【正文】 我的指導(dǎo)老師在我完成論文的過程中傾注了悉心的指導(dǎo)和大力支持，在此表示深深地感謝。我也知道了變頻調(diào)速式供水系統(tǒng)具有節(jié)約能源、節(jié)省投資、調(diào)節(jié)能力大、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的優(yōu)勢，具有廣闊的應(yīng)用前景和明顯的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。系統(tǒng)的原理是通過安裝在系統(tǒng)中的壓力傳感器將系統(tǒng)壓力信號與設(shè)定壓力值作比較，再通過控制器調(diào)節(jié)變頻器的輸出調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，變頻器的加速和減速可根據(jù)工藝要求自動調(diào)節(jié)，控制精度高，而且由于變頻器調(diào)速具有十分靈敏的故障檢測、診斷、數(shù)字顯示功能，提高了水泵運(yùn)行的可靠性。 南華學(xué)院畢業(yè)論文 第 31 頁 共 37 頁結(jié)束語完成情況：本次設(shè)計的系統(tǒng)邏輯控制采用PLC控制變頻器實現(xiàn)調(diào)速恒壓供水，使用方便、系統(tǒng)壓力恒定，具有較好的控制效果。如用水量進(jìn)一步增加，第二臺水泵切換至工頻運(yùn)轉(zhuǎn),變頻調(diào)速器控制第三臺水泵調(diào)頻運(yùn)轉(zhuǎn),同時工作 3 臺水泵。在本系統(tǒng) PID 中，只是用了比例和積分控制，其回路增益和時間常數(shù)可通過工程計算初步確定，但還需要進(jìn)一步調(diào)整以達(dá)到最優(yōu)控制效果。生活及消防雙恒壓的兩個恒壓值是采用數(shù)字方式直接在程序中設(shè)定的。利用定時器中斷功能實現(xiàn) PID 控制的定時采樣及輸出控制。系統(tǒng)初始化的一些工作放在初始化子程序中完成。除此之外，泵組管理還有一個問題就是泵的工作循環(huán)控制，本例中使用泵號加 1 的方法實現(xiàn)變頻泵的循環(huán)控制(3 再加 1 等于 0)，用工頻泵的總數(shù)結(jié)合泵號實現(xiàn)工頻泵的輪換工作。在該系統(tǒng)中，任一臺泵連續(xù)變頻運(yùn)行不得超過 3h，因此每次需啟動新泵或切換變額泵時，以新運(yùn)行泵為變頻泵是。為了判斷變頻器工作頻率達(dá)上限值的確實性，應(yīng)濾去偶然的頻率波動引起的頻率達(dá)到上限情況，在程序中采取時間濾波。判斷需啟動新泵的標(biāo)準(zhǔn)是變頻器的輸出頻率達(dá)到設(shè)定的上限值。火災(zāi)時，火災(zāi)信號 SA1 被觸動，為 1。變頻自動功能是該系統(tǒng)最基本的功能，系統(tǒng)自動完成對多臺泵軟起動、停止、循環(huán)變頻的全部操作過程。（2）自動運(yùn)行合上自動開關(guān)后，1泵電機(jī)通電，變頻器輸出頻率從 0 Hz 上升，同時 PID調(diào)節(jié)程序?qū)⒔邮盏阶詨毫鞲衅鞯臉?biāo)準(zhǔn)信號，經(jīng)運(yùn)算與給定壓力參數(shù)進(jìn)行比較，將調(diào)節(jié)參數(shù)送給變頻器，如壓力不夠，則頻率上升到 50 Hz，1泵由變頻切換為工頻，對 2泵進(jìn)行變頻，變頻器逐漸上升頻率至給定值，加泵依次類推；如用水量減小，從先啟的泵開始減，同時根據(jù) PID 調(diào)節(jié)器給的調(diào)節(jié)參數(shù)使系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。（1）手動運(yùn)行按下按鈕啟動或停止水泵，可根據(jù)需要分別控制 1～3泵的啟停(見圖 1)。由于 PLC 為 4 個輸出點為一組共用一個 COM 端，而本系統(tǒng)又沒有剩下單獨(dú)的 COM 端輸出組，所以通過一個中間繼電器 KA 的觸點對變頻器實行復(fù)頻控制。圖中的 HL10 為自動運(yùn)行狀態(tài)電源指示燈。圖中 SA 為手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，SA 打在 1的位置為手動控制狀態(tài)；打在 2 的狀態(tài)為自動控制狀態(tài)。接觸器 KMKMKM6 分別控制 MMM3 的變頻運(yùn)行；FRl、FRFR3 分別為三臺水泵電機(jī)過載保護(hù)用的熱繼電器：QSQSQSQS4 分別為變頻器和三合泵主機(jī)單元CPU222 AC/DC/繼電器擴(kuò)展單元EM2228 點繼電器模擬量單元EM2354AI/1AO 南華學(xué)院畢業(yè)論文 第 12 頁 共 37 頁電機(jī)主電路的隔離開關(guān)；FU1 為主電路的熔斷器；VVVF 是通用變頻器。三臺電機(jī)分別為 MMM3。圖 32 恒壓供水 PLC 系統(tǒng)的配置 電氣控制系統(tǒng)原理圖電氣控制原理圖包括主電路圖、控制電路圖及 PLC 外圍接線圖。