【正文】 　　將管網(wǎng)的實(shí)際壓力經(jīng)反饋后與給定壓力進(jìn)行比較，當(dāng)管網(wǎng)壓力不足時(shí)，變頻器增大輸出頻率，水泵轉(zhuǎn)速加快，供水量增加，迫使管網(wǎng)壓力上升。由于安全生產(chǎn)和供水質(zhì)量的特殊需要，對(duì)恒壓供水壓力有著嚴(yán)格的要求，因而變頻調(diào)速技術(shù)得到了更加深入的應(yīng)用。傳統(tǒng)供水方式占地面積大，水質(zhì)易污染，基建投資多，而最主要的缺點(diǎn)是水壓不能保持恒定，導(dǎo)致部分設(shè)備不能正常工作。變頻調(diào)速及PLC技術(shù)在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用。南昌航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008(1)：90 一93[10]謝仕宏。變頻器世界，2011(11)：4一8[9]嚴(yán)盈富。中山大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2009(6)增刊：135 一137[8]李方園。自動(dòng)化儀表，2012，26(8)：38一40[7]林心關(guān)。自動(dòng)化儀表，2012(4)[6]李國(guó)厚，趙明富，徐君鶴。機(jī)床電器，20011(4)：58一62[5]陸秀玲?；诳删幊炭刂破鞯暮銐汗┧到y(tǒng)設(shè)計(jì)2008(2)：1820[4]盧建勤。[2]丁芳等，智能PID算法在液位控制系統(tǒng)中的應(yīng)用?；赑LC的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 55圖4 泵2運(yùn)行控制流程圖如圖4所示為以泵2為例的控制流程圖，在相應(yīng)條件下觸發(fā)泵1和泵3的運(yùn)行控制。另外，變頻器設(shè)定了啟動(dòng)頻率為10Hz，水泵在啟動(dòng)前，其葉輪全部在水中，啟動(dòng)時(shí)，存在著一定的阻力，在從0Hz開(kāi)始啟動(dòng)的一段頻率內(nèi)，實(shí)際上是轉(zhuǎn)不起來(lái)的，因此，應(yīng)適當(dāng)預(yù)置啟動(dòng)頻率值，使其在啟動(dòng)瞬間有一點(diǎn)沖擊力?？傊?，在用水量增大，管壓降低時(shí)，增加泵組電機(jī)工作；在用水量減少，管壓增加時(shí)，減少泵組電機(jī)工作。壓力變送器檢測(cè)管網(wǎng)出口總水壓如果已達(dá)到設(shè)定值，則1號(hào)泵工頻運(yùn)行，2號(hào)泵工頻運(yùn)行，3號(hào)變頻運(yùn)行；壓力傳感器檢測(cè)管網(wǎng)出口總水壓如果超過(guò)設(shè)定值，且變頻器輸出頻率已達(dá)到下限頻率20Hz時(shí)(下限頻率通過(guò)變頻器參數(shù)2來(lái)設(shè)定)，延時(shí)20ｓ后，由PLC切除3號(hào)泵的運(yùn)行，1號(hào)泵工頻運(yùn)行，2號(hào)泵變頻運(yùn)行。壓力變送器檢測(cè)管網(wǎng)出口總水壓如果已達(dá)到設(shè)定值，則1號(hào)泵工頻運(yùn)行，2號(hào)泵變頻運(yùn)行；同理如果壓力變送器檢測(cè)管網(wǎng)出口總水壓扔不能達(dá)到設(shè)定值，且變頻器輸出頻率已達(dá)到上限頻率49。PLC控制變頻器的啟動(dòng)與停止，啟動(dòng)變頻器后，先由1號(hào)水泵變頻運(yùn)行，壓力變送器檢測(cè)管網(wǎng)出口總水壓仍不能達(dá)到設(shè)定值，且變頻器輸出頻率已達(dá)到上限頻率49。另外，可編程控器PLC根據(jù)當(dāng)前的壓力情況和變頻器輸出頻率值來(lái)對(duì)泵組電機(jī)進(jìn)行合理切換，及時(shí)進(jìn)行增泵或減泵操作，實(shí)現(xiàn)最佳匹配。采用三組電機(jī)水泵對(duì)水網(wǎng)進(jìn)行恒壓供水，每臺(tái)電機(jī)均可工作在變頻方式或工頻方式，但每次又僅有一臺(tái)電機(jī)工作在變頻調(diào)速狀態(tài)。當(dāng)手動(dòng)運(yùn)行時(shí)，完全脫開(kāi)PLC及變頻器的控制，合上開(kāi)關(guān)SB1進(jìn)行手動(dòng)控制，根據(jù)實(shí)際用水量，合上開(kāi)關(guān)SB2，SB4，SB6中的任一個(gè)，兩個(gè)或者三個(gè)，可啟動(dòng)這幾臺(tái)泵工頻運(yùn)行，按下按鈕SBQ可停止。主電路和手動(dòng)控制電路組成手動(dòng)運(yùn)行模式，主電路和PLC自動(dòng)控制電路組成自動(dòng)運(yùn)行模式。該系統(tǒng)能適用于各類不同要求的恒壓供水場(chǎng)合，并且與供水機(jī)組的容量大小無(wú)關(guān)。