【正文】 ，自動(dòng)操作轉(zhuǎn)換，泵站的工作狀態(tài)指示，泵站工作異常報(bào)警，系統(tǒng)的自檢等，這些都可以在PLC的控制程序中安排。（3） 恒壓供水泵站中變頻器常常采用模擬量控制方式，這需要采用PLC模擬量控制模塊，該模塊的模擬量輸入端接受傳感器送來的模擬信號(hào)，輸出端送出經(jīng)給定值與反饋至比較并經(jīng)PID處理后得出的模擬量控制信號(hào)，并依據(jù)此信號(hào)的變化改變變頻器的輸出頻率。這是泵組管理的執(zhí)行設(shè)備。在設(shè)單一變頻器的多泵組泵站中，如規(guī)定和變頻器相連接的泵為主泵，主泵也是輪流擔(dān)任的。（2） 控制水泵的運(yùn)行與切換。一只傳統(tǒng)調(diào)節(jié)器往往只能實(shí)現(xiàn)一路PID設(shè)置，用PLC作調(diào)節(jié)器可同時(shí)實(shí)現(xiàn)多路PID設(shè)置。如果在晚間用水不多時(shí)，當(dāng)最后一臺(tái)正在運(yùn)行的主泵處于低速運(yùn)行時(shí)，如果供水壓力仍大于設(shè)定值，則停機(jī)并啟動(dòng)輔泵投入調(diào)速運(yùn)行，從而達(dá)到節(jié)能效果。減泵工作過程：假定減泵順序依次為1泵。在PLC的邏輯控制下將1泵電機(jī)與變頻器連接的電磁開關(guān)斷開，泵電機(jī)切換到工頻運(yùn)行，同時(shí)變頻器與2泵電機(jī)連接， 控制2泵投入調(diào)速運(yùn)行。當(dāng)供水壓力小于壓力預(yù)置值時(shí)變頻器輸出頻率升高，水泵轉(zhuǎn)速上升，反之下降。增泵工作過程：假定增泵順序?yàn)?泵。當(dāng)變頻器運(yùn)行頻率達(dá)到頻率上限值，并保持一段時(shí)間，則PLC會(huì)將當(dāng)前變頻運(yùn)行泵切換為工頻運(yùn)行，并迅速起動(dòng)下臺(tái)泵變頻運(yùn)行。變頻器根據(jù)頻率給定信號(hào)及預(yù)先設(shè)定好的加速時(shí)間控制水泵的轉(zhuǎn)速以保證水壓保持在壓力設(shè)定值的上、下限范圍之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)恒壓控制。將手動(dòng)、自動(dòng)開關(guān)打到自動(dòng)上，系統(tǒng)進(jìn)入全自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，PLC中程序首先接通SB2，并起動(dòng)變頻器。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)過載、變頻器報(bào)警、電網(wǎng)過大波動(dòng)、供水水源中斷、出水超壓、泵站內(nèi)溢水等等造成的故障，因此系統(tǒng)必須要對(duì)各種報(bào)警量進(jìn)行監(jiān)測，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。人機(jī)界面還可以對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行過程進(jìn)行監(jiān)示，對(duì)報(bào)警進(jìn)行顯示。(4)人機(jī)界面人機(jī)界面是人與機(jī)器進(jìn)行信息交流的場所。③電控設(shè)備:它是由一組接觸器、保護(hù)繼電器、轉(zhuǎn)換開關(guān)等電氣元件組成。②變頻器:它是對(duì)水泵進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制的單元。①供水控制器:它是整個(gè)變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的核心。該信號(hào)為開關(guān)量信號(hào)。(2)信號(hào)檢測在系統(tǒng)控制過程中，需要檢測的信號(hào)包括自來水出水水壓信號(hào)和報(bào)警信號(hào):①水壓信號(hào):它反映的是用戶管網(wǎng)的水壓值，它是恒壓供水控制的主要反饋信號(hào)。恒速泵:水泵運(yùn)行只在工頻狀態(tài)，速度恒定。從原理框圖，我們可以看出變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)檢測、控制系統(tǒng)、人機(jī)界面、以及報(bào)警裝置等部分組成。 系統(tǒng)的構(gòu)成圖21系統(tǒng)原理圖如圖21所示，整個(gè)系統(tǒng)由三臺(tái)水泵，一臺(tái)變頻調(diào)速器，一個(gè)PLC和一個(gè)壓力傳感器及若干輔助部件構(gòu)成。這也有兩種配置方式，一是為每臺(tái)水泵電機(jī)配一臺(tái)變頻器，這當(dāng)然方便，電機(jī)與變頻器間不需要切換，但是購買變頻器的費(fèi)用較高。而且水泵和電機(jī)都有維修的時(shí)候，備用泵是必要的。第2 章 恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成 恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成恒壓供水泵站一般需設(shè)多臺(tái)水泵及電機(jī)，這比設(shè)單臺(tái)水泵及電機(jī)節(jié)能而可靠。PLC在水工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用主要有水廠監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、自動(dòng)加氯、自動(dòng)加礬、水泵變頻調(diào)速、SCADA系統(tǒng)和供水管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)等。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。PLC不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對(duì)使用者來說，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。