【正文】 1. 斷路器的選擇（1） ， 選擇。接受與液體深度成正比的液壓信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為開(kāi)關(guān)量輸出，送給計(jì)算機(jī)、記錄儀、調(diào)節(jié)儀或變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)液位的全自動(dòng)控制。主要特點(diǎn)：（1）高穩(wěn)定性、高精度、寬的工作溫度范圍；（2）抗沖擊、耐震動(dòng)、體積小、防水；（3）標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出、良好的互換性、抗干擾性強(qiáng)；（4）最具有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格。 CYYB120 系列壓力變送器新增加了全密封結(jié)構(gòu)帶現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字顯示的隔爆型產(chǎn)品。經(jīng)后續(xù)電路給電橋供電，并對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行放大、溫度補(bǔ)償及非線性修正、V/I 變換等處理，對(duì)供電電壓要求寬松，具有 4～20mA 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。表 端子功能表引腳序號(hào) 引腳名稱 功能 引腳序號(hào) 引腳名稱 功能1 +10V 12 AOUT1+2 0電源電壓13 AOUT1模擬輸出13 AIN1+ 14 PTCA4 AIN1模擬輸入115 PTCB5 DINN1 數(shù)字輸入 16 DIN5 數(shù)字輸入PLC 在 恒 壓 供 水 中 的 應(yīng) 用第 18 頁(yè) 6 DINN2 17 DIN67 DINN3 26 AOUT2+8 DINN4 27 AOUT2模擬輸出29 +24V 電源電壓 28 PE10 AIN2+ 29 P+11 AIN2模擬輸入230 PRS48518 RL1A 22 RL2C19 RL1B 23 RL3A20 RL1C 24 RL3B21 RL2B輸出繼電器的觸頭25 RL3C輸出繼電器的觸頭 壓力傳感器的選擇CYYB120 系列壓力變送器為兩線制 4～20mA 電流信號(hào)輸出產(chǎn)品。1. MM430變頻器介紹MciorMaster430變頻器的端子接口分布如圖 。MicroMaster430 系列變頻器是全新一代標(biāo)準(zhǔn)變頻器中的風(fēng)機(jī)和泵類變轉(zhuǎn)矩負(fù)載專家，功率范圍 至 250Kw。根據(jù)表 確定水泵型號(hào)為 100DL3，工 3 臺(tái)(其中一臺(tái)做備用)，水泵自帶電動(dòng)機(jī)功率為 30kW。3m (2) 根據(jù)表 確定每小最大用水量為 /h。表 水泵，電機(jī)和變頻器選型表40 80LG5020x2 11 1160 80LG5020x3 15 1580 80LG5020x4 100 80LG5020x5 22 2250xN120 80LG5020x6 30 3040 100DL2 PLC 在 恒 壓 供 水 中 的 應(yīng) 用第 16 頁(yè) 60 100DL3 30 3080 100DL4 37 37100 100DL5 45 45100xN120 100DL6 55 55注：N為水泵臺(tái)數(shù) 4. 設(shè)定供水壓力經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：平方供水壓力 P=；樓房供水壓力[12]P=（+樓層數(shù)）MPa () （5）系統(tǒng)設(shè)計(jì)還應(yīng)遵循以下的原則： ① 蓄水池容量應(yīng)大于每小時(shí)最大供水量； ② 水泵揚(yáng)程應(yīng)大于實(shí)際供水高度； ③ 水泵流量總和應(yīng)大于實(shí)際最大供水量。上面一行為用水標(biāo)準(zhǔn)( /人日)，中間數(shù)據(jù)為用水規(guī)模3m( /h)。