【正文】 及 ,使各泵進(jìn)行輪休 , 延長(zhǎng)了設(shè)備的機(jī)械使用壽命 . 第一章 緒論 隨著變壓器調(diào)速技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)生活飲用水品質(zhì)要求的不斷提高 , 變頻恒壓供水系統(tǒng)已逐漸取代原有的水塔供水系統(tǒng) , 廣泛應(yīng)用于多層住宅小區(qū)生活消防供水系統(tǒng) , 然而 , 由于新系統(tǒng)多會(huì)繼續(xù)使用原有系統(tǒng)的部分舊設(shè)備 (水泵 ) , 在對(duì)原有供水系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造的實(shí)踐中 ,往往 會(huì)出現(xiàn)一些在理論上意想不到的問題 . 本文介紹的變頻控制恒壓供水系統(tǒng)是在對(duì)一個(gè)典型的水塔供水系統(tǒng)的技術(shù)改造實(shí)踐中 ,根據(jù)盡量保留原有設(shè)備的原則設(shè)計(jì)的 , 該系統(tǒng)很好的解決了舊設(shè)備需要頻繁檢修的問題 ,既體現(xiàn)了變頻控制恒壓供水的技術(shù)優(yōu)勢(shì) ,同時(shí)有效的節(jié)省了資金 . 一 可編程控制器的定義 可編程控制器是一種帶有指令存儲(chǔ)器和數(shù)字或模擬 I/O 接口 ,以位運(yùn)算為主 ,能完成邏輯、順序、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算功能 ,用于控制機(jī)械或生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制裝置． 二 PLC 的特點(diǎn) 1 編程簡(jiǎn)單 PLC 的的基本指令不多 ,常用于編程的梯形圖與傳統(tǒng)的繼電器接觸控制線路圖有許多相似之處 ,編程的使用簡(jiǎn)便 , 對(duì)程序進(jìn)行增減、修改和運(yùn)行監(jiān)視很方便 . 2 可靠性高 PLC 是專門為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的 , 在設(shè)計(jì)與制造過程中均采用了諸如屏蔽、濾波、隔離、無觸點(diǎn)、精選元器件等多層次有效的抗干擾措施 , 因此可靠性高 . 3 通用性好 4 功能強(qiáng) PLC 具有很強(qiáng)的功能 ,能進(jìn)行邏輯、定時(shí)、計(jì)數(shù)和步進(jìn)等控制 , 能完成 A/D 與 D/A 轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處 理和通信聯(lián)網(wǎng)等功能 . 5 使用方便 PLC 體積小 , 重量輕 , 便于安裝 . 6 設(shè)計(jì)、施工和調(diào)試周期短 三 PLC 的產(chǎn)生及發(fā)展 隨著社會(huì)的發(fā)展 , 科技的進(jìn)步 , 新的控制器件及其控制系統(tǒng)不斷涌現(xiàn) . 1968 年美國(guó)通用汽車公司公開招標(biāo)研制功能更強(qiáng) , 使用更方便 , 價(jià)格便宜 , 可靠性更高的新型控制器 . 一年后美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司根據(jù) GM 公司的招標(biāo)要求 , 研制成功世界上第一臺(tái)可編程控制器 , 型號(hào)為 PDP14, 并在 GM 公司汽車生產(chǎn)線上首次應(yīng)用成功 . 這就較好的把繼電接觸控制簡(jiǎn)單易懂 , 使用方便、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)與計(jì)算機(jī)功能完善、 靈活性強(qiáng)、 通用性好的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來 , 并將繼電接觸控制的硬連線邏輯轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)的軟件邏輯編程的設(shè)想逐漸變成現(xiàn)實(shí) . 當(dāng)時(shí)人們把這第一臺(tái)可編程控制器叫做邏輯控制器 PLC, 只是用來取代繼電接觸控制 , 僅有執(zhí)行繼電器邏輯、 定時(shí)、計(jì)數(shù)等較少功能 . 20 世紀(jì) 70 年代中期出現(xiàn)可微處理器和微型計(jì)算機(jī) , 人們把微機(jī)技術(shù)應(yīng)用到可編程序控制器中 , 使得它兼有計(jì)算機(jī)的一些功能 , 不但用邏輯編程取代了硬連線邏輯 , 還增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳輸與處理及對(duì)模 擬量進(jìn)行控制等功能 ,使之真正成為一種電子計(jì)算機(jī)工業(yè)控制設(shè)備 1980 年美國(guó)電器制造協(xié)會(huì)把這種新的控制設(shè)備正式命名為可編程序控制器簡(jiǎn)稱為 PLC. 