PLC的各個(gè)部件，包括CPU、電源、I/O等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。3．采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場信號(hào)，有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備直接連接。PLC的高可靠性得益于軟、硬件上一系列的抗干擾措施和它特殊的周期循環(huán)掃描工作方式。據(jù)“美國市場信息”的世界PLC以及軟件市場報(bào)告稱，1995年全球PLC及其軟件的市場經(jīng)濟(jì)規(guī)模約50億美元。而且，為了進(jìn)一步提高PLC的處理速度，各制造廠商還研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片，大大提高了PLC軟、硬件功能。在軟件方面，PLC采用極易為電氣人員掌握的梯形圖編程語言，除了保持原有的邏輯運(yùn)算等功能以外，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。70年代初期，體積小、功能強(qiáng)和價(jià)格便宜的微處理器被用于PLC，使得PLC的功能大大增強(qiáng)。1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC)研制出世界上第一臺(tái)可編程控制器。 可編程控制器的特點(diǎn)及應(yīng)用早期的可編程序控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。在短短的幾年內(nèi)，變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)經(jīng)歷了一個(gè)逐步完善的發(fā)展過程，早期的單泵調(diào)速恒壓系統(tǒng)逐漸被多泵調(diào)速系統(tǒng)所代替。目前該產(chǎn)品正向著高可靠性、全數(shù)字化微機(jī)控制，多品種系列化的方向發(fā)展。新型供水方式與過去的水塔或高位水箱以及氣壓供水方式相比，不論是設(shè)備的投資，運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、自動(dòng)化程度等方面都具有無法比擬的優(yōu)勢，而且具有顯著的節(jié)能效果。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻器的功能也越來越強(qiáng)。恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)無級(jí)調(diào)速，依據(jù)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時(shí)保持水壓恒定以滿足用水要求，是當(dāng)今最先進(jìn)、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(diào)速技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。尤其當(dāng)它應(yīng)用于風(fēng)機(jī)、水泵等大容量負(fù)載時(shí)，可以獲得其它調(diào)速方式無法比擬的節(jié)能效果?，F(xiàn)代變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于電力水泵供水系統(tǒng)中，較為傳統(tǒng)的運(yùn)行方式是可節(jié)電40％～60％，節(jié)水15％～30％。到80年代末，交流電機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)迅速發(fā)展成為一項(xiàng)成熟的技術(shù)，它將供給交流電機(jī)的工頻交流電源經(jīng)過二極管整流變成直流，再由IGBT或GTR模塊等器件逆變成頻率可調(diào)的交流電源，以此電源拖動(dòng)電機(jī)在變速狀態(tài)下運(yùn)行，并自動(dòng)適應(yīng)變負(fù)荷的條件。晶體管變頻器不但克服了以往交流調(diào)速的許多缺點(diǎn)，而且調(diào)速性能可以和直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能相媲美。但是因?yàn)楦鞣N各樣的缺點(diǎn)沒有得到廣泛的應(yīng)用。使異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)性能好的調(diào)速一直是人們的理想。 變頻調(diào)速技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用作為高性能的調(diào)速傳動(dòng)，直流發(fā)電機(jī)－電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制方法長期以來一直應(yīng)用廣泛。變頻調(diào)速也使我國供水行業(yè)的技術(shù)裝備水平從90年代初開始經(jīng)歷了一次飛躍。由于變頻調(diào)速具有調(diào)速的機(jī)械特性好，效率高，調(diào)速范圍寬，精度高，調(diào)整特性曲線平滑，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的、平穩(wěn)的調(diào)速，體積小、維護(hù)簡單方便、自動(dòng)化水平高等一系列突出的優(yōu)點(diǎn)倍受人們的青睞。而變頻調(diào)速式的運(yùn)行十分穩(wěn)定可靠，沒有頻繁的啟動(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，也沒有水塔供水所帶來的二次污染的危險(xiǎn)。后者則需要大量的占地與投資。而在用水低峰期，水的供給量常常高于需求量，出現(xiàn)水壓升高供過于求的情況，此時(shí)會(huì)造成能量的浪費(fèi)，同時(shí)還有可能造成水管爆裂和用水設(shè)備的損壞。 