) VD120 積分時間 Ti 水泵變頻啟動脈沖 (減泵 ) VD124 微分時間 Td 倒泵變頻啟動脈沖 VD204 變頻運行頻率下限值 復位當前變頻泵運行脈沖 VD208 變頻運行頻率上限值 當前泵工頻運行啟動脈沖 VD250 PID 調(diào)節(jié)結果存儲單元 新泵變頻啟動脈沖 VB300 變頻工作泵的泵號 泵工頻 /變頻轉換邏輯控制 VB301 工頻運行泵的總臺數(shù) 泵工頻 /變頻轉換邏輯控制 VD310 變頻運行時間存儲器 泵工頻 /變頻轉換邏輯控制 T33 工頻 /變頻轉換邏輯控制 泵工頻 /變頻轉換邏輯控制 T34 工頻 /變頻轉換邏輯控制 故障信號匯總 T35 工頻 /變頻轉換邏輯控制 水池水位越限邏輯 PLC 程序設計 控制系統(tǒng)主程序設計 PLC 主程序主要由系統(tǒng)初始化程序、水泵電機起動程序、水泵電機變頻 /工頻切換程序、水泵電機換機程序、模擬量 (壓力、頻率 )比較計算程序 和報警程序等構成。 (1)系統(tǒng)初始化程序 在系統(tǒng)開始工作的時候，先要對整個系統(tǒng) 進行初始化，即在開始啟動的時候，先對系統(tǒng)的各個部分的當前工作狀態(tài)進行檢測，如出錯則報警，接著對 變頻器變頻運行的上下限頻率、 PID 控制的各參數(shù) 進行初始化處理，賦予一定的初值 ，在初始化子程序的最后進行中斷連接。 系統(tǒng)進行初始化是在主程序中通過調(diào)用子程序來是實現(xiàn)的。在初始化后緊接著要設定白天 /夜間兩種供水模式下的水壓給定值以及變頻泵泵號和工頻泵投入臺數(shù)。 (2) 增、減泵判斷和相應操作程序 當 PID 調(diào)解結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）且水泵穩(wěn)定運行時，定時器計時 5min（以便消除水壓波動的 干擾）后執(zhí)行工頻泵臺數(shù)加一（或減一）操作，并產(chǎn)生相應的泵變頻啟動脈沖信號。 (3) 水泵的軟啟動程序 增減泵或倒泵時復位變頻器為軟啟動做準備，同時變頻泵號加一，并產(chǎn)生當前泵工頻啟動脈沖信號和下一臺水泵變頻啟動脈沖信號，延時后啟動運行。 當只有一臺變頻泵長時間運行時，對連續(xù)運行時間進行判斷，超過 3h 則自動倒電氣工程及其自動化專業(yè)綜合設計 (論文 ) 18 泵變頻運行。 (4) 各水泵變頻運行控制邏輯程序 各水泵變頻運行控制邏輯大體上是相同的，現(xiàn)在只以 1水泵為例進行說明。當?shù)谝淮紊想?、故障消除或者產(chǎn)生 1泵變頻啟動脈沖信號并且系統(tǒng)無故障產(chǎn)生、未產(chǎn)生復位 1水 泵變頻運行信號、 1泵未工作在工頻狀態(tài)時， 置 1， KM2 常開觸點閉合接通變頻器，使 1水泵變頻運行，同時 KM2 常閉觸點打開防止 KM1 線圈得電，從而在變頻和工頻之間實現(xiàn)良好的電氣互鎖， KM2 的常開觸點還可實現(xiàn)自鎖功能。 (5) 各水泵工頻運行控制邏輯程序 水泵的工頻運行不但取決于變頻泵的泵號，還取決于工頻泵的臺數(shù)。由于各水泵工頻運行控制邏輯大體上是相同的，現(xiàn)在只以 1水泵為例進行說明。產(chǎn)生當前泵工頻運行啟動脈沖后，若當前 2泵處于變頻運行狀態(tài)且工頻泵數(shù)大于 0，或者當前 3泵處于變頻運行狀態(tài)且工頻泵數(shù)大于 1，亦或者當前 4 號泵處于變頻運行狀態(tài)且工頻數(shù)大于 1，則 置 1， KM1 線圈得電，使得 KM1 常開觸點閉合， 1水泵工頻運行，同時 KM1 常閉觸點打開防止 KM2 線圈得電，從而實現(xiàn)變頻和工頻之間實現(xiàn)良好的電氣互鎖， KM1 的常開觸點還可實現(xiàn)自鎖功能。 (6) 報警及故障處理程序 本系統(tǒng)中包括水池水位越限報警指示燈、變頻器故障報警指示燈白天模式運行指示燈以及報警電鈴。當故障信號產(chǎn)生時，相應的指示燈會出現(xiàn)閃爍的現(xiàn)象，同時報警電鈴響起。而試燈按鈕按下時，各指示燈會一直點亮。 故障發(fā)生后重新設定變頻泵號和工頻泵運行臺數(shù)， 在故障結束后產(chǎn)生故障結束脈沖信號。 電氣工程及其自動化專業(yè)綜合設計 (論文 ) 19 圖 41 變頻恒壓供水系統(tǒng)主程序流程圖 主程序流程圖 見 圖 41。 由于在圖 41 中并未對各臺水泵的變頻和工頻運行控制做詳細介紹，因此圖 42 和圖 43 對其作了完整的補充。其中圖 42 是以 2泵為例的變頻運行控制流程圖，圖 43 是以 2泵為例的工頻運行控制流程圖。 4泵的運行控制情況與 2泵相似。 電氣工程及其自動化專業(yè)綜合設計 (論文 ) 20 圖 42 2泵變頻運行控制流程圖 圖 43 2泵工頻運行控制流程圖 電氣工程及其自動化專業(yè)綜合設計 (論文 ) 21 5 結束語 本 文針對 城市小區(qū) 供水的特點，設計開發(fā)了一套基于 PLC 的變頻 恒 壓供水自動控制系統(tǒng) 。 