【正文】 在此謹(jǐn)向 老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。因此，有待于進(jìn)一步研究改善變頻恒壓供水系統(tǒng)的性能，使其能被更好的應(yīng)用于生活、生產(chǎn)實(shí)踐中。 恒壓 供水在日常生活中非常重要，基于 PLC和變頻器技術(shù)設(shè)計(jì)的生活恒壓供水控制系統(tǒng)可靠性高、效率高、節(jié)能效果顯著、動態(tài)響應(yīng)速度快。 在“基本畫面”里選擇需要下載的畫面名稱，在名稱前打勾 ，選擇完畢后點(diǎn)擊“下載”按鈕，就可以進(jìn)行下載數(shù)據(jù)傳輸，在傳輸過程中禁止關(guān)閉觸摸屏電源和移動 GOT 通訊線。然后點(diǎn)擊“安裝”，觸摸屏就進(jìn)入與電腦通訊之中，此時不能關(guān)閉 GOT 電源或者拔出 GOT 通信線。先在“通訊設(shè)置”里設(shè)置通訊方式和接口，然后選擇“測試”， 如圖 。如果“填充圖樣”選擇為 則背景主要顯示“圖樣前景色”，如果“填充圖樣”選擇為 則背景主要顯示“圖樣背景色”。 畫面編號：在整個工程中，畫面編號是唯一性的，可以通過這個編號對畫面進(jìn)行索引。（默認(rèn)不用改變，定義 GD100 即可） 7． 設(shè)置畫面基本屬性。下一步后 ,“通訊驅(qū)動程序”的設(shè)置窗口中，如果選擇 PLC 設(shè)備，則此項(xiàng)只有一種驅(qū)動程序設(shè)置成“ MelsecFX”即可。 連接機(jī)器：設(shè)置人機(jī)界面觸摸屏監(jiān)控的外設(shè)。如果“顯示新建工程向?qū)А钡臉?biāo)志去掉的話，每次新建就不會出現(xiàn)以下 圖 畫面。 GT Designer2 簡要設(shè)置與操作 1． 實(shí)訓(xùn)連線 圖 圖 鏈接線 如上圖 將電腦（ PCCOM）和觸摸屏的 RS232 用鏈接線（如圖 ）鏈接起來即可，插拔電腦串口（ PCCOM）的時候要注意。 先從產(chǎn)品配送的光盤里找到“人機(jī)界面”的內(nèi)容，然后安裝 “ GT Designer2”軟件。 人機(jī)界面觸摸屏軟件安裝及連接與下載 編程軟件的安裝 如下圖 ，找到關(guān)于人機(jī)界面 GOT 的文件夾，里面有個“ GT Designer2”軟件，如圖 ，在安裝之前先打開“ EnvMEL”文件夾，安裝運(yùn)行環(huán)境，運(yùn)行“ EnvMEL”里的“ ”，安裝軟件所需的運(yùn)行環(huán)境。 如果在電源開啟后，沒有顯示任何中文，則需要安裝 OS，詳細(xì)安裝情況見“ 安裝與工程下載” 圖 主菜單界面 (1) 主菜單 顯示應(yīng)用程序中可以設(shè)置的菜單項(xiàng)。請從繪圖軟件進(jìn)行安裝。它使工控設(shè)備的操作和控制更加 容易，更能體現(xiàn)出現(xiàn)代高科技的便利。 人機(jī)界面觸摸屏（以下簡稱觸摸屏）可以將對外設(shè)的 CPU 內(nèi)部的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。繼而無法讓系統(tǒng)繼續(xù)工作。 當(dāng)將系統(tǒng)狀態(tài)開關(guān)打到手動，系統(tǒng)進(jìn)入手動運(yùn)行模式。按下變頻器 啟動，系統(tǒng)就會根據(jù) PLC程序啟動手動變頻器控制 Y10輸出，電機(jī)正轉(zhuǎn) 。反之用水量減少水壓增加時，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，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 。 手動模式主要是解決系統(tǒng)出錯或器件出問題 在自動運(yùn)行模式中，如果 當(dāng)前管道壓力值少于設(shè)定壓力 ， 持續(xù)三秒， 則執(zhí)行增泵程序，增加水泵的工作數(shù)量。 表 變頻器的 Pr 制設(shè)定表 變頻器 適用電機(jī)容量 （ KW) 輸出額定容量(KVA) 輸出額定電流 （ A） 過載能力 電源額定輸入交流電壓 /頻率 冷卻方式 FRA500系列 型（三菱） 12 150%60s ,200% (反時限特性 ) 3相， 380V 50Hz/60Hz 強(qiáng)制風(fēng)冷 第四章 PLC 控制及編程 PLC 控制 PLC 在系統(tǒng)中的作用是控制交流接觸器組進(jìn)行工頻 — 變頻的切換 和水泵工作數(shù)量的調(diào)整。 熔斷器的選擇：在控制回路中熔斷器 FU 選用 RT18 系 列。傳感器由敏感芯體和信號調(diào)理電路組成，當(dāng)壓力作用于傳感器時，敏感芯體內(nèi)硅片上的惠斯登電橋的輸出電壓發(fā)生變化，信號調(diào)理電路將輸出的電壓信號作放大處理，同時進(jìn)行溫度補(bǔ)償、非線性補(bǔ)償，使傳感器的電性能滿足技術(shù)指標(biāo)的要求 ?？