變頻調(diào)速及PLC在供水行業(yè)中的應(yīng)用我國長期以來在市政供水、高層建筑供水、工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)供水等方面技術(shù)一直比較落后，工業(yè)自動(dòng)化程度低。供水系統(tǒng)的水流量受到水消耗量的控制，而水流量又是通過供水水泵的輸出來提供的。在相當(dāng)比較大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)供水系統(tǒng)，變頻調(diào)速恒壓供水有它自身的特點(diǎn)：（一天時(shí)間內(nèi)）變化大，這種變化在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)甚至是幾倍或上十倍。并在此基礎(chǔ)之上配備相應(yīng)的系統(tǒng)管理軟件，改變傳統(tǒng)的落后管理方式，使管理工作規(guī)范化，提高水廠的業(yè)務(wù)管理水平。這種情況造成用水高峰期時(shí)供水壓力不足，用水低峰期時(shí)供水壓力過高，不僅十分浪費(fèi)能源而且存在事故隱患（例如壓力過高容易造成爆管事故）。在用水量高峰期時(shí)供水量普遍不足，造成城市公用管網(wǎng)水壓浮動(dòng)較大。變頻器PLCPID調(diào)節(jié)器組成控制系統(tǒng)畢業(yè)論文目錄摘要 IAbstract II第1章 緒論 1 恒壓供水的目的和意義 1 變頻調(diào)速及PLC在供水行業(yè)中的應(yīng)用 1 2 變頻調(diào)速技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用 2 可編程控制器的特點(diǎn)及應(yīng)用 4第2 章 恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成 5 恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成 5 系統(tǒng)的構(gòu)成 6 工作原理 7 PLC在恒壓供水中的主要任務(wù) 8 變頻供水系統(tǒng)應(yīng)用范圍及發(fā)展趨勢 9第3章 變頻調(diào)速的節(jié)能、調(diào)速原理 9 供水系統(tǒng)概述 9 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)分析 11 變頻調(diào)速的節(jié)能、調(diào)速原理 11 變頻調(diào)速恒壓供水工況分析與能耗機(jī)理分析 13 管路水力損失及性能曲線 13 水泵工作點(diǎn)的確定和調(diào)節(jié) 14 水泵變頻調(diào)速節(jié)能分析 17 調(diào)速范圍的確定 18第4章 器件的選擇 19 水泵的選擇 19 用戶供水量的確定 19 供水的揚(yáng)程計(jì)算 20 泵的選擇 21 電動(dòng)機(jī)的選擇 21 變頻器的選擇 21 變頻器的選擇 21 變頻器的接線 22 PID調(diào)節(jié)器 22 壓力變送器 23 可編程控制器PLC的選擇 25 PLC的概況和發(fā)展 25 PLC的基本結(jié)構(gòu) 27 PLC的選型 30 PLC模擬量控制單元的配置及應(yīng)用 31 EM235模擬量工作單元性能指標(biāo) 31 校準(zhǔn)及配置 33 EM235的安裝使用 33 EM235工作程序編制 33第5章 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 35 恒壓供水系統(tǒng) 35 系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 36 電氣控制系統(tǒng)原理圖 36 控制過程 42第6章 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 43 由“恒壓”要求出發(fā)的工作泵組數(shù)量控制管理 43 多泵組泵站泵組管理規(guī)范 44 程序的結(jié)果及程序功能的實(shí)現(xiàn) 44 程序流程圖 45 程序編寫 51 梯形圖 57結(jié)論 66參考文獻(xiàn) 67外文資料 68中文譯文 71致謝 73II第1章 緒論 恒壓供水的目的和意義近年來我國中小城市發(fā)展迅速，集中用水量急劇增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從1990年到1998年，我國人均日生活用水量（包括城市公共設(shè)施等非生產(chǎn)用水），%，與此同時(shí)我國城市家庭人均日生活用水量也在逐年提高。由于每天不同時(shí)段用水對(duì)供水壓力的要求變化較大，僅僅靠供水廠值班人員依據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行人工手動(dòng)調(diào)節(jié)很難及時(shí)有效的達(dá)到目的。供水廠希望通過對(duì)原有系統(tǒng)的技術(shù)改造，提高生產(chǎn)過程的自動(dòng)化水平。由于水廠原有的供水控制系統(tǒng)是一個(gè)完全依靠值班人員手動(dòng)控制的系統(tǒng)，所以對(duì)該系統(tǒng)技術(shù)改造的要求是在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)進(jìn)行，設(shè)計(jì)一套取水和供水的自動(dòng)控制系統(tǒng)，克服由于采用單純手動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制帶來的控制不方便、控制系統(tǒng)對(duì)供水管網(wǎng)中壓力和水位變化反應(yīng)遲鈍的問題，降低能源消耗和資源浪費(fèi)，提高設(shè)備的可維護(hù)性和運(yùn)行的可靠性，以達(dá)到降低自來水的生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)管理水平的目的。供水的壓力隨供水的流量的變化而變化，甚至少量的水消耗都需要一定的管道壓力。從上即可結(jié)論：以變頻器為主體構(gòu)成的恒壓供水系統(tǒng)不僅能夠最大程度滿足需要，也提高整個(gè)系統(tǒng)的效率，延長系統(tǒng)壽命、節(jié)約能源、而且能夠構(gòu)成復(fù)雜的功能強(qiáng)大的供水系統(tǒng)。