【導(dǎo)讀】變頻恒壓供水系統(tǒng)由可編程控制器、變頻器、水泵機(jī)組、壓力傳感器、工控機(jī)。本系統(tǒng)包含四臺(tái)水泵電機(jī)，它們組成變頻循環(huán)運(yùn)行方式。壓力傳感器檢測當(dāng)前水壓信號(hào)，送入PLC與設(shè)定值比。改變供水量，最終保持管網(wǎng)壓力穩(wěn)定在設(shè)定值附近。通過工控機(jī)與PLC的連接，采用。組態(tài)軟件完成系統(tǒng)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行狀態(tài)動(dòng)態(tài)顯示及數(shù)據(jù)、報(bào)警的查詢。

　　

【正文】 ) 17 VD112 比例系數(shù) Kc 故障結(jié)束脈沖信號(hào) VD116 采樣時(shí)間 Ts 水泵變頻啟動(dòng)脈沖 (增泵 ) VD120 積分時(shí)間 Ti 水泵變頻啟動(dòng)脈沖 (減泵 ) VD124 微分時(shí)間 Td 倒泵變頻啟動(dòng)脈沖 VD204 變頻運(yùn)行頻率下限值 復(fù)位當(dāng)前變頻泵運(yùn)行脈沖 VD208 變頻運(yùn)行頻率上限值 當(dāng)前泵工頻運(yùn)行啟動(dòng)脈沖 VD250 PID 調(diào)節(jié)結(jié)果存儲(chǔ)單元 新泵變頻啟動(dòng)脈沖 VB300 變頻工作泵的泵號(hào) 泵工頻 /變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制 VB301 工頻運(yùn)行泵的總臺(tái)數(shù) 泵工頻 /變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制 VD310 變頻運(yùn)行時(shí)間存儲(chǔ)器 泵工頻 /變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制 T33 工頻 /變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制 泵工頻 /變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制 T34 工頻 /變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制 故障信號(hào)匯總 T35 工頻 /變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制 水池水位越限邏輯 PLC 程序設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì) PLC 主程序主要由系統(tǒng)初始化程序、水泵電機(jī)起動(dòng)程序、水泵電機(jī)變頻 /工頻切換程序、水泵電機(jī)換機(jī)程序、模擬量 (壓力、頻率 )比較計(jì)算程序 和報(bào)警程序等構(gòu)成。 (1)系統(tǒng)初始化程序 在系統(tǒng)開始工作的時(shí)候，先要對(duì)整個(gè)系統(tǒng) 進(jìn)行初始化，即在開始啟動(dòng)的時(shí)候，先對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)部分的當(dāng)前工作狀態(tài)進(jìn)行檢測，如出錯(cuò)則報(bào)警，接著對(duì) 變頻器變頻運(yùn)行的上下限頻率、 PID 控制的各參數(shù) 進(jìn)行初始化處理，賦予一定的初值 ，在初始化子程序的最后進(jìn)行中斷連接。 系統(tǒng)進(jìn)行初始化是在主程序中通過調(diào)用子程序來是實(shí)現(xiàn)的。在初始化后緊接著要設(shè)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(hào)和工頻泵投入臺(tái)數(shù)。 (2) 增、減泵判斷和相應(yīng)操作程序 當(dāng) PID 調(diào)解結(jié)果大于等于變頻運(yùn)行上限頻率（或小于等于變頻運(yùn)行下限頻率）且水泵穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，定時(shí)器計(jì)時(shí) 5min（以便消除水壓波動(dòng)的 干擾）后執(zhí)行工頻泵臺(tái)數(shù)加一（或減一）操作，并產(chǎn)生相應(yīng)的泵變頻啟動(dòng)脈沖信號(hào)。 (3) 水泵的軟啟動(dòng)程序 增減泵或倒泵時(shí)復(fù)位變頻器為軟啟動(dòng)做準(zhǔn)備，同時(shí)變頻泵號(hào)加一，并產(chǎn)生當(dāng)前泵工頻啟動(dòng)脈沖信號(hào)和下一臺(tái)水泵變頻啟動(dòng)脈沖信號(hào)，延時(shí)后啟動(dòng)運(yùn)行。 當(dāng)只有一臺(tái)變頻泵長時(shí)間運(yùn)行時(shí)，對(duì)連續(xù)運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行判斷，超過 3h 則自動(dòng)倒電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)綜合設(shè)計(jì) (論文 ) 18 泵變頻運(yùn)行。 (4) 各水泵變頻運(yùn)行控制邏輯程序 各水泵變頻運(yùn)行控制邏輯大體上是相同的，現(xiàn)在只以 1水泵為例進(jìn)行說明。當(dāng)?shù)谝淮紊想?、故障消除或者產(chǎn)生 1泵變頻啟動(dòng)脈沖信號(hào)并且系統(tǒng)無故障產(chǎn)生、未產(chǎn)生復(fù)位 1水 泵變頻運(yùn)行信號(hào)、 1泵未工作在工頻狀態(tài)時(shí)， 置 1， KM2 常開觸點(diǎn)閉合接通變頻器，使 1水泵變頻運(yùn)行，同時(shí) KM2 常閉觸點(diǎn)打開防止 KM1 線圈得電，從而在變頻和工頻之間實(shí)現(xiàn)良好的電氣互鎖， KM2 的常開觸點(diǎn)還可實(shí)現(xiàn)自鎖功能。 (5) 各水泵工頻運(yùn)行控制邏輯程序 水泵的工頻運(yùn)行不但取決于變頻泵的泵號(hào)，還取決于工頻泵的臺(tái)數(shù)。由于各水泵工頻運(yùn)行控制邏輯大體上是相同的，現(xiàn)在只以 1水泵為例進(jìn)行說明。產(chǎn)生當(dāng)前泵工頻運(yùn)行啟動(dòng)脈沖后，若當(dāng)前 2泵處于變頻運(yùn)行狀態(tài)且工頻泵數(shù)大于 0，或者當(dāng)前 3泵處于變頻運(yùn)行狀態(tài)且工頻泵數(shù)大于 1，亦或者當(dāng)前 4 號(hào)泵處于變頻運(yùn)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(diǎn)閉合， 1水泵工頻運(yùn)行，同時(shí) KM1 常閉觸點(diǎn)打開防止 KM2 線圈得電，從而實(shí)現(xiàn)變頻和工頻之間實(shí)現(xiàn)良好的電氣互鎖， KM1 的常開觸點(diǎn)還可實(shí)現(xiàn)自鎖功能。 (6) 報(bào)警及故障處理程序 本系統(tǒng)中包括水池水位越限報(bào)警指示燈、變頻器故障報(bào)警指示燈白天模式運(yùn)行指示燈以及報(bào)警電鈴。