在硬件設(shè)計(jì)上，只需確定PLC的硬件配置和I/O的外部接線，當(dāng)控制要求發(fā)生改變時(shí)，可以方便地通過(guò)PC機(jī)來(lái)改變存貯器中的控制程序，所以現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試方便。三、系統(tǒng)控制方案與框圖系統(tǒng)控制方案選用通用變頻器+PLC(包括變頻控制、調(diào)節(jié)器控制)+壓力傳感器這種控制方式靈活方便。保護(hù)元件及連接元件熱繼電器選用TKE02TC，額定電流5－8A，額定電流為6－9 A熔斷器FU選用RT18系列接觸器KM選擇的是規(guī)格SCE03C，功率3Kw按鈕均選用LAY3—11型，其主要技術(shù)參數(shù)為：UN=24VDC，IN=0。5MPa，工作溫度為5℃～60 ℃，能實(shí)時(shí)地測(cè)量參考點(diǎn)的水壓，檢測(cè)管網(wǎng)出水壓力，并將其轉(zhuǎn)換為4—20mA的電信號(hào)。壓力傳感器壓力傳感器使用CYYZ1001型絕對(duì)壓力傳感器。它可以輸送清水及理化性質(zhì)類似于水的無(wú)顆粒、無(wú)雜質(zhì)不揮發(fā)、弱腐蝕介質(zhì)，一般用在城市給排水、鍋爐給水、空調(diào)冷卻系57 統(tǒng)、消防給水等。根據(jù)本設(shè)計(jì)要求并結(jié)合實(shí)際中小區(qū)生活用水情況，最終確定確定采用3臺(tái)上海熊貓機(jī)械有限公司生產(chǎn)的SFL系列水泵機(jī)組（電機(jī)功率75KW）。48MPa 。08+0。25m179。19m179。初步設(shè)定樓房為10層樓高，高度約為35米約有住戶800人。水泵機(jī)組水泵機(jī)組的選型基本原則：一是要確保平穩(wěn)運(yùn)行；二是要經(jīng)常處于高效區(qū)運(yùn)行。PLC是泵組電機(jī)管理的執(zhí)行設(shè)備，根據(jù)采樣的模擬量頻率值和管網(wǎng)水壓值，自動(dòng)調(diào)整工頻泵和變頻泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)；同時(shí)PLC還是變頻器的驅(qū)動(dòng)控制變頻器根據(jù)設(shè)計(jì)需求變頻器采用三菱變頻器FRA540，其作用是為可邊頻率的電源，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無(wú)極變速，從而使官網(wǎng)水壓保持基本恒定；同時(shí)變頻器還可以作為電機(jī)軟啟動(dòng)裝置，限制電機(jī)的啟動(dòng)電流，克服供水過(guò)程中的水錘效應(yīng)；另外該變頻器內(nèi)還自帶PID調(diào)節(jié)器，對(duì)壓力傳感器檢測(cè)管網(wǎng)水壓的瞬時(shí)值作PID運(yùn)算，其輸出量轉(zhuǎn)化為可調(diào)頻率控制泵組電機(jī)。由于本系統(tǒng)能適用于不同的供水領(lǐng)域，所以為了保證系統(tǒng)安全、可靠、平穩(wěn)的運(yùn)行，防止因電機(jī)過(guò)載、變頻器報(bào)警、電網(wǎng)過(guò)大波動(dòng)、供水水源中斷造成故障，因此系統(tǒng)必須要對(duì)各種報(bào)警量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，由PLC判斷報(bào)警類別，進(jìn)行顯示和保護(hù)動(dòng)作控制，以免造成不必要的損失。未完成的工作包括參數(shù)的設(shè)定，程序的設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。居民用水量增加，管網(wǎng)壓力隨之下降，此時(shí)壓力的變化通過(guò)PID運(yùn)算后，最終是變頻器輸出頻率增加，是水泵轉(zhuǎn)速增加或增加投入運(yùn)行的水泵臺(tái)數(shù)，以此增加管網(wǎng)壓力，保證供水。恒壓供水系統(tǒng)通過(guò)安裝在用戶供水管道上的壓力傳感器實(shí)時(shí)地測(cè)量參考點(diǎn)的水壓，檢測(cè)管網(wǎng)出水壓力，并將其轉(zhuǎn)換為4—20mA的電信號(hào)，此檢測(cè)信號(hào)是實(shí)現(xiàn)恒壓供水的關(guān)鍵參數(shù)。 International Journal of Electrical Engineering Education，2007 202～204II 附錄2 附錄2燕 山 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告55 附錄2 工作進(jìn)展在這段時(shí)間的學(xué)習(xí)中，我完成了系統(tǒng)所需器件的選型，系統(tǒng)的流程圖、連接原理圖設(shè)計(jì)與繪制，掌握了系統(tǒng)的流程關(guān)系以及各部分的連接關(guān)系。AlMulla。