【正文】 最后 ，再次感謝所有教育我、關(guān)心我、給我支持和前進(jìn)動(dòng)力的老師、同學(xué)、朋友和 親人們，感謝他們?yōu)槲宜龅囊磺?! 38 8 參考文獻(xiàn) ⑴ 廖常初 .PLC編程及應(yīng)用 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020. ⑵ 吳忠智 ，吳加林。 老師淵博的知識(shí)體系、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)方法 、超前的學(xué)術(shù)意識(shí)、精益求精的工作態(tài)度，都在我的腦海里打下深深地烙印。對(duì)整個(gè)供水過(guò)程來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性好，管理人員可根據(jù)每個(gè)季節(jié)的用水情況，選擇不同的壓力設(shè)定范圍，不但節(jié)約了用水，而且節(jié)約了電能，達(dá)到了更優(yōu)的節(jié)能方式，實(shí)現(xiàn)供水的最優(yōu)化控制和穩(wěn)定性控制。恒壓供 水系統(tǒng)以 PLC和變頻器為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)，借助于 PLC強(qiáng)大而靈活的控制功能和內(nèi)置 PID的變頻器優(yōu)良的變頻調(diào)速性能，實(shí)現(xiàn)了恒壓供水的控制。出現(xiàn)如下圖所示 34 圖 5. 10 設(shè)備工具箱窗口 ⑼ 雙擊“串口通訊父設(shè)備”，再雙擊“三菱 FX232” 。 ⑸ 雙擊“串口通訊父設(shè)備”，在下方出現(xiàn)串口通訊父設(shè)備圖標(biāo)。否則就無(wú)法通信。 MCGS的結(jié)構(gòu)形式使其成為一個(gè)“與設(shè)備無(wú)關(guān)”的系統(tǒng)，對(duì)于不同的硬件設(shè)備，只需定制相應(yīng)的設(shè)備構(gòu)件，放置到設(shè)備窗口中，并設(shè)置相關(guān)的屬性，系統(tǒng)就可對(duì)這一設(shè)備進(jìn)行操作，而不需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)作任何改動(dòng)。 圖 編輯界面 對(duì)象元件的選擇 單擊繪圖工具箱中的（插入元件）圖標(biāo)，彈出對(duì)象元件庫(kù)管理對(duì)話框 ，如圖 所示 ： 32 圖 對(duì)象元件庫(kù)管理 如上所示 ，在元件庫(kù)中找到所需的元件組成下圖 5. 8 所示的畫面。 ⑵ 單擊“新增對(duì)象” 按鈕，在窗口的數(shù)據(jù)對(duì)象列表中，增加新的數(shù)據(jù)對(duì)象，系統(tǒng)缺省 定義的名稱為“ Data1”、“ Data2”、“ Data3”等 ⑶ 選中對(duì)象，按“對(duì)象屬性”按鈕，或雙擊選中對(duì)象，則打開(kāi)“數(shù)據(jù)對(duì)象屬性設(shè)置” 窗 口。 定義數(shù)據(jù)對(duì)象 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是 MCGS 工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。 ⑶ 將窗口名稱改為：變頻恒壓供水系統(tǒng)；窗口標(biāo)題改為 ：變頻恒壓供水系統(tǒng)；窗口位置選中“最大化顯示”，其它不變，單擊“確認(rèn)”。 運(yùn)行策略：本窗口主要完成工程運(yùn)行流程的控制。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備，注冊(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，定義連接與驅(qū)動(dòng)設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。 MCGS工程的五大部分 主控窗口：是工程的主窗口或主框架。具有功能完善、操作簡(jiǎn)便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)的突出特點(diǎn)。 輔助 繼電器 M1,M2,M3,? M9依次控制輸出繼電器 Y0,Y1,Y2,? Y10 按下停止按鈕，所有泵停止運(yùn)行。 按下 SB3,斷開(kāi) KM3，在 10 個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后起動(dòng) M2 在工頻電源下運(yùn)行。 按下 SB2,斷開(kāi) KM0，在 10 個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后起動(dòng) M1 在變工頻電源下運(yùn)行。 