【正文】 當(dāng) 2電機(jī)運(yùn)行，因某種原因（如水池已達(dá)超高水位、系統(tǒng)電路有故障時等） 按下停止按鈕 SBS2，線圈 KM2 失電釋放 ,2電機(jī)停止運(yùn)行。當(dāng) 1電機(jī)過載時，熱繼電器 FR1 的常閉觸點(diǎn)斷開， 1電機(jī)停止運(yùn)行，起到了保護(hù)電機(jī)的作用，同時當(dāng) 1電機(jī)過載時，指示燈 HL5 點(diǎn)亮。 在控制回路里，將萬能裝換開關(guān)打至手動位置時， 103 號線通電。 QS1是 使 系統(tǒng) 三相電 通 電的隔離開關(guān)， QF QFQF3分別為控制 3臺電動機(jī) 通 電的空氣開關(guān)，起到短路保護(hù)的作用， KM KM KM3 分別為 三臺 電動機(jī)運(yùn)行時接通 的 接觸器 ； KM KM5分別為自耦變壓器降壓啟動接通時的接觸器， FR FR FR3 分別 是 三臺 潛 水泵 過載保護(hù)用的熱繼電器 。 位置型算法如下： ? ?0( ) ( ) ( ) ( ) ( 1 )k dp ji TTu k k e k e j e k e kTT???? ? ? ? ?????? （ 35） 上式可該寫為： ? ?0( ) ( ) ( ) ( ) ( 1 )kp i dju k K e k k e j K e k e k?? ? ? ? ?? （ 36） 增量算法如下： ( ) ( ) ( 1)u k u k u k? ? ? ? ? ? ? ?( ) ( 1 ) ( ) ( ) 2 ( 1 ) ( 2)p i dK e k e k K e k K e k e k e k? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 37） 上面各式中： T— 采樣周期； e(k) — 第 k次采樣時的誤差值； e(k1) — 第 k1次采樣時的誤差值； Kp— 比例系數(shù)； /i p iK K T T? — 積分系數(shù)； /d p dK K T T? — 微分系數(shù)。當(dāng)采用 PID 控制時比較其它組合的控制效果會要好，基本上就能夠獲得無偏差、系統(tǒng)穩(wěn)定和精度高的控制過程。控制 的對象含積分元件的場合，僅比例動作起到控制，有的時候由于該積分元件作用，系統(tǒng)便發(fā)生了振蕩。但是，積分動作過強(qiáng)的時候，對于快速變化的偏差響應(yīng)較遲緩。 PID 調(diào)節(jié)器的傳函是： ? ? ? ?111cDIG s T sT? ??? ? ????? (34) 當(dāng)控制算法的公式只包含其中的第一項時，稱之為比例作用，若只包含其中的第二項時，稱之為積分作用，但如果只包含其中的第三項是單純微分作用，一般是不采用的，因為它起不到使被控變量趨向于設(shè)定值的效果，若只 包含第一和第二項的則是 PI 作用，若只包含第一和第三項則是 PD作用，若同時包含三項則是 PID 作用。它的控制規(guī)律是： ? ?01 ( )( ) ( ) t DId e tu t K p e t e t TT d t??? ? ?????? （ 32） 或 ? ?01 1 ( )( ) ( ) t DId e tu t e t e t TT d t? ??? ? ?????? （ 33） 式中： KP— 調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； Ti— 調(diào)節(jié)器的積分時間； Td— 調(diào)節(jié)器的微分時間； e— 調(diào)節(jié)器的偏差信號； 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 19 δ — 比例帶，它是慣用增益的倒數(shù)； u— 輸出。 (6)在控制品質(zhì)的方面，穩(wěn)定性要求是前提。我們必須盡可能的發(fā)揮它能夠消除余差的好處，盡量縮小它的弊端。 從這一點(diǎn)出發(fā)，可內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 18 從兩條途徑其中一個進(jìn)行現(xiàn)場的湊試 : ① 先用單純的比例作用，選出適當(dāng)?shù)?cK 的值，作為基礎(chǔ)，再適當(dāng)?shù)囊?IT 和 DT ，將 IT 與 DT 值進(jìn)行挑選。與此同時， iT 和 dT 也應(yīng)該取到適當(dāng)?shù)臄?shù)值。比如，變更了變送器的量程之后，調(diào)節(jié)器的 cK 就應(yīng)該按一定比例調(diào)整?