variable frequency drive(VFD)technology is here and it works：a parison of prevailing control technologies。 Experience of design and application of the plete energy saving electric drives in systems of town’s water supply and feculence water pump。PLC在變頻恒壓供水技術(shù)中的應(yīng)用。我國(guó)變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用。變頻調(diào)速及PLC技術(shù)在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用。南昌航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008(1)：90 一93[10]謝仕宏。變頻器世界，2011(11)：4一8[9]嚴(yán)盈富。中山大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2009(6)增刊：135 一137[8]李方園。自動(dòng)化儀表，2012，26(8)：38一40[7]林心關(guān)。自動(dòng)化儀表，2012(4)[6]李國(guó)厚，趙明富，徐君鶴。機(jī)床電器，20011(4)：58一62[5]陸秀玲?；诳删幊炭刂破鞯暮銐汗┧到y(tǒng)設(shè)計(jì)2008(2)：1820[4]盧建勤。[2]丁芳等，智能PID算法在液位控制系統(tǒng)中的應(yīng)用?；赑LC的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。確定各電氣元件的型號(hào)及參數(shù)。確定研究方案。準(zhǔn)備PPT準(zhǔn)備答51 辯。第四步：最終確定電路的器件及各類電器元件的選擇和改善程度。第二步：確定研究方案，系統(tǒng)的主電路工作原理分析，初步確定PLC、變頻器、水泵等電氣元件的選型。根據(jù)以上控制要求，接下來(lái)需要做的工作有進(jìn)行系統(tǒng)的總控制方案設(shè)計(jì)，硬件設(shè)備選型、PLC選型、估算所需I/O點(diǎn)數(shù)，進(jìn)行I/O模塊選型，繪制系統(tǒng)硬件連接圖：包括系統(tǒng)硬件配置圖、I/O連接圖、分配I/O點(diǎn)數(shù)，列出I/O分配表，設(shè)計(jì)梯形圖控制程序，對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改并設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)。使用中，由于電流超過(guò)允許值產(chǎn)生的熱量使串接于主電路中的熔體熔化而切斷電路，防止電氣設(shè)備短路和嚴(yán)重過(guò)載。熱繼電器(FR)是利用電流的熱效應(yīng)原理工作的保護(hù)電路，它在電路中的用作電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)。圖一 系統(tǒng)原理框圖 系統(tǒng)主電路圖如圖二所示，電機(jī)有兩種工作模式即：在工頻電下運(yùn)行和在變頻電下運(yùn)行。系統(tǒng)原理圖如圖一所示。根據(jù)設(shè)計(jì)要求及參考資料，初步確定PLC控制變頻恒壓供水系統(tǒng)主要有變頻器、可編程控制器、壓力變送器、和水泵機(jī)組一起組成一個(gè)完整的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)由三臺(tái)水泵，一臺(tái)變頻調(diào)速器，一臺(tái)PLC和一個(gè)壓力傳感器及若干輔助部件構(gòu)成。經(jīng)實(shí)踐證明該系統(tǒng)具有高度的可靠性和實(shí)時(shí)性，極大地提高了供水的質(zhì)量，并且節(jié)省了人力，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此，研究提水系統(tǒng)的能量模型，找出能夠節(jié)能的控制策略方法，這里大有潛力可挖，是減少能耗，保障供水的一個(gè)很有意義的工作。這一方面是由于我國(guó)居民多，用水量大，造成用電量大：另一方面是因?yàn)槲覈?guó)供水設(shè)備工作效率低，控制方式不夠科學(xué)合理。我國(guó)泵站的特點(diǎn)是數(shù)量大、范圍廣、類型多、發(fā)展速度快，在工程規(guī)模上也有一定水平，但由于設(shè)計(jì)中忽視動(dòng)能經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)以及機(jī)電產(chǎn)品類型和質(zhì)量上存在的一些問(wèn)題等等原因，致使在技術(shù)水平、工程標(biāo)準(zhǔn)以及經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)等方面與國(guó)外先進(jìn)水平相比，還有一定的差距。