起動(dòng) 1泵 ： 接到下限信號(hào)就關(guān)閉 KM KM0， 吸合 KM1，只剩 1水泵變頻運(yùn)行。如果按鈕 SB7 沒(méi)按，則使用自動(dòng)運(yùn)行模式。可以多臺(tái)電機(jī)于不同的頻率工作，但一臺(tái)電機(jī)只能以一種頻率下工作。系統(tǒng)的每步動(dòng)作都必須有相應(yīng)的操作。 再次接到下限信號(hào)就關(guān)閉 KM KM0，吸合 KM1，只剩 1水泵變頻運(yùn)行。 圖 4. 3 自動(dòng)運(yùn)行順序功能圖 22 Y0接 KM0 控制 M1的變頻運(yùn)行， Y1 接 KM1 控制 M1 的工頻運(yùn)行； Y2 接 KM2 控制M2的變頻運(yùn)行， Y3 接 KM3 控制 M2 的工頻運(yùn)行； Y4接 KM4 控制 M3 的變頻運(yùn)行， Y5接 KM5 控制 M3 的工頻運(yùn)行 系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)， KM1閉合， 1泵以變頻方式運(yùn)行。反之用水量減少水壓增加時(shí)，水泵按設(shè)定的速率減速到新的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 .當(dāng)用水量繼續(xù)增加，變頻器輸出頻率增加至工頻時(shí)，水壓仍低于設(shè)定值，由 PLC 控制切換至工頻電網(wǎng)后恒速運(yùn)行 。按下 SB10 手動(dòng)啟動(dòng)變頻器。 在自動(dòng) 運(yùn)行模式中，如果 PLC 接到頻率上限信號(hào)，則執(zhí)行增泵程序，增加水泵的工作數(shù)量。 圖 4. 1 PLC 程序流程圖 系統(tǒng)起動(dòng)之后，檢測(cè)是自動(dòng)運(yùn)行模式還是手動(dòng)運(yùn)行模式。 圖 3. 6 壓力傳感器的接線圖 原件表 水泵： M M M3 選用 40160(I)A 型 1 2200 5 .8380PIAU? ? ? 熱繼電器的選 擇：選用最小的熱繼電器作為電機(jī)的過(guò)載保護(hù)熱繼電器 FR， FR1 FR2 可選用規(guī)格其型號(hào)為 TKE02TC，額定電流 5－ 8A， FR3 可選用規(guī)格其型號(hào)為TKE02UC，額定電流為 6－ 9 A 熔斷器的選擇：在控制回路中熔斷器 FU選用 RT18系列。改傳感器采用硅壓阻效應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量的力－電轉(zhuǎn)換。在恒壓供水 中常見(jiàn)的 PID 控制器的控制形式主要有兩種 : ⑴ 硬件型：即通用 PID 控制器，在使用時(shí)只需要進(jìn)行線路的連接和 P、 I、 D參數(shù)及日標(biāo)值的設(shè)定。這種控制方式用于從產(chǎn)生偏差到出現(xiàn)響應(yīng)需要一定時(shí)間的負(fù)載系統(tǒng) (即實(shí)時(shí)性要求不高，工業(yè)上的過(guò)程控制系統(tǒng)一般都是此類系統(tǒng)，本系統(tǒng)也比較適合 PID 調(diào)節(jié) )效果比較好 16 圖 3. 4 PID 控制框圖 通過(guò)對(duì)被控制對(duì)象的傳感器等檢測(cè)控制量 (反饋量 )，將其與目標(biāo)值 (溫度、流量、壓力等設(shè)定值 )進(jìn)行比較。在該場(chǎng)合，為使 P 動(dòng)作的振蕩衰減和系統(tǒng)穩(wěn)定，可用 PD 控制。對(duì)有積分元件的負(fù)載系統(tǒng)可以單獨(dú)使用 P動(dòng)作控制。 圖 3. 3變頻器接線圖 PID 調(diào)節(jié)器 僅用 P 動(dòng)作控制，不能完全消除偏差。頻率檢測(cè)的上 /下限信號(hào)分別通過(guò) OL 和 FU輸出至 PLC 的 X2 與 X3 輸入端作 14 為 PLC 增泵減泵控制信號(hào)。 PLC 的接線 圖 3. 1 PLC的接線圖 Y0 接 KM0 控制 M1 的 工 頻運(yùn)行， Y1 接 KM1 控制 M1 的 變 頻運(yùn)行； Y2接 KM2控制 M2 的 工 頻運(yùn)行， Y3 接 KM3控制 M2 的 變 頻運(yùn)行； Y4 接 KM4 控制 M3 的 工 頻運(yùn)行， Y5接 KM5 控制 M3的 變 頻運(yùn)行。 13 3 相關(guān)器件的選型及接線 PLC 的選型 水泵 M M2， M3可變頻運(yùn)行，也可工頻運(yùn)行，需 PLC 的 6個(gè)輸出點(diǎn)，變頻器的運(yùn)行與關(guān)斷由 PLC 的 1個(gè)輸出點(diǎn)，控制變頻器使電機(jī)正轉(zhuǎn)需 1個(gè)輸出信號(hào)控制，報(bào)警器的控制需要 1 個(gè)輸出點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)量一共 9 個(gè)。 