刂票磉_(dá)式為 : 其增量式為 : 其中： 在 恒壓供水中常見的 PID 控制器的控制形式主要有兩種 : (1)硬件型：即通用 PID 控制器，在使用時只需要進(jìn)行線路的連 接和 P、 I、D 參數(shù)及日標(biāo)值的設(shè)定。 3）配置靈活，功能齊全，自動化程度高。國內(nèi)外的資料表明，使用 變頻設(shè)備可使水泵運(yùn)行平均轉(zhuǎn)速比工頻轉(zhuǎn)速降低 20%，從而大大降低能耗，節(jié)能效率可達(dá) 20%～ 40%。 2）防止失速再生過電壓。 （ 3）其他保護(hù) 1）防止失速過電流。過載檢出裝置與逆變器保護(hù)共用，但考慮低速運(yùn)轉(zhuǎn)的過熱時，在異步電動機(jī)內(nèi)埋入溫度傳感器，或者利用轉(zhuǎn)在逆變器內(nèi)的電子熱保護(hù)來檢出過熱。但為了確保人身安全，需要轉(zhuǎn)設(shè)漏電斷路器。對于數(shù)毫秒以內(nèi)的瞬時停電，控制電路工作正常。 3）再生過電壓保護(hù)。 2）過載保護(hù)。 ⑤ 保護(hù)電路 檢測主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過載或過壓等異常時，為了防止逆變器和異步電動機(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。 ② 電壓 /電流檢測電路 與主電路電位隔離，檢測電壓、電流等 。如圖 所示，控制電路由以下電路組成，頻率、電壓的“運(yùn)算電路”，主電路的“電壓 /電流檢測電路”，電動機(jī)的“速度檢測電路”，將運(yùn)算電路的控制信號進(jìn)行放大的“驅(qū)動電路”，以及逆變器和電動機(jī)的“保護(hù)電路”。 圖 以電壓型 PWM 逆變器為例示出開關(guān)時間和電壓波形。 ② 平波回路 在整流器整流后的直流電壓中，含有電源 6 倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。圖 所示是典型的電壓逆變器的例子，其主電路由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸引在整流和逆變時產(chǎn)生的電壓脈動的“平波回路”以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。此電源輸出的電壓或電流及頻率，由控制回路的控制指令進(jìn)行控制?？刂破饎雍屯Ｖ剐枰?2 個輸入點(diǎn)，系統(tǒng)自動 /手動起動需 1 輸入點(diǎn)，手動控制電機(jī)的工頻 /變頻運(yùn)行需 6 個輸入點(diǎn)，控制系統(tǒng)停止運(yùn)行需 1 個輸入點(diǎn)，檢測電機(jī)是否過載需 3 個輸入點(diǎn)， 用戶的控制需要個輸 5 入點(diǎn)， 共需 18個輸入點(diǎn)。 同時，模擬用戶電磁閥還可以通過 X10~~X14 的輸入端開啟。 如果再次收到變頻器上限輸出信號，則 KM2 斷開 KM3 吸合， 2水泵由變頻轉(zhuǎn)為工頻，同時 KM4 閉合 3水泵變頻運(yùn)行。由實(shí)驗(yàn)步驟中主回路接線圖可以看出，交流接觸器組中的KM0 與 KM1 分別控制 1水泵的變頻運(yùn)行和工頻運(yùn)行，而 KM2 和 KM3 則控制2水泵的變頻與工頻， KM4 與 KM5 控制 3水泵的變頻與工頻起動。（ 4）數(shù)據(jù)處理（ 5）通信聯(lián)網(wǎng) PLC 的工作過程 PLC 是在系統(tǒng)軟件的控制 和指揮下，采用循環(huán)順序掃描的工作方式，其工作過程就是程序的執(zhí)行過程，它分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段，如圖 所示。 PLC 總的發(fā)展趨勢是向高集成度、小體積、大容量、高速度、易使用、高性能方向發(fā)展。 簡介 PLC 的發(fā)展?fàn)顩r及其發(fā)展趨勢 現(xiàn)在的 PLC 產(chǎn)品已經(jīng)使用了 16 位、 32 位高性能微處理器，而且實(shí)現(xiàn)了多處理器的多通道處理，通信技術(shù)使 PLC 的應(yīng)用得到進(jìn)一步發(fā)展。 這就是著名的 “GM 十條 ”。 交流接觸器控制回路部分連接圖如下圖 所示（虛線框里為掛箱內(nèi)部已經(jīng)連接）即 Y21~~Y26 分別控制繼電器 KM0~~KM5, KM0 與 KM1, KM2 與 KM3, KM4與 KM5之間分別互鎖，防止它們同時閉合使變頻器輸出端接入電源輸入端。KM KM KM5 分別為電動機(jī) M1 、 M2 、 M3 工頻運(yùn)行時接通電源的控制接觸器， KM0、 KM2 、 KM4 分別為電動機(jī) M M M3 變頻運(yùn)行時接通電源的控制接觸器。通過人機(jī)界面，使用者可以更改設(shè)定值，修改一些系統(tǒng)設(shè)定以滿足不同工藝的需求，同時使用者也可以從人機(jī)界面上得知系統(tǒng)的一些運(yùn)行情況及設(shè)備的工作狀態(tài)。