自從美國(guó)研制出世界上第一臺(tái) PLC 以后 , 日本、德國(guó)、法國(guó)等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相繼研制出各自的 世紀(jì) 70 年代中期在 PLC 中引入了微機(jī)技術(shù)、使 PLC 功能不斷增強(qiáng) , 質(zhì)量不斷提高 , 應(yīng)用日益廣泛 . 目前 PLC 廣泛應(yīng)用于汽車制造、石油、化工、冶金、機(jī)械、電力等領(lǐng)域 . 目前 PLC 發(fā)展方向主要是朝著小型化、廉價(jià)化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、智能化、高速化、大容量化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展 , 這將使 PLC 功能更強(qiáng) , 可靠性更高 , 使用更方便 ,適用面更廣 . 四 PLC 與繼電器的區(qū)別 首先價(jià)格上 PLC比繼電器要貴 , 第二 PLC 在可靠性方面不如繼電器比如繼電器保護(hù)方面 , PLC 內(nèi)部繼電器是虛擬的 , 傳統(tǒng)繼電器是實(shí)在的東西 , 抗干擾能力傳統(tǒng)的繼電器不如 PLC, 第三 PLC 的作用實(shí)際上應(yīng)該是可以代替復(fù)雜的繼電器邏輯回路的控制功能 ,繼電器不僅用于電氣邏輯回路 ,更多的是用作中間繼電器 即信號(hào)隔離 ,另外 PLC 的負(fù)載能力比繼電器要強(qiáng) . 第二章 水泵及變頻器 一水泵控制節(jié)能分析 目前 , 廣泛應(yīng)用的變頻調(diào)速恒壓供水方式較恒速供水節(jié)能效果明顯 , 但恒壓變頻大于變頻調(diào)速供水的節(jié)能尚有潛力可挖 , 首先其供水壓力是按滿足最不利供水點(diǎn)的壓力要求來設(shè)定的 , 而實(shí)際的供水系統(tǒng)因遠(yuǎn)離最不利點(diǎn)而導(dǎo)致壓頭損失很大 。分析水泵的能耗比較圖，可以看出利用變頻器實(shí)現(xiàn)調(diào)速恒壓供水，當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，流量與轉(zhuǎn)速成正比，功率以轉(zhuǎn)速的三次方下降，與傳統(tǒng)供水方式閥門節(jié)流控制相比，在一定程度上可以減少能量損耗，能夠明顯節(jié)能。通過工控機(jī)和PLC 連接，簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)了用于工控機(jī)的集數(shù)據(jù)采集和通訊，設(shè)備的狀態(tài)控制和數(shù)據(jù)管理的監(jiān)控程序，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)控制。系統(tǒng)采用一臺(tái)變頻器拖動(dòng)四臺(tái)電機(jī)的運(yùn)行，起動(dòng)，調(diào)速。本論文結(jié)合現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一套基于 PLC 的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)。河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 班級(jí) : 06321 姓名 : 孫瑋 系別 : 機(jī)電工程系 設(shè)計(jì)題目 :家用自動(dòng)供水及水位自動(dòng)控制 輔導(dǎo)老師 : 張季萌 目 錄 摘要………………………………………………………………………………… 前言………………………………………………………………………………… 第一章 緒論………………………………………………………………………… 一、可編程控制器的定義……………………………………………… 二、 PLC 的特點(diǎn) ……………………………………………………………… 三、 PLC 的產(chǎn)生計(jì)發(fā)展……………………………… ………………………… 四、 PLC 與繼電器的區(qū)別……………………………………………………… 第二章、水泵及變頻及液位控制器器…………………………………………………………… 一、水泵的控制及節(jié)能分析………………………………………………… 二、變頻器的調(diào)節(jié)原理 三 液位控制器 四 供水保護(hù)電路 第三章、變頻器恒壓供水系統(tǒng)…………………………………………………… 一、系統(tǒng)介紹…………………………………………………… ……………… 二、工作原理…………………………………………………………… ………. 