，F(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。二是工程整定方法， 它主要依賴工程經(jīng)驗，直接在控制系統(tǒng)的試驗中進(jìn)行，且方法簡單、易于掌握，在工程實(shí)際中被廣泛采用。它是根據(jù)被控過程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時間和微分時間的大小。 離散控制特點(diǎn) 將離散的 PID算法與模擬的 PID算法相比較，它具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)P、 I、 D三個作用是相互獨(dú)立的，可分別整定，若沒有調(diào)節(jié)器參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)問題，則不需要考慮到干擾系數(shù)。其原因是由于存在有較大慣性環(huán)節(jié) 或有滯后 環(huán)節(jié) ，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步 減小，直到等于零。 (2)積分（ I）控制 在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。 PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制 偏 差內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 16 量進(jìn)行控制的。 PID 控制的原理和特點(diǎn) 在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱 PID控制，又稱 PID 調(diào)節(jié)。即是使反饋量和設(shè)定值相同的一種 通用的控制方式。另例，當(dāng)一臺真正的全自動洗衣機(jī)具有能連續(xù)檢查衣物是否洗凈，并在洗凈之后能自動切斷電源，它就是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負(fù)反饋，若反饋信號與系統(tǒng)給定值信號相反，則稱為負(fù)反饋，若極性相同，則稱為正反饋，一般閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用負(fù)反饋，又稱負(fù)反饋控制系統(tǒng)。而 PID 主要應(yīng)用于自動控制系統(tǒng)中 ， 自動控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng) 兩類 。一個控制系統(tǒng)包括控制器、傳感器、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu) 和 輸入輸出接口。 同時，恒壓供水系統(tǒng) 作為一個控制系統(tǒng)，報警 部分也一個很重要的 組成部分。 當(dāng)用戶用水量不同時，用戶管網(wǎng)的壓力內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 14 不同，水池的壓力變送器顯示出相應(yīng)的壓力值，變頻的改變加壓電機(jī)的轉(zhuǎn)速來滿足用戶要求，實(shí)現(xiàn)恒壓供水 。 第一組執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由 3臺潛水泵組成的，分別從 3口不同的水源井中取水，都注入固定的一個水池中 。 (2)控制機(jī)構(gòu)：供水 系統(tǒng) 的設(shè)備大部分都安裝在 控制柜中， 主要包括 控制器 和變頻器兩 大 部分。 水池液位的信號 來自安裝于水池中的液位傳感器，反映的是潛水泵抽入水池的用水和加壓泵抽出水池液位的差，了解到水池水位是否足夠用戶的使用。 這種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 很 簡單， 系統(tǒng)集成化程度很高。同時，為了 準(zhǔn)確的反饋回變頻器水壓信號 ，可對反饋 信號設(shè)置濾波時間常數(shù)， 保證它的精確性， 同時還可 以對反饋信號進(jìn)行換算，使系統(tǒng)的調(diào)試更為簡單準(zhǔn)確 。 水池變頻恒壓供水部分 水池變頻恒壓供水系統(tǒng)部分主要由加壓水泵、變頻器、管道、壓力傳感器和閥門等構(gòu)成。 