該系統(tǒng)利用單臺變頻器實現(xiàn)多臺水泵電機的軟起動和調(diào)速，摒棄了原有的自 耦 降壓起動裝置，同時把水泵電機控制納入自動控制 系統(tǒng)。壓力 變送 器采樣管網(wǎng)壓力信號經(jīng) PID 處理傳送給變頻器，變頻器根據(jù)壓力大 小調(diào) 節(jié) 電機轉速，通過改變水泵性能曲線來實現(xiàn)水泵的流量調(diào)節(jié)，保證管網(wǎng)壓力恒定。該系統(tǒng)不僅有效地保證了供水系統(tǒng)管網(wǎng)壓力恒定，而且 具有 工作可靠、施工簡單、節(jié)能效果顯著、全自動控制、無二次污染等優(yōu)點。 本文主要的工作如下 ： (1) 由 PLC、變頻器實現(xiàn)生活 用水的恒壓控制。系統(tǒng)采用 PLC 實現(xiàn)對多泵切換的控制。通過變頻器實現(xiàn)對三相水泵電機的軟啟動，由電動機的變頻調(diào)速實現(xiàn)對水壓的調(diào)節(jié)。 (2) 通過對控制過程和原理的分析，利用西門子 STEP7 MicroWIN 編程軟件設計了一個 用于恒壓供水系統(tǒng)的程序，本程序包括順序控制主程序，初始化子程序和中斷子程序三部分。 (3) 對上位機組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)進行了設計 。 根據(jù)泵站監(jiān)控要求， 利用組態(tài)王軟件 完成了泵站組態(tài)監(jiān)控畫面的 各個功能的設計，系統(tǒng)界面清楚明了，易于操作，能動態(tài)地顯示當前運行情況、當前水壓以及故障情況。 通過本次畢業(yè)設計， 不僅使我鞏固了對原有知識的掌握，還拓寬了我的知識面。在提高自己的同時，我也更加清楚的認識到自己的一些不足之處。比如：在硬件設備之間的連接， I/O 端口的分配，地址的分配這幾方面自己起初不是很了解，但經(jīng)過這半年的自學，以及向老師、同學們請教，我對這些知識有了更深入的理解。通過這半年的實踐和學習，我學到了很多課本中無法涉及到的知識，體會到了工程設計的復雜與困難，也感受到了親自做出成績的成功與喜悅，這些都為即將開始的研究生生活打下了堅實的基礎。在以后的學習和生活中，我會不斷的提高、充實自己，爭取獲得更大的成績。 電氣工程及其自動化專業(yè)綜合設計 (論文 ) 22 參考文獻 [1]王永華現(xiàn)代電氣控制及 PLC 應用技術北京：北京航空航天大學出版社，2020 年 [2]張萬忠可編程控制器入門與應用實例北京：中國電力出版社， 2020 年 [3]田淑珍可編程控制器原理及應用北京：機械工業(yè)出版社， [4]陳其純可編程序控制器應用技術北京：高等教育出版社， 2020 年 [5]張燕賓變頻調(diào)速應用實踐北京：機械工業(yè)出版社， 2020 年 [6]廖常初 PLC 編程及應用北京：機械工業(yè)出版社， 2020 年 [7]林俊贊，李雄松，尹元日在恒壓供水控制系統(tǒng)中 的應用電機電器技術，1999 年 [8]李敬梅電力拖動控制線路與技能訓練北京：中國勞動社會保障出版社，2020 年 [9] 鄧星鐘主編 .機電傳動控制 [M].華中科技大學出版社， [10] S7200 中文系統(tǒng)手冊 [M].西門子公司， [11] 廖常初主編 .PLC 編程及應用 [M].機械工業(yè)出版社， [12] 金以慧主編 .過程控制 [M].清華大學出版社， [13] 王永華主編 .現(xiàn)代電氣控制及 PLC 應用技術 [M].北京航天航社， [14] 王占奎主編 .變頻調(diào)速應用百例 [M].科學出版社， [15] 趙永鍵主編 .單片機變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng) [M]， [16] 常斗南主編 .李全利 .可編程序控制器原理、應用、實驗 [M]. 電氣工程及其自動化專業(yè)綜合設計 (論文 ) 23 致謝 首先衷心的感謝我的論文指導老師劉東嵐老師。在我做畢業(yè)設計的過程中得到了劉老師的悉心指導。在學習和研究工作期間，我的導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、忘我的工作精神和樸實謙和的作風時刻感染著我，成為我學習的典范，使我受益匪淺、終生難忘。在此特向劉老師表示深深的謝意和崇高的敬意。 同時， 在畢業(yè)設計期間，作為小組的一員，我深深的體會到團隊的合作精神，我衷心的感謝其他組員對我的幫助和鼓勵，我們一起學習，一起探討問題、解決問題。當我遇到困難時，他們給了我許多好的建議和無私的幫助。在此表示誠摯的謝意。如果沒有老師、同學和朋友的幫助，設計的工作是難以順利完成的，在此再一次表示衷心的感謝。 電氣工程及其自動化專業(yè)綜合設計 (論文 ) 24 附錄 電氣工程及其自動化專業(yè)綜合設計 (論文 ) 25 電氣工程及其自動化專業(yè)綜合設計 (論文 ) 26 電氣工程及其自動化專業(yè)綜合設計 (論文 ) 27 電氣工程及其自動化專業(yè)綜合設計 (論文 ) 28 電氣工程及其自動化專業(yè)綜合設計 (論文 ) 29