變頻恒壓供水系統(tǒng)_畢業(yè)設(shè)計(jì)-文庫吧資料
2025-05-15 18:04本頁面
【正文】 際操作中存在很多誤區(qū)，這里給出了三種基本的容量選擇方法，它們之間互為補(bǔ)充。選用變頻器時(shí)不要認(rèn)為檔次越高越好，其實(shí)只要按負(fù)載的特性，滿足使用要求就可，以便做到量才使用、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。 2）變頻器的選型 （ 1） ：控制方式 控制方式是決定變頻器使用性能的關(guān)鍵所在。對于如矢量控制變頻器這種需要大量運(yùn)算的變頻器來說，有時(shí)還需要一個(gè)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩計(jì)算的 CPU 以及一些相應(yīng)的電路。變頻器包括控制電路、整流電路、中間直流電路及逆變電路組成。水 位 上 限水 位 下 限變 頻 器 報(bào) 警消 鈴 按 鈕試 驗(yàn) 按 鈕1 號(hào) 泵 工 頻 運(yùn) 行I 0 . 11 號(hào) 泵 變 頻 運(yùn) 行2 號(hào) 泵 工 頻 運(yùn) 行2 號(hào) 泵 變 頻 運(yùn) 行3 號(hào) 泵 工 頻 運(yùn) 行變 頻 器 報(bào) 警高 低 液 位 報(bào) 警報(bào) 警 聲I 0 . 0I 0 . 2I 0 . 3I 0 . 4L2 L1 MF R 1F R 2F R 3K A 3K A 4Y 5 A1 號(hào) 泵 過 載2 號(hào) 泵 過 載3 號(hào) 泵 過 載I 0 . 4I 0 . 5I 0 . 6S B 1S B 2CPU3142DPK M 1Q 0 . 0H L 1F R 1K M 2K M 2Q 0 . 1H L 2K M 1K M 3Q 0 . 2H L 3F R 2K M 4K M 4H L 4K M 3K M 5H L 6K M 3F R 3Q 0 . 3Q 0 . 4Q 0 . 5Q 0 . 6Q 0 . 7Q 1 . 0Q 1 . 1Q 1 . 22 M3 L3 MH L 5H L 7H AK M 0I 0 . 7I 1 . 0I 1 . 1S B 3S B 4F R 1F R 2 圖 PLC I/O點(diǎn)及地址分配圖 PLC 的接線如圖附錄 A 所示， 根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，控制系統(tǒng)應(yīng)具備的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)，名稱及地址編號(hào)如 下表 所 示。 本設(shè)計(jì)主要用到的是 模擬量輸入模塊 SM331和模擬量輸出模塊 SM332。模擬量輸入模塊可以輸入熱電阻、熱電偶、 DC4～ 20mA和 DC0～ 10V等多種不同類型和不同量程的模擬信號(hào)。 ② 信號(hào)模塊（ SM） 信號(hào)模塊是數(shù)字量輸入 /輸出模塊和模擬量輸入 /輸出模塊的總稱，它們使不同的過程信號(hào)電壓或電流與 PLC內(nèi)部的電信號(hào)電平匹配。 S7300PLC是模塊式的 PLC， 本設(shè)計(jì)主要用得的有以下部分： ① 中央處理單元（ CPU） 各種 CPU有不同的性能，例如有的 CPU集成有數(shù)字量和模擬量輸入 /輸出點(diǎn)，有的 CPU集成有 PROFIBUSDP等通信接口。在循環(huán)程序處理過程中， CPU 并不直接訪問 I/O 模塊中的輸入地址區(qū)和輸出地址區(qū)，而是訪問 CPU 內(nèi)部的輸入 /輸出過程映像區(qū)。在起動(dòng)完成后，不斷地循環(huán)調(diào)用 OB1，在 OB1 中可以調(diào)用其它邏輯 塊 (FB, SFB, FC 或 SFC)。 PLC 采用循環(huán)執(zhí)行用戶程序的方式。 外圍設(shè)備主要包括執(zhí)行設(shè)備，如水泵、 接觸器、按鈕、選擇開關(guān) 、 電流互感器等設(shè)備，由于外圍設(shè)備種類較、型號(hào)較雜，且不是本設(shè)計(jì)的技術(shù)難點(diǎn)，故對其選型說明簡述至此。 傳感器選用了設(shè)計(jì)中需要測量管道出口處的壓力值，故采用遠(yuǎn)傳壓力表。變頻器可將輸出頻率在控制范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，控制精度為 ，從而達(dá)到電機(jī)依據(jù)負(fù)載的變化連續(xù)平滑調(diào)速，減輕了電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)抖動(dòng)。該變頻器的輸出控制方式為恒 壓頻比 以及 IGBT 大功率晶體管模塊。 S7300 屬于模塊式 PLC，主要由機(jī)架、 CPU 模塊、信號(hào)模塊、功能模塊、接口模塊、通信處理器、電源模塊和編程設(shè)備組成。 控制部分是以德國 SIEMENS 可編 程序控制 巡檢綜合判定，控制輸出三個(gè)邏輯過程。 四：變頻恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與選型 設(shè)計(jì) 變頻恒壓供水系統(tǒng)由控制柜，壓力傳感器，異步電動(dòng)機(jī)及水泵組成，由此構(gòu)成一個(gè)壓力負(fù)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)。如果運(yùn)行過程中實(shí)際供水壓力高于設(shè)定壓力，情況剛好相反，變頻器的輸出頻率將會(huì)降低，水泵的轉(zhuǎn)速減小，實(shí)際供水壓 力因此而減小。 