供水廠供水的構(gòu)成 水源井群給水池供水部分 水源井群給水池的供水主要是 由水池水位決定的，水池深為 4 米。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 10 研究對象 圖 村鎮(zhèn)供水廠簡單流程 如圖 ，是某 村鎮(zhèn)供水廠簡單流程 。 延長水泵壽命的因素 消除 水錘效應(yīng)， 可大大 的 延長水泵、 管道 、閥門等其他 系統(tǒng) 部件 的 使用 壽命。也 會引起水錘效應(yīng) 和壓力沖擊 。壓力 的過于 沖擊將 導(dǎo)致 管壁 突然受力而產(chǎn)生噪音 ， 就好像用 錘子敲擊管 道壁 一樣，故稱 之 為水錘效應(yīng)。 變頻恒壓 供水系統(tǒng) 中， 電機(jī)直接啟動與變頻 調(diào)速軟 啟動的對比如表 所示。閥門開度的 不同 ，實(shí)際 反應(yīng)的 是 在 此時刻的 某一揚(yáng)程下，供水系統(tǒng)向 用水 用戶的供水能力。 若管路中 閥門開度和 加壓 泵轉(zhuǎn)速都 恒定 不變， 此時 流量的大小主要取決于 實(shí)時用水用戶 的多少 和 用水 的 情況 ，因此， 用水流量 Q(u)和 揚(yáng)程 H之 間的關(guān)系 反映的是 揚(yáng)程特性。 (6)有專門的故障程序或者故障電路，在故障突發(fā)時執(zhí)行，保證在突發(fā)情況下，仍能進(jìn)行供水。 (3)水泵的電氣控制柜，同時具有遠(yuǎn)程和就地控制的功能，數(shù)據(jù)通訊接口能與控制信號或者軟件相連，對供水的實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送，以便實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示、監(jiān)控以及報表的打印等功能。在過去， 恒速泵加壓供水始終保持一個速度、在用戶用水量不同時不能很好地調(diào)節(jié)出水量的多少，可能造成資源的浪費(fèi)同時損壞供水設(shè)備；水塔高位水箱供水在資源節(jié)約方面可能會比恒速泵更經(jīng)濟(jì)一些，但水塔的進(jìn)水無疑又成為一個難題。 本設(shè)計中有 1個貯水池， 3臺 潛 水泵， 2臺加壓泵，變頻器 根據(jù) 供水 管網(wǎng) 的 壓力 ， 自動控制各個水泵之間 、不同水泵之間的工、變頻 切換，并 且 根據(jù) 當(dāng)前 壓力檢測值和給定值之間 的 偏差進(jìn)行 PID 運(yùn)算， 結(jié)果 輸出給變頻器 的端子，作用他的輸出頻率，調(diào)節(jié) 供水的 流量，使供水 的 壓力恒定。根據(jù)用戶要求的供水壓力供水，當(dāng)一臺水泵能滿足供水要求時，只由一臺水泵變頻調(diào)速供水，當(dāng)一臺水泵難以滿足供水要求時，自動啟動第二臺水泵，同時第一臺工頻運(yùn)行，第二臺水泵的啟動應(yīng)為變頻軟啟動。補(bǔ)水的時候根據(jù)水池水位對 3 臺潛水泵內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 5 進(jìn)行控制，在水池水位設(shè)超高、高、低、超低 4 個水位，潛水泵控制應(yīng)能根據(jù)水池水位的高低控制所啟動的潛水泵臺數(shù)，從 3 眼井組成的水源井群中抽水注入加壓站的蓄水池中。 基于 以上的 功能 ,智能壓力變送器 在 精度、 重復(fù)性 、 穩(wěn)定性 和可靠性 等方面 都得到改善 與 提高 。 (2)出現(xiàn)了 自診斷功能 ， 在接通電源時 將會自動 進(jìn)行自檢 ,在工作中實(shí)現(xiàn) 了 運(yùn)行檢查。 20世紀(jì) 90 年代， 伴隨著 現(xiàn)場總線技術(shù) 的 迅速崛起，工業(yè)過程控制系統(tǒng)逐漸向具有 智能儀表控制 和 雙向通信 的 方向發(fā)展 。 它的 的發(fā)展大體經(jīng)歷了 以下 四個階段： (1)壓力變送器 在早期 采用大位移式 的 工作原理，精度低 、而 且 本身 笨重。 是接受壓力 的 一種變量，經(jīng)傳感 器 轉(zhuǎn)換 以 后，將壓力變化量轉(zhuǎn)換為一定比例 的 標(biāo)準(zhǔn)輸出信號的儀表。 但在這 行 業(yè) 領(lǐng)域 中，外 企 的 優(yōu)勢 更為 明顯，比重達(dá)到 了 67%。