主要表現(xiàn)在用水高峰期，水的供給量常常低于需求量，出現(xiàn)水壓降低供不應(yīng)求的現(xiàn)象。傳統(tǒng)調(diào)節(jié)供水壓力的方式，多采用頻繁啟/停電機(jī)控制和水塔二次供水調(diào)節(jié)的方式，前者產(chǎn)生大量能耗的，而且對(duì)電網(wǎng)中其他負(fù)荷造成影響，設(shè)備不斷啟停會(huì)影響設(shè)備壽命。且由于是二次供水，不能保證供水質(zhì)的安全與可靠性。由此可見，變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)具有供水安全、節(jié)約能源、節(jié)省鋼材、節(jié)省占地、節(jié)省投資、調(diào)節(jié)能力大、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的優(yōu)勢，具有廣闊的應(yīng)用前景和明顯的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。因此自從變頻器問世以來，變頻調(diào)速技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)無級(jí)調(diào)速，依據(jù)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時(shí)保持水壓恒定以滿足用水要求，是當(dāng)今最先進(jìn)、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。但是直流電動(dòng)機(jī)由于換向器和電刷維護(hù)保養(yǎng)很麻煩，價(jià)格也相當(dāng)昂貴。異步電機(jī)的調(diào)速方法很多，例如變極調(diào)速、有極調(diào)速、定子調(diào)壓調(diào)速、串級(jí)調(diào)速、變頻調(diào)速等。70年代以后，由于微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)和微處理機(jī)技術(shù)的發(fā)展，促使晶體管變頻器的誕生。三相異步電動(dòng)機(jī)具有維修方便、價(jià)格便宜、功率和轉(zhuǎn)速適應(yīng)面寬等優(yōu)點(diǎn)，其變頻調(diào)速技術(shù)在小型化、低成本和高可靠性方面占有明顯的優(yōu)勢。它改變了傳統(tǒng)工業(yè)中電機(jī)啟動(dòng)后只能以額定功率、定轉(zhuǎn)速的單一運(yùn)行方式，從而達(dá)到節(jié)能目的。由于變頻調(diào)速具有調(diào)速的機(jī)械特性好，效率高，調(diào)速范圍寬，精度高，調(diào)整特性曲線平滑，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的、平穩(wěn)的調(diào)速，體積小、維護(hù)簡單方便、自動(dòng)化水平高等一系列突出的優(yōu)點(diǎn)而倍受人們的青睞。變頻調(diào)速系統(tǒng)主要設(shè)備是提供變頻電源的變頻器，變頻器可分成交流－直流－交流變頻器和交流－交流變頻器兩大類，目前國內(nèi)大都使用交－直－交變頻器。變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備以其節(jié)能、安全、高品質(zhì)的供水質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，使我國供水行業(yè)的技術(shù)裝備水平從90年代初開始經(jīng)歷了一次飛躍。在實(shí)際應(yīng)用中得到了很大的發(fā)展。充分利用變頻器內(nèi)置的各種功能，對(duì)合理設(shè)計(jì)變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備，降低成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量等方面有著非常重要的意義。恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)的這些優(yōu)越性，引起國內(nèi)幾乎所有供水設(shè)備廠家的高度重視，并不斷投入開發(fā)、生產(chǎn)這一高新技術(shù)產(chǎn)品。追求高度智能化，系列標(biāo)準(zhǔn)化是未來供水設(shè)備適應(yīng)城鎮(zhèn)建設(shè)成片開發(fā)、智能樓宇、網(wǎng)絡(luò)供水調(diào)度和整體規(guī)劃要求的必然趨勢。雖然單泵調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡易可靠，但由于單泵電機(jī)深度調(diào)速造成水泵、電機(jī)運(yùn)行效率低，而多泵調(diào)速系統(tǒng)投資更為節(jié)省，運(yùn)行效率高，被實(shí)際證明是最優(yōu)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，很快發(fā)展成為主導(dǎo)產(chǎn)品。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程序控制器將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)與新興的計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，具有可靠性高、功能強(qiáng)、應(yīng)用靈活、編程簡單、使用方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，以及良好的工業(yè)環(huán)境工作性能和自動(dòng)控制目標(biāo)實(shí)現(xiàn)性能，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。早期的可編程控制器由分離元件和中小規(guī)模集成電路組成，主要功能是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、定時(shí)等。在硬件方面，