【正文】 機型號選擇和模塊擴展、變頻器選擇、變送器及執(zhí)行機構的選擇和保護電路設計。最后針對本系統(tǒng)的主要指標，提出本文的具體內容。 本文研究的內容 本文設計了一個以西門子 S7200 系列的可編程控制器 (PLC)為控制核心， MM 430 變頻器為執(zhí)行元件，采用 PID 調節(jié)儀控制水泵電機轉速，即可調節(jié)出口管網(wǎng)壓力，使之達到用戶期望的恒定壓力的系統(tǒng)。 圖 11 恒壓供水系統(tǒng)原理圖 同時系統(tǒng)配備的時間控制器和 PID 控制器，使其具有定時換泵運行功能（即鐘控[鍵入文字 ] 3 功能，由時間控制器實現(xiàn)）和雙工作壓力設定功能（ PID 控制器和時間控制器實現(xiàn)）。根據(jù)用水量的 大小由PLC 控制工作泵數(shù)量的增減及變頻器對水泵的調速，實現(xiàn)恒壓供水。用戶通過控制柜面板上的指示燈和按鈕、轉換開關來了解和控制系統(tǒng)的運行。因此，有待于進一步研究改善變頻恒壓供水系統(tǒng)的性能，使其能被更好的應用于生活、生產實踐。但在大功率大容量變頻器上，國產變頻器有待于進一步改進和完善。 目前國內有不少公司在做變頻恒壓供水的工程，大多采用國外的變頻器控制水泵的轉速，水管管網(wǎng)壓力的閉環(huán)調節(jié)及多臺水泵的循環(huán)控制，有的采用可編程控制器[鍵入文字 ] 2 （ PLC）及相應的軟件予以實現(xiàn)：有的采用單片機及相應的軟件予以實現(xiàn)。這類設備雖微化了電路結構，降低了設備成本，但其輸出接口的擴展功能缺乏靈活性，系統(tǒng)的動態(tài)性能和穩(wěn)定性不高 ，與別的監(jiān)控系統(tǒng)（如BA 系統(tǒng)）和組態(tài)軟件難以實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，并且限制了帶負載的容量，因此在實際使用時其范圍將會受到限制。從查閱的資料的情況來看，國外的恒壓供水工程在設計時都采用一臺變頻器只帶一臺水泵機組的方式，幾乎沒有用一臺變頻器拖動多臺水泵機組運行的情況，因而投資成本高。在早期，由于國外生產的變頻器的功能主要限定在頻率控制、升降速控制、正反轉控制、起制動控制、起制動控制、壓頻比控制及各種保護功能。恒壓供水系統(tǒng)實現(xiàn)了水泵電機無級調速，依據(jù)用水量的變化自動調節(jié)系統(tǒng)的運行參數(shù)，在用水量的變化自動調節(jié)系統(tǒng)的運行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時保持水壓恒定以滿足用水要求，是當今最先進、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。自從通用變頻器問世以來，變頻調速技術在各個領域得到了廣泛的應用。 關鍵詞 ：恒壓供水系統(tǒng) ， 可編程序控制器 ， 變頻調速 ， PID [鍵入文字 ] [鍵入文字 ] 目 錄 第一章 緒 論 .................................................................................................. 1 選題的背景及意義 ...............................................................................1 變頻恒壓供水系統(tǒng)的國內外研究現(xiàn)狀 ..............................................1 變頻恒壓 供水系統(tǒng)原理概述 ..............................................................2 本文研究的內容 ..................................................................................3 第二章 變頻恒壓供水系統(tǒng)理論分析和方案論證 ........................................ 4 變頻恒壓供水系統(tǒng)理論分析 ..............................................................4 變頻恒壓供水系統(tǒng)節(jié)能原理 ...................................................4 變頻恒壓控制系統(tǒng)的數(shù)學模型及分析 ...................................6 變頻 恒壓供水系統(tǒng)控制流程 ..............................................................7 水泵機組變頻恒壓流程 ...........................................................7 供水系統(tǒng)中水泵切換條件分析 ...............................................11 變頻恒壓供水系統(tǒng)控制系統(tǒng)組成 ......................................................14 第三章 硬件系統(tǒng)設計 .................................................................................. 15 主機的選擇及模塊擴展 ......................................................................15 主機的選擇 ...............................................................................15 模塊擴展的選型 .......................................................................17 變頻器的原理與選擇 ..........................................................................18 變頻器工作原理 .......................................................................18 變頻器的選擇 ...........................................................................19 變送器及執(zhí)行機構的選擇 ..................................................................20 主電路設計 ..........................................................................................21 系統(tǒng)保護電路設計 ..............................................................................22 第四章 軟件系統(tǒng)設計 .................................................................................... 