投入式液位 傳感器 是 以 所測液體靜壓與該液體 高度 所 成比例的原理，采用 現(xiàn)在 先進(jìn)的 陶瓷電容壓力敏感傳感器 或者 隔離型擴(kuò)散硅 敏感元件 ，將靜壓 差變 為電信號，再 繼續(xù) 經(jīng)過 一定的 線性修正 和 溫度補(bǔ)償 ，轉(zhuǎn)化 為 標(biāo)準(zhǔn) 的 電信號（一般為 1～ 5VDC或者 4～ 20mA） ， 并 將 液體 液位的高度轉(zhuǎn)化為電信號 ，以電信號 的形式進(jìn)行輸出。 給排水的常用儀表及其作用 在供水，排水等系統(tǒng)中，儀表是不可或缺的儀器。因此，當(dāng)前國內(nèi)外的變頻恒壓供水有很大的缺陷與不足，還有待于進(jìn)一步研究并且改善其性能，使其能更好的應(yīng)用于生活及實(shí)踐。 這樣的變頻器 雖有了重大的突破 ，但還有很多的缺點(diǎn)，它 輸出接口的擴(kuò)展功能 不 靈活，系統(tǒng)的 整體 性能不好， 允許 帶負(fù)載的容量也受到了限制，與 網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)、通訊設(shè)備等 系統(tǒng)很難 實(shí) 現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的通訊，在實(shí)際 應(yīng)用中， 范圍 在很大程度上 受到了限制。 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)是在變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展之后逐漸發(fā)展起來的。利用變頻恒壓供水系統(tǒng)進(jìn)行供水不僅可以提高供水系統(tǒng)的 穩(wěn)定性和可靠性，易于實(shí)現(xiàn)供水系統(tǒng)的集中管理與監(jiān)控；而且有良好的節(jié)能性，同時提高供水效率。同時， 恒壓供水系統(tǒng)對于某些工業(yè)或特殊用戶是非常重要的 ， 例如在某些生產(chǎn)過程中， 如果 因故 障 供水壓力不足或短時 間內(nèi) 斷水，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重時 會 使產(chǎn)品報廢和設(shè)備損壞。 自從通用變頻器問世以來，變頻調(diào)速技術(shù) 在實(shí)際應(yīng)用中得到了很大的發(fā)展。 frequency converter。先把水源井中的水注入加壓站的蓄水池中，然后 由加壓泵從蓄水池通過變頻調(diào)速控制為用戶供水。 學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 題 目： 村鎮(zhèn)供水廠電氣及儀表控制系統(tǒng)設(shè)計 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 1 專 業(yè)：自動化 班 級：自動化 2 班 指導(dǎo)教師： I 村鎮(zhèn)供水廠電氣及儀表控制系統(tǒng)設(shè)計 摘 要 根據(jù) 村鎮(zhèn) 的供水 的 要求，設(shè)計了一套 電氣及儀表控制的變頻恒壓供水 系統(tǒng)。 蓄水池包含三臺潛水泵電機(jī)控制水位，依據(jù)水位的不同，啟動不同臺數(shù)的潛水泵，功率大一臺的應(yīng)采用降壓啟動。 PID controlling。 變頻器 是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電 子技術(shù) 的集中技術(shù)電氣 ，通過改變 電機(jī) 工作 頻率 方式來控制交流電動機(jī)的電力控制設(shè)備 ，擁有強(qiáng)大且多 種 內(nèi)置功能 。又如發(fā)生火災(zāi)時，若供水壓力不足或無水供 給 ，不能 快速 滅火，可能引起重大 的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。所以，設(shè)計基于變頻調(diào)速的恒壓供水系統(tǒng)，在滿足人民的生活需求的基礎(chǔ)上，降低了耗能， 具有廣闊的應(yīng)用前景和顯著的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。在早期的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中，變頻器僅僅只作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在供水需求不同時，保證管網(wǎng)壓力的恒定，需在變頻器外部另外提供壓力變送器和壓力傳感器，對水的壓力進(jìn)