圖 12 從圖 12 中 可以看出，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，如果實(shí)際供水壓力低于設(shè)定壓 力，控制系統(tǒng)將得到正的壓力差，這個(gè)差值經(jīng)過計(jì)算和轉(zhuǎn)換，計(jì)算出變頻器輸出頻率的增加值，該值就是為了減小實(shí)際供水壓力與設(shè)定壓力的差值，將這個(gè)增量 和變頻器當(dāng)前的輸出值相加，得出的值即為變頻器當(dāng)前應(yīng)該輸出的頻率。設(shè)定的供水壓力可以是一個(gè)常數(shù)，也可 以是一個(gè)時(shí)間分段函數(shù)，在每一個(gè)時(shí)段內(nèi)是一個(gè)常數(shù)。同 時(shí)，為了保證水壓反饋信號(hào)值的準(zhǔn)確、不失值，可對該信號(hào)設(shè)置濾波時(shí)間常數(shù)，同時(shí)還可對反饋信號(hào)進(jìn)行換算，使系統(tǒng)的調(diào)試更為簡單、方便。 圖 11 水壓由壓力傳感器的信號(hào) 420mA 送入變頻器內(nèi)部的 PID 模塊，與用戶設(shè)定的壓力值進(jìn)行比較，并通過變頻器內(nèi)置 PID 運(yùn)算將結(jié)果轉(zhuǎn)換為頻率調(diào)節(jié)信號(hào)，以調(diào)整水泵電機(jī)的電源頻率，從而實(shí)現(xiàn)控制水泵轉(zhuǎn)速。因此，供水系統(tǒng)變頻的實(shí)質(zhì)是異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速。 三：變頻恒壓供水控制系統(tǒng)理論分析 變頻恒壓供水系統(tǒng)的供水部分主要由水泵、電動(dòng)機(jī)、管道和閥門等構(gòu)成。 ⑤ :由于能對水泵實(shí)現(xiàn)軟停和軟起，消除了啟動(dòng)電流對電網(wǎng)的沖擊。 ③ :配置靈活，自動(dòng)化程度高，功能 齊全，靈活可靠。與傳統(tǒng)供水方式相比變頻恒壓供水能節(jié)能30%60%。 變頻頻恒壓供水系統(tǒng)在水量增加時(shí)，變頻器頻率升高，水泵轉(zhuǎn)速加快，供水量相應(yīng)增大；用水量減少 時(shí)，變頻器頻率降低，水泵轉(zhuǎn)速減慢，供水量亦相應(yīng)減小，保證了供水效率用戶對水壓和水量的要求，同時(shí)達(dá)到了提高供水品質(zhì)和供水效率的目的；采用該設(shè)備不需建造高位水箱，水塔，水質(zhì)無二次污染，是一種理想的現(xiàn)代化建筑供水設(shè)備。 以變頻器為核心結(jié)合 PLC 組成的控制系統(tǒng)具有高可靠性、強(qiáng)抗 干擾能力、組合靈活、編程簡單、維修方便和低成本等諸多特點(diǎn)，變頻恒壓供水系統(tǒng)集變頻技術(shù)、電氣技術(shù)、防雷避雷技術(shù)、現(xiàn)代控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)與一體。目前，大量的動(dòng)能消耗在水泵、風(fēng)機(jī)負(fù)載上，城鄉(xiāng)居民用水設(shè)備所消耗的電量在這類負(fù)載中占了相當(dāng)大的比例。 二：變頻恒壓供水控制系統(tǒng)簡介 泵站擔(dān)負(fù)著工農(nóng)業(yè)和生活用水的重要任務(wù)，運(yùn)行中需要大量消耗能量，提高泵 站效率；降低能耗，對國民經(jīng)濟(jì)有重大意義。 本文首先 對 供水系統(tǒng)的特性和變頻調(diào)速的原理進(jìn)行介紹 ，在此基礎(chǔ)上，提出了本文的主要研究內(nèi)容和研究方法。本文介紹的恒壓供水系統(tǒng)是采用可編程序控制器進(jìn)行邏輯控制 ,采用變頻器進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)。通過對水泵的智能變頻調(diào)速控制不僅能實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，而且有利于實(shí)現(xiàn)供水的自動(dòng)控制，遠(yuǎn)程監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化。利用PLC 控制技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)開發(fā)的全自動(dòng)恒供水系統(tǒng) ,管道內(nèi)水壓恒定 ,既可以滿足供水要求 ,避免出現(xiàn)供水事故 ,還可節(jié)約電能。 同時(shí) 隨著 現(xiàn)代電力電子技術(shù)、交流變頻調(diào)速技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和智能控制技術(shù)的迅速發(fā)展并日趨完善，變頻調(diào)速技術(shù)在供水領(lǐng)域得以運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了水泵電機(jī)無級(jí)調(diào)速，能夠極大地改善給水管網(wǎng)的供水環(huán)境。這種靠水的勢能或氣壓供水方式具有占地面積大、投資高、水泵電機(jī)啟動(dòng)頻繁、耗電多、管網(wǎng)水壓不穩(wěn)、爆管現(xiàn)象頻繁、漏失嚴(yán)重等缺點(diǎn) ；不僅生活用水容易受到二次污
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