當(dāng)故障信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，相應(yīng)的指示燈會(huì)出現(xiàn)閃爍的現(xiàn)象，同時(shí)報(bào)警電鈴響起。而試燈按鈕按下時(shí)，各指示燈會(huì)一直點(diǎn)亮。 故障發(fā)生后重新設(shè)定變頻泵號(hào)和工頻泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)， 在故障結(jié)束后產(chǎn)生故障結(jié)束脈沖信號(hào)。 電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)綜合設(shè)計(jì) (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(duì)各臺(tái)水泵的變頻和工頻運(yùn)行控制做詳細(xì)介紹，因此圖 42 和圖 43 對(duì)其作了完整的補(bǔ)充。其中圖 42 是以 2泵為例的變頻運(yùn)行控制流程圖，圖 43 是以 2泵為例的工頻運(yùn)行控制流程圖。 4泵的運(yùn)行控制情況與 2泵相似。 電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)綜合設(shè)計(jì) (論文 ) 20 圖 42 2泵變頻運(yùn)行控制流程圖 圖 43 2泵工頻運(yùn)行控制流程圖 電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)綜合設(shè)計(jì) (論文 ) 21 5 結(jié)束語 本 文針對(duì) 城市小區(qū) 供水的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)開發(fā)了一套基于 PLC 的變頻 恒 壓供水自動(dòng)控制系統(tǒng) 。 該系統(tǒng)利用單臺(tái)變頻器實(shí)現(xiàn)多臺(tái)水泵電機(jī)的軟起動(dòng)和調(diào)速，摒棄了原有的自 耦 降壓起動(dòng)裝置，同時(shí)把水泵電機(jī)控制納入自動(dòng)控制 系統(tǒng)。壓力 變送 器采樣管網(wǎng)壓力信號(hào)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(jī)轉(zhuǎn)速，通過改變水泵性能曲線來實(shí)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(dòng)控制、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。 本文主要的工作如下 ： (1) 由 PLC、變頻器實(shí)現(xiàn)生活 用水的恒壓控制。系統(tǒng)采用 PLC 實(shí)現(xiàn)對(duì)多泵切換的控制。通過變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)三相水泵電機(jī)的軟啟動(dòng)，由電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)對(duì)水壓的調(diào)節(jié)。 (2) 通過對(duì)控制過程和原理的分析，利用西門子 STEP7 MicroWIN 編程軟件設(shè)計(jì)了一個(gè) 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(duì)上位機(jī)組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì) 。 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(gè)功能的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)界面清楚明了，易于操作，能動(dòng)態(tài)地顯示當(dāng)前運(yùn)行情況、當(dāng)前水壓以及故障情況。 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)， 不僅使我鞏固了對(duì)原有知識(shí)的掌握，還拓寬了我的知識(shí)面。在提高自己的同時(shí)，我也更加清楚的認(rèn)識(shí)到自己的一些不足之處。比如：在硬件設(shè)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(xué)，以及向老師、同學(xué)們請教，我對(duì)這些知識(shí)有了更深入的理解。通過這半年的實(shí)踐和學(xué)習(xí)，我學(xué)到了很多課本中無法涉及到的知識(shí)，體會(huì)到了工程設(shè)計(jì)的復(fù)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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在以后的學(xué)習(xí)和生活中，我會(huì)不斷的提高、充實(shí)自己，爭取獲得更大的成績。 電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)綜合設(shè)計(jì) (論文 ) 22 參考文獻(xiàn) [1]王永華現(xiàn)代電氣控制及 PLC 應(yīng)用技術(shù)北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2020 年 [2]張萬忠可編程控制器入門與應(yīng)用實(shí)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(yīng)用北京：機(jī)械工業(yè)出版社， [4]陳其純可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)北京：高等教育出版社， 2020 年 [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 年 [6]廖常初 PLC 編程及應(yīng)用北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 年 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電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)綜合設(shè)計(jì) (論文 ) 24 附錄 電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)綜合設(shè)計(jì) (論文 ) 25 電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)綜合設(shè)計(jì) (論文 ) 26 電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)綜合設(shè)計(jì) (論文 ) 27 電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)綜合設(shè)計(jì) (論文 ) 28 電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)綜合設(shè)計(jì) (論文 ) 29