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。最后，我要感謝關(guān)心我們畢業(yè)設(shè)計(jì)的系領(lǐng)導(dǎo)和各位老師，感謝你們四年來(lái)為我們付出的辛勤汗水。 Control of a fourlevel elevator system using a programmable logic controller[J]。Journal of the New England water works Association，2009，112(3)：227~240[16]Cheded。 Elektrichestvo， 2013(4)：68~71[15]Lewis B W，candello M R。工業(yè)控制計(jì)算機(jī) 2013(11)：53~54[14]Ostrirov，VN。變頻器世界，2009(7)：48[13]陶宇君。礦業(yè)快報(bào)2011(10)：51[12]趙相賓，年培新。恒壓供水軟啟動(dòng)節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，中國(guó)給排水，2011(7)：65~67[11]張春霞。恒壓供水系統(tǒng)的控制與仿真。淺談變頻器發(fā)展和應(yīng)用的幾個(gè)趨勢(shì)。可編程控制器在水泵變頻控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。可編程控制器在恒壓供水控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。PLC控制的恒壓供水系統(tǒng)。PLC及變頻器在恒壓變量供水系統(tǒng)中的應(yīng)用。微計(jì)算機(jī)信息，2010(1)： 103~105[3]趙小惠，趙小娥。寧夏工程技術(shù)，2009(3)： 251~257。II 參考文獻(xiàn)[1]劉大銘，沈暉。目前在國(guó)內(nèi)外變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)中，對(duì)于能適應(yīng)不35 參考文獻(xiàn) 同的用水場(chǎng)合，結(jié)合現(xiàn)代控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)同時(shí)兼顧系統(tǒng)的電磁兼容性(EMC)的變頻但壓供水系統(tǒng)的水壓閉環(huán)控制的研究還是不夠的。（4） 完成系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)流程圖的設(shè)計(jì)與系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)。（2） 掌握變頻恒壓供水系統(tǒng)的理論依據(jù)，包括變頻恒壓供水系統(tǒng)的特點(diǎn)和節(jié)能原理，系統(tǒng)控制方案的選擇以及系統(tǒng)存在的安全問(wèn)題與解決方法。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。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(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快。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。輔助繼電器M1，M2，M3，…M9依次控制輸出繼電器Y0，Y1，Y2，…Y1045 按下停止按鈕，所有泵停止運(yùn)行。 公共部分當(dāng)熱繼電器斷開(kāi)系統(tǒng)報(bào)警。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SB6，斷開(kāi)KM4，在10個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后起動(dòng)M3在變頻電源下運(yùn)行。按下SB2，斷開(kāi)KM0，在10個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后起動(dòng)M1在變工頻電源下行。起動(dòng)1泵：接到下限信號(hào)關(guān)閉KMKM0，吸合KM1，只剩1水泵變頻運(yùn)行。接到下限信號(hào)就關(guān)閉KMKM0，吸合KM1，只剩1水泵變頻運(yùn)行。變頻起動(dòng)1水泵。II 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)