變頻器跟蹤供水控制器送來的控制信 號改變調(diào)速泵的運(yùn)行頻率，完成對調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速控制。 （ 3） 控制系統(tǒng) 供水控制系統(tǒng)一般安裝在供水控制柜中，包括供水控制器（ PLC 系統(tǒng)）、變頻器和電控設(shè)備三個部分。它們用于在用水量增大而調(diào)速泵的最大供水能力不足時，對供水量進(jìn)行定量的補(bǔ)充。三臺水泵中每臺泵的出水管均裝有手動閥，以供維修和調(diào)節(jié)水量之用，三臺水泵協(xié)調(diào)工作以滿足供水需要；變頻供水系統(tǒng)中檢測管路壓力的壓力傳感器，一般采用電阻式傳感器（反饋 0——5V 電壓信號）或壓力變送器（反饋4——20mA 電流）；變頻器是供水系統(tǒng)的核心，通過改變電機(jī)的頻率實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無級調(diào)速、無波動穩(wěn)壓的效果和各項(xiàng)功能。 (2) 變頻調(diào)速法 由式 ( 1) 可知 ,泵的流量 Q 與轉(zhuǎn)速 n 成正比 , 要將流量從 QN 減小到 QA 時 ,可將泵轉(zhuǎn)速從 n1 降至 n2 , 工作點(diǎn)從 N 切換至 B, 揚(yáng)程 H 減小 . 在同樣流量 QA 下 , 軸功率 P3 與圖中 QAHBB 0 區(qū)域面積成正 比 . 由圖可知 ,P3 P2 ,在同樣流量 QA 下 , 采用調(diào)速法節(jié)省的軸功率與圖中陰影部分 ( BAHAHB) 區(qū)域面積成正比 , 節(jié)能效果非常明顯 .對于電機(jī)的轉(zhuǎn)速 ,可用下式表示 : （ 3） 式中 : n— 電機(jī)轉(zhuǎn)速 ,r/ m in 。變頻恒壓供水方式與過去的水塔或高位水箱以及氣壓供水方式相比，不論是設(shè)備的投資，運(yùn)行的經(jīng)濟(jì) 性，還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、自動化程度等方面都具有無法比擬的優(yōu)勢，而且具有顯著的節(jié)能效果。 系統(tǒng)概述 如圖 所示，為該系統(tǒng)的供水流程。系統(tǒng)的控制目標(biāo)是泵站總管的出水壓力，系統(tǒng)設(shè)定的給水壓力值與反饋的總管壓力實(shí)際值進(jìn)行比較，其差值輸入 CPU 運(yùn)算處理后，發(fā)出控制指令，控制泵電動機(jī)的投運(yùn)臺數(shù)和運(yùn)行變量泵電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到給水總管壓力穩(wěn)定在設(shè)定的壓力值上。因此這種 調(diào)控方式縮小了優(yōu)化范圍，所得到的解為局部最優(yōu)解，不能完全保證泵站始終工作在最優(yōu)狀態(tài) . 變頻調(diào)速是優(yōu)于以往任何一種調(diào)速方式 (如調(diào)壓調(diào)速、變極調(diào)速、串級調(diào)速等 )，是當(dāng)今國際上一項(xiàng)效益最高、性能最好、應(yīng)用最廣、最有發(fā)展前途的電機(jī)調(diào)速技術(shù) .它采用微機(jī)控制技術(shù) 。因此，有 待于進(jìn)一步研究改善變頻恒壓供水系統(tǒng)的性能，使其能被更好的應(yīng)用于生活、生產(chǎn)實(shí)踐中。但在系統(tǒng)的動態(tài)性能、穩(wěn)定性能、抗干擾性能以及開放性等多方面的綜合技術(shù)指標(biāo)來說，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒能達(dá)到所有用戶的要求。它將 PID 調(diào)節(jié)器和 PLC 可編程控制器等硬件集成在變頻器控制基板上，通過設(shè)置指令代碼實(shí)現(xiàn) PLC 和 PID 等電控系統(tǒng)的功能，只要搭載配套的恒壓供水單元，便可直接控制多個內(nèi)置的電磁接觸器工作，可構(gòu)成最多七臺電機(jī) (泵 )的供水系統(tǒng)。在早期，由于國外生產(chǎn)的變頻器的功能主要限定在頻率控制、升降速控制、正反轉(zhuǎn)控制、起制 動控制、變壓變頻比控 制及各種保護(hù)功能。 課題意義 本文介紹的是關(guān)于變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，因變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)其節(jié)能、安全、供水品高質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，在供水行業(yè)得到了廣泛應(yīng) 用。主要表現(xiàn)在用水高峰期，水的