三、 PLC 控制統(tǒng)……………………………………………………………… 四、注意事項(xiàng)………………………………………………………………… 五、結(jié)論…………………………………………………………………………… 致謝………………………………………………………………………………… 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………… 摘 要 隨著社會(huì)的飛速發(fā)展和城市建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，人口的增多以及人們生活水平的提 高，對(duì)城市供水的質(zhì)量、數(shù)量、穩(wěn)定性等問題提出了越來越高的要求，我國(guó)中小城市供水的自動(dòng)化配置相對(duì)落后，機(jī)組的控制主要依靠值班人員的手操作，控制過程煩瑣，而且手動(dòng)控制無法對(duì)供水管網(wǎng)的壓力和水位變化及時(shí)做出恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。為了保證供水，機(jī)組常保持在超壓的狀態(tài)下運(yùn)行，爆損象也挺嚴(yán)重。 變頻調(diào)速恒壓自動(dòng)控制供水系統(tǒng)由可編程控制器、變頻器、水泵機(jī)組、壓力傳感器、工控機(jī)、及控制柜等組成。其中兩臺(tái)大機(jī)（ 220kW）和兩臺(tái)小機(jī)（ 160kW）采用循環(huán)使用的方式運(yùn)行。 在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中，單臺(tái)水泵工況的調(diào)節(jié)是通過變頻器來改變電源的頻率 f 來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速 n,從而改變水泵的性能曲線來實(shí)現(xiàn)的。 該系統(tǒng)能夠?qū)┧到y(tǒng) 進(jìn)行自動(dòng)控制，有效的降低能耗，保持系統(tǒng)維持在最佳運(yùn)行狀態(tài)，提高生產(chǎn)管理水平。 其次 , 恒壓供水不能保證水泵始終在高效區(qū)運(yùn)行 . 1 變頻調(diào)速原理 變頻調(diào)速供水的原理如圖所示 . 由圖可見 , 當(dāng)流量從 Q0 減為 Q1 時(shí) , 如采用恒速泵則揚(yáng)長(zhǎng)升至 HB, 此時(shí) Bˊ B〞段的揚(yáng)程是多余的 。 LOCAL 操作方式下，通過 LOCAL START/STOP開關(guān)啟停變頻器，通過 f REF LOCAL INPUT0 輸入端口的電位開關(guān)人工調(diào)節(jié)變頻器工作頻率；通過LOCAL/REMOTE 輸入點(diǎn)可以將變頻器切換到 REMOTE 操作方式下，在 REMOTE 方式下，通過 REMOTESTART/STOP輸入點(diǎn)進(jìn)行 PLC 遠(yuǎn)程啟停變頻器，通過 f REF REMOTE INPUT0 端口輸入頻率控制信號(hào)（百分比）控制變頻器工作頻率。 SAMI STAR 變頻器對(duì)用戶開放的 I/0 接口位于 TERMINAL BLOCK CARD 上，主要使用的有： X111（ REMOTE START/STOP）； X114（ LOCAL/REMOTE）； X1113/14（ f REF REMOTE INPUT0 、4~20mA 信號(hào) 輸入）； X1115/16（輸出 4~20mA 變頻器運(yùn)行頻率信號(hào)）； X1117/18（輸出 4~20mA 變頻泵運(yùn)行電流信號(hào)）。在恒壓調(diào)節(jié)時(shí)， PLC 處理器把檢測(cè)到的壓力信號(hào)作為反饋值，與 PID 運(yùn)算的壓力設(shè)定值（由調(diào)度人員根據(jù)情況在 REView 上設(shè)定）進(jìn)行比較，再經(jīng)過PID 運(yùn)算得到調(diào)節(jié)后的修正值，通過模擬量輸出模板（ 1771OFE）輸出到 X1113/14，作為 REMOTE 方式下變頻器的頻率控制信號(hào)，由于該信號(hào)是相對(duì)變頻器工作頻率上限的百分比，所以變頻器將輸入信號(hào)進(jìn)行內(nèi)部運(yùn)算后轉(zhuǎn)為真實(shí)工作頻率。 PLC 的 PID 運(yùn)算調(diào)節(jié)通過該型處理器專用 PID指令完成，通過設(shè)置各參數(shù)即可由 PLC 完成 PID 運(yùn)算調(diào)節(jié)。 PID 指令必須以相同的時(shí)間間隔周期性地執(zhí)行，可采用計(jì)時(shí)器，定時(shí)中斷或?qū)崟r(shí)采樣的等方法，此處選用了定時(shí)方法； PV 是 PID指令采樣的壓力控制反饋值， SP 是 PID 指令的壓力控制設(shè)定值， KP 為 PID 的比例增益， KI 為 PID 的積分增益， KD 為 PID 的微分增益，這五個(gè)控制參數(shù)作為主