【正文】 圍廣。6 多