KM KM KM5 分別為電動(dòng)機(jī) M1 、 M2 、 M3 變 頻運(yùn)行時(shí)接通電源的控制接觸器， KM0、 KM2 、 KM4 分別為電動(dòng)機(jī) M M M3工 頻運(yùn)行時(shí)接通電源的控制接觸器。 在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)在確實(shí)需要機(jī)組進(jìn)行切換的時(shí)候才進(jìn)行機(jī)組的切換。因?yàn)楫?dāng)水泵機(jī)組運(yùn)行，電機(jī)帶動(dòng)水泵向管網(wǎng)供水時(shí)，由于管網(wǎng)中的水壓會(huì)反推水泵，給帶動(dòng)水泵運(yùn)行的電機(jī)一個(gè)反向的力矩，同時(shí)這個(gè)水壓也在一定程度上阻止源水池中的水進(jìn)入管網(wǎng)，因此，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行頻率下降到一個(gè)值時(shí)，水泵就己經(jīng)抽不出水了，實(shí)際的供水壓力也不會(huì)隨著電機(jī)頻率的下降而下降。當(dāng)變頻器的輸出頻率己經(jīng)到達(dá) 50Hz 時(shí)，即使實(shí)際供水壓力仍然低于設(shè)定壓力，也不能夠再增加變頻器的輸出頻率了。那么何時(shí)進(jìn)行切換，才能使系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的供水壓力，同時(shí)使機(jī)組不過(guò)于頻繁的切換。當(dāng)供水壓力大于預(yù)置值時(shí)，變頻器輸出頻率降低，水泵速度下降，當(dāng)變頻器的輸出頻率達(dá)到下限，并穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間后，把變頻器控制的水泵停機(jī)，如果供水壓力仍大于預(yù)置值，則將下 11 一臺(tái)水泵由工頻運(yùn)行切換到變頻器調(diào)速運(yùn)行，并繼續(xù)減泵工作過(guò)程。當(dāng)變頻器的輸出頻率達(dá)到上限，并穩(wěn)定運(yùn)行后，如果供水壓力仍沒(méi)達(dá)到預(yù)置值，則需進(jìn)入增泵過(guò)程。此時(shí) PID 會(huì)繼續(xù)通過(guò)由遠(yuǎn)傳壓力表送來(lái)的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行分析、計(jì)算、判斷，進(jìn)一步控制變頻器的運(yùn)行頻率，使管壓保持在壓力設(shè)定值的上、下限偏差范圍之內(nèi)。根據(jù)壓力設(shè)定值 (根據(jù)管網(wǎng)壓力要求設(shè)定 )與壓力實(shí)際值 (來(lái)自于壓力傳感器 )的偏差進(jìn)行 PID 調(diào)節(jié)，并輸出頻率給定信號(hào)給變頻器。人機(jī)界面還可以對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行監(jiān)示，對(duì)報(bào)警進(jìn)行顯示 。 ⑶ 電控設(shè)備 :它是由一組接觸器、保護(hù) 繼電器、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等電氣元件組成。 ⑴ 供水控制器 :它是整個(gè)變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的核心。 在系統(tǒng)控制過(guò)程中，需要檢測(cè)的信號(hào)包括自來(lái)水出水水壓信號(hào)和報(bào)警信號(hào) : ① 水壓信號(hào) :它反映的是用戶管網(wǎng)的水壓值，它是恒壓供水控制的主要反饋信號(hào)。 從原理框圖，我們可以看出變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)檢測(cè)、控制系 統(tǒng)、人機(jī)界面、以及報(bào)警裝置等部分組成。 考慮以上四種方案后，此次設(shè)計(jì)采用第四種方案。這些產(chǎn)品將 PID 調(diào)節(jié)器以及簡(jiǎn)易可編程控制器的功能都綜合進(jìn)變頻器內(nèi)，形成了帶有各種應(yīng)用的新型變頻器。這樣，可編程控制器的成本沒(méi)有降低，還增加了連線和附加設(shè)備，降低了整套設(shè)備的可靠性。 由于變頻器的轉(zhuǎn)速控制信號(hào)是由可編程控制器或 PID 回路調(diào)節(jié)器給出