23 模塊程序設計 ......................................................................................23 PID 控制及其控制算法 ........................................................................24 恒壓供水 PID 調節(jié)過程分析 ..............................................................26 采樣周期和控制周期的選擇 ..............................................................27 第五章 全文總結 ............................................................................................ 28 致 謝 ................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 PID 控制器根據(jù)壓力給定值與測量值的偏差，實時控制變頻器的輸出電壓和頻率，進而改變水泵電動機的轉速來改變水泵出水口流量，實現(xiàn)管網(wǎng)壓力的自動調節(jié)，使管網(wǎng)壓力穩(wěn)定在設定值附近。系統(tǒng)采用一臺變頻器控制四臺電動機的控制方式，四臺電動機采用循環(huán)運行的方式。 變頻恒壓供水控制系統(tǒng)由可編程控制器、變頻器、水泵電機組、壓力傳感器等構成。[鍵入文字 ] [鍵入文字 ] 青島市維修電工 技師論文 題目： 基于歐姆龍 PLC的變頻器恒壓供水 姓 名： 單 位： 指導老師： 日期： 摘 要 [鍵入文字 ] [鍵入文字 ] 隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人們對供水質量和供水系統(tǒng)可靠性的要求不斷提高，再加上目前能源緊缺。本論文結合我國水資源與電能資源短缺和中小城市供水廠的現(xiàn)狀，設計了一套基于 PLC 的變頻恒壓供水控制系統(tǒng) 。本系統(tǒng)采用了 PLC 的控制方式，完成了系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和通信、水泵機組的變頻控制、系統(tǒng)監(jiān)控管理等功能模塊的設計，實現(xiàn)了變頻恒壓供水自動控制。 本文基于德國 SIMENS 公司的 S7200 PLC 完成了恒壓供水控制系統(tǒng) PID 控制器的設計。 現(xiàn)場調試和運行結果表明，該系統(tǒng)能夠對供水過程實現(xiàn)自動控制，控制效果良好，并能夠有效地降低能耗，達到了節(jié)水節(jié)電的目的，同時能夠保證供水系統(tǒng)維持在最佳狀況，提高了生產管理水平，實現(xiàn)了節(jié)能能耗的目標。 參考文獻 .......................................................................................................... 29 附錄一 程序清單 ............................................................................................ 30 附錄二 變頻恒壓供水系統(tǒng)總電路圖 ............................................................ 41 [鍵入文字 ] 1 第 1章 第一章 緒 論 題的背景及意義 變頻恒壓供水技術以其節(jié)能、安全、供水高品質等優(yōu)點，得到了廣泛應用，變頻恒壓供水系統(tǒng)可根據(jù)用水量的變化自動調節(jié)系統(tǒng)的運行參數(shù)，保持水恒定以滿足用水要求，是當今先進、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)，在短短的幾年內，變頻恒壓供水系統(tǒng)經(jīng)歷了一個逐步完善的發(fā)展過程，早期的單泵調速恒壓系統(tǒng)逐漸為多泵系統(tǒng)所代替，投資更為節(jié)省，運行效率提高，成為主導產品。變頻調速恒壓供水設備以其節(jié)能、安全、高品質的供水質量等優(yōu)點，使我國供水行業(yè)的技術裝備水平從 90 年代初開始經(jīng)歷了一次飛 躍。 變頻恒壓供水系統(tǒng)的國內外研究現(xiàn)狀 變頻恒壓供水是在變頻調速技術的發(fā)展之后逐漸發(fā)展起來的。應用在變頻恒壓供水系統(tǒng)中，變頻器僅作為執(zhí)行機構，為了滿足供水量大小需求不同時，保證管網(wǎng)壓力恒定，需在變頻器外部提供壓力控制器和壓力傳感器，對壓力進行閉環(huán)控制。隨著變頻技術的發(fā)展 和變頻恒壓供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性以及自動化程器的廠家開始重視并推出具有恒壓供水功能的變頻器，像日本 Samco 公司，就推出了恒壓供水基板，備有 “變頻泵固定方式 ”、 “變頻泵循環(huán)方式 ”兩種模式，它將 PID 調節(jié)器和 PLC 可編程控制器等硬件集成在變頻器控制基板上，通過設置指令代碼實現(xiàn) PLC 和 PID 等電控系統(tǒng)的功能，只要搭載配套的恒壓供水單元，便可直接控制多個內置的電磁接觸器工作，可構成最多7 臺電機 (泵 )的供水系統(tǒng)。國外生產的變頻器，特別是供水廠用變頻器，相對于國產變頻器而言，價格明顯偏高，維護成本也高于國內產品。結合 PLC或 PID 調節(jié)器實現(xiàn)恒壓供水，在小容量、控制要求的變頻供水領域，國產變頻器發(fā)展較快，并以其成本低廉的優(yōu)勢占領了相當部分小容量變頻恒壓供水市場?？梢钥闯?，目前在國內外變頻調速恒壓供水控制系統(tǒng)的研究設計中，對于能適應不同的用水場合，結合現(xiàn)代控制技術、網(wǎng)絡和通訊技術同時兼顧系統(tǒng)的電磁兼容性（ EMC）的變頻恒壓供水系統(tǒng)的水壓閉環(huán)控制研究得不夠。 變頻恒壓供水系統(tǒng)原理概述 變頻恒壓供水系統(tǒng)原理如圖 11 所示，它主要是由 PLC、變頻器、 PID 調節(jié)器、TC 時間控制器、壓力傳感器、液位傳感器、動力控制線路以及 4 臺水泵等組成。 通過安裝在出水管網(wǎng)上的壓力傳感器，把出口壓力信號變成 420mA 的標準信號送入 PID 調節(jié)器，經(jīng)運算與給定壓力參數(shù)進行比較，得出調節(jié)參數(shù)，送給變頻器，由變頻器控制水泵的轉速，調節(jié)系統(tǒng)供水量，使供水系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力保持在給定壓力上；當用水量超過一臺泵的供水量時，通過 PLC 控制器加泵。當供水負載變化時，輸入電機