這樣的配置是最競技的。如果選用 CPU224，則需要擴(kuò)展單元；如果選用 CPU226，則價格較高，浪費(fèi)較大。水位上下限信號分別 、它們在水淹沒時為 0，時為 1。除了泵組的運(yùn)行管理工作外，泵站還有許多邏輯控制工作，如手動、自動操作轉(zhuǎn)換，泵站的工作狀態(tài)指示，泵站工作異常的報警，系統(tǒng)的自檢等，這些都可以在PLC的控制程序中安排。輸出端送出經(jīng)給定值與反饋值比較并經(jīng)PID處理后得出的模擬量控制信號，并依此信號的變化改變變頻器的輸出頻率。(3)變頻器的驅(qū)動控制。主泵在運(yùn)行時達(dá)到最高頻率時，增加一臺工頻泵投入運(yùn)行。在多泵組恒壓供水泵站中，為了使設(shè)備均勻地磨損，水泵及電機(jī)是輪換工作的。在多功能供水泵站的各類情況中PID參數(shù)可能不一樣，使用PLC作數(shù)字式調(diào)節(jié)器就十分方便。 PLC 的選擇及應(yīng)用 PLC 在恒壓供水泵站中的主要任務(wù)(1)代替調(diào)節(jié)器實現(xiàn)水壓給定值與反饋值的綜合與調(diào)節(jié)工作，實現(xiàn)數(shù)字式PID調(diào)節(jié)。因為PID控制較其它組合控制效果要好，基本上能獲得無偏差、精度高和系統(tǒng)穩(wěn)定的控制過程。換言之，該種控制方式適用于過程本身沒有制動作用的負(fù)載?？刂茖ο蠛蟹e分元件的負(fù)載場合，僅P動作控制，有時由于此積分元件的作用，系統(tǒng)發(fā)生振蕩。對于PID控制，發(fā)生偏差時，很快產(chǎn)生比單獨(dú)D動作還要大的操作量，以此來抑制偏差的增加。但是，I動作過強(qiáng)時，對快速變化偏差響應(yīng)遲緩。為了消除殘留偏差，一般采用增加I動作的PI控制。同時包含這三項的是PID作用。但只包含第三項的單純微分(D)作用是不采用的，因為它不能 南華學(xué)院畢業(yè)論文 第 9 頁 共 37 頁起到使被控變量接近設(shè)定值的效果，只包含第一、二項的是PI作用。(3)微分環(huán)節(jié) ：能反應(yīng)偏差信號的變化趨勢(變化速率)，并能在偏差信號值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個有效的早期修正信號，從而加快系統(tǒng)的動作速度，減小調(diào)節(jié)時間。其控制規(guī)律為：（）])(0)(1)([)( tdetTeTteKptu????或 （）])()()([10tttd??式中 ： 調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)CK： 調(diào)節(jié)器的積分時間iT ： 調(diào)節(jié)器的微分時間d： 調(diào)節(jié)器的偏差信號eδ： 比例帶，它是慣用增益的倒數(shù)u： 輸出簡單來說 ，PID控制器各校正環(huán)節(jié)的作用是這樣的：(1)比例環(huán)節(jié)： 即時成比例地反應(yīng)控制系統(tǒng)的偏差信號e(t)，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用以減小誤差。PID控制器根據(jù)日標(biāo)值(設(shè)定值)r(t)與反饋值(測量++ +驅(qū)動部 控制對象P I D目標(biāo)值 + (給定值)反饋值 南華學(xué)院畢業(yè)論文 第 8 頁 共 37 頁值)c(t)構(gòu)成的控制偏差： e(t)=r(t)c(t) 。在該系統(tǒng)中我們用硬件型設(shè)計這樣可以減少編程。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)及目標(biāo)值的設(shè)定。也就是使反饋量與目標(biāo)值相一致的一種通用控制方式。它的原理通過控制對象的傳感器等檢測控制量(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。變頻器有2個作用，一是作為電機(jī)的軟起動裝置，限制電動機(jī)的啟動電流；二是改變異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)恒壓供水。通過變頻器面板設(shè)定一個給定頻率作為壓力給定值，變頻器根據(jù)壓力給定和實測壓力，調(diào)節(jié)輸出頻率，改變水泵轉(zhuǎn)速，控制管網(wǎng)壓力保持在給定壓力值上；U、V、W 輸出端并聯(lián)三個接觸器分別接 MMM3 泵電機(jī)，變頻器可分別驅(qū)動三臺泵，另外這三臺泵電機(jī)還通過另外三個接觸器并聯(lián)到工頻電源上，這 6 個接觸器線包連接到 PLC 的四個輸出點上，由 PLC 控制其工頻、變頻切換工作。根據(jù)設(shè)計要求，選用通用變頻器。11/)(??均與送入電機(jī)的電流頻率/成正比例或接近于正比例。而交流電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速