表 不同住宅類型的用水標(biāo)準(zhǔn)住宅類型給水衛(wèi)生器具完善程度 用水標(biāo)準(zhǔn)（ /人日）3m小時(shí)變化系數(shù)1 僅有給水龍頭 ～ ～2 有給水衛(wèi)生器具，但無(wú)淋浴設(shè)備 ～ ～3 有給水衛(wèi)生器具，并有淋浴設(shè)備 ～ ～4 有給水衛(wèi)生器具，但無(wú)淋浴設(shè)備和集中熱水供應(yīng)～ ～PLC 在 恒 壓 供 水 中 的 應(yīng) 用第 15 頁(yè) 2. 供水規(guī)模換算表。不同住宅類型的用水標(biāo)準(zhǔn)。而供水規(guī)模和住宅類型以及用戶數(shù)有關(guān)。如此循環(huán)往復(fù)的工作，以滿足系統(tǒng)用水的需要[11]。當(dāng)控制系統(tǒng)處于狀態(tài) 4 時(shí)，用水量減少，變頻器輸出頻率減少，若減至設(shè)定頻率時(shí)，表示只有 1 臺(tái)水泵工作已能滿足系統(tǒng)供水的要求，此時(shí)，通過(guò)控制系統(tǒng)的控制，2 號(hào)泵從變頻器電源轉(zhuǎn)換到普通的交流電源，而變頻器啟動(dòng) 1 號(hào)泵電機(jī)，控制系統(tǒng)處于狀態(tài) 4。當(dāng)系統(tǒng)用水高峰過(guò)后，用水量減少時(shí)，變頻器輸出頻率減少，若減至設(shè)定頻率時(shí)，表示只有 1 臺(tái)水泵工作已能滿足系統(tǒng)用水的要求，此時(shí)，通過(guò)控制系統(tǒng)，可將 1 號(hào)泵電機(jī)停運(yùn)，2 號(hào)泵電機(jī)仍由變頻器電源供電，這時(shí)控制系統(tǒng)處于狀態(tài) 3。開(kāi)始工作時(shí)，系統(tǒng)用水量不多，只有 1 號(hào)泵在變頻器控制下運(yùn)行，2 號(hào)泵處于停止?fàn)顟B(tài)，控制系統(tǒng)處于狀態(tài) 1。該控制方案的控制原理如圖 所示。利用單臺(tái)變頻器控制多臺(tái)水泵的控制方案適用于大多數(shù)供水系統(tǒng)，是目前應(yīng)用中比較先進(jìn)的一種方案。因此該系統(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)[10]。在硬件設(shè)計(jì)上，只需確定 PLC 的硬件配置和變頻器的外部接線，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。P L C變頻器壓力傳感器工頻變頻用戶蓄水池1 泵2 泵備用泵 系統(tǒng)構(gòu)成框圖這種控制方式靈活方便。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)要求，結(jié)合系統(tǒng)的使用場(chǎng)所，本次設(shè)計(jì)才用通用變頻器+PCL( 包括變頻控制、調(diào)節(jié)器控制)+人機(jī)界面+壓力傳感器的構(gòu)成方案。PLC 在 恒 壓 供 水 中 的 應(yīng) 用第 12 頁(yè) 第三章 變頻恒壓供水控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) 變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的構(gòu)成方案從變頻恒壓供水的原理分析可知，該系統(tǒng)主要有壓力傳感器、壓力變送器、變頻器、恒壓控制單元、水泵機(jī)組以及低壓電器組成。(2) 軸承的磨損也大為減小。 延長(zhǎng)水泵壽命的其他因素水錘效應(yīng)的消除，無(wú)疑可大大延長(zhǎng)水泵及管道系統(tǒng)的壽命。圖中，曲線簇 1 是異步電動(dòng)機(jī)在不同頻率下的機(jī)械特性，曲線 2 是水泵的機(jī)械特性，中間的鋸齒狀線是升速過(guò)程中的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩( 即不同頻率時(shí)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性與水泵機(jī)械特性之差)。所以，加速過(guò)程很快。 水錘效應(yīng)的產(chǎn)生原因產(chǎn)生水錘效應(yīng)的根本原因，過(guò)程中，異步電動(dòng)機(jī)和水泵的機(jī)械特性如圖 所示，圖中曲線 1 是異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，曲線 2 是水泵的機(jī)械特性，陰影部分是動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩 TJ(即兩者之差)。在直接停機(jī)時(shí)，供水系統(tǒng)的水頭將克服電動(dòng)機(jī)的慣性而使系統(tǒng)急劇地停止。水錘效應(yīng)具有極大的破壞性，壓強(qiáng)過(guò)高，將引起管道的破裂，反之，壓強(qiáng)過(guò)低又會(huì)導(dǎo)致管道的癟塌。由于水具有動(dòng)量和不可壓縮性，因此，在極短時(shí)間內(nèi)流量的巨大變化將引起對(duì)管道的壓強(qiáng)過(guò)高或過(guò)低的沖擊，并產(chǎn)生空化現(xiàn)象。 供水系統(tǒng)的安全性問(wèn)題 水錘效應(yīng)異步電動(dòng)機(jī)在全電壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，從靜止?fàn)顟B(tài)加速到額定轉(zhuǎn)速所需要的時(shí)間只有在 。從而，壓力就成為了用來(lái)作為控制流量大小的參變量。如：供水能力 QG用水需求 QU，則壓力上升（P↑ ）；如：供水能力 QG用水需求 QU，則壓力上升（P↓ ）；PLC 在 恒 壓 供 水 中 的 應(yīng) 用第 9 頁(yè) 如：供水能力 QG=用水需求 QU，則壓力上升（P 不變）。而流量的大小又取決于揚(yáng)程，但是揚(yáng)程難以進(jìn)行具體測(cè)量和控制。對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行的控制，歸根結(jié)底是為了滿足用戶對(duì)流量的要求。兩者之差△P 便是轉(zhuǎn)速控制方式節(jié)約的供水功率，它與面積 KCEJ 成正比。這時(shí)流量減小為 QE（=Qx），揚(yáng)程減小為 Hc，供水功率 PC 與面積 0DCK 成正比。當(dāng)水泵的餓轉(zhuǎn)速改變時(shí)，揚(yáng)程特性將隨之改變，而管阻特性不變。PLC 在 恒 壓 供 水 中 的 應(yīng) 用第 8 頁(yè) JKOGEN①②③④CQH閥門關(guān)小閥門全開(kāi)轉(zhuǎn)速下降穩(wěn)定轉(zhuǎn)速Q(mào) EQ ND A 調(diào)節(jié)流量的方法與比較(2) 恒壓控制法：即通過(guò)改變水泵的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)流量，而閥門開(kāi)度保持不變，也稱為轉(zhuǎn)速控制法。如圖 所示，設(shè)用戶所需流量 QX 為額定流量的 60%(即 QX=60%QN)。閥門控制法的實(shí)質(zhì)是水泵本身的供水能力不變，而是通過(guò)改變水路中的阻力大小來(lái)強(qiáng)行改變流量，以適應(yīng)用戶對(duì)流量的要求。閉環(huán)恒壓供水系統(tǒng)正越來(lái)越多地取代高位水箱、水塔等設(shè)施及閥門調(diào)節(jié)。供水系統(tǒng)中對(duì)水壓流量的控制，傳統(tǒng)上采用閥門調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)。因此，要討論節(jié)能問(wèn)題，必須從考察調(diào)節(jié)流量的方法入手。水泵的調(diào)節(jié)方式可分為恒速調(diào)節(jié)與變速調(diào)節(jié)。大量的統(tǒng)計(jì)調(diào)查表明，一些在運(yùn)行中需要進(jìn)行調(diào)節(jié)的水泵，其能量浪費(fèi)的主要原因，往往是由于采用不合適的調(diào)節(jié)方式。 水泵的調(diào)節(jié)方式水泵的調(diào)速運(yùn)行，是指水泵在運(yùn)行中根據(jù)運(yùn)行環(huán)境的需要，人為的改變運(yùn)行工作狀況點(diǎn)( 簡(jiǎn)稱工況點(diǎn))的位置，使流量、揚(yáng)程、軸功率等運(yùn)行參數(shù)適應(yīng)新的工作狀況的需要。2?按上式求出的功率，不一定與產(chǎn)品功率相同。(2) 如果電動(dòng)機(jī)功率選得過(guò)大，就會(huì)出現(xiàn)“小馬拉小車” 現(xiàn)象，其輸出機(jī)械功率不能得到充分利用，功率因數(shù)和效率都不高，不但對(duì)用戶和電網(wǎng)不利，而且還會(huì)造成電能浪費(fèi)。電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械所需要的功率來(lái)選擇，盡量使電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行?？梢?jiàn)，只要葉輪不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)，液體便會(huì)不斷地被吸入和排出[5]。在蝸殼中，液體由于流道的逐漸擴(kuò)大而減速，又將部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，最后以較高的壓力流入排出管道，送至需要場(chǎng)所。在泵啟動(dòng)前，泵殼內(nèi)灌滿被輸送的液體:啟動(dòng)后，葉輪由軸帶動(dòng)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片間的液體也必須隨著轉(zhuǎn)動(dòng)。 最后，對(duì)變頻恒壓供水系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，對(duì)該系統(tǒng)在供水中所取得的節(jié)約電耗、恒定壓力、保護(hù)管網(wǎng)等進(jìn)行了總結(jié)，指出變頻技術(shù)在供水領(lǐng)域所取得的成果及局限性。進(jìn)行了控制程序（梯形圖）的設(shè)計(jì)。 本人的主要工作本課題主要通過(guò)研究 PLC 來(lái)控制變頻器實(shí)現(xiàn)恒壓供水，通過(guò)設(shè)計(jì)解并熟悉了 PLC 的工作原理，編程原理以及編程方法。目前，國(guó)內(nèi)除了高壓變頻供水系統(tǒng)，多數(shù)變頻供水系統(tǒng)均聲稱只要改變?nèi)萘烤涂梢酝ㄓ糜诟鞣N供水范圍，但在實(shí)際運(yùn)用中，不同供水環(huán)境對(duì)變頻器的要求和控制方式是不一致的，大多數(shù)變頻器并不能真正實(shí)現(xiàn)通用。(3) 大型供水廠的變頻恒壓供水系統(tǒng)這類變頻供水系統(tǒng)用于大中城市的主力供水廠，特點(diǎn)是功率大(一般都大于320kW)、機(jī)組多、多數(shù)采用高壓變頻系統(tǒng)。這類變頻器、電機(jī)功率在 135kw～320kW 之間，電網(wǎng)電壓通常為 220V 或 380V。由于這一范圍的用戶群十分龐大，所以是目前國(guó)內(nèi)研究和推廣最多的方式。但在大功率大容量變頻器上，國(guó)產(chǎn)變頻器有待于進(jìn)一步改進(jìn)和完善。此方式的缺點(diǎn)必是電機(jī)數(shù)量和變頻的數(shù)量一樣多，投資成本高。國(guó)外變頻供水系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)主要采用一臺(tái)變頻器只帶一臺(tái)水泵機(jī)組的方式。 變頻恒壓供水的現(xiàn)況 國(guó)內(nèi)外變頻供水系統(tǒng)現(xiàn)狀變頻恒壓供水是在變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展之后逐漸發(fā)展起來(lái)的。而變頻調(diào)速式的運(yùn)行十分穩(wěn)定可靠，沒(méi)有頻繁的啟動(dòng)現(xiàn)象，啟動(dòng)方式為軟啟動(dòng)，設(shè)備運(yùn)行十分平穩(wěn)，避免了電氣、機(jī)械沖擊，也沒(méi)有水塔供水所帶來(lái)的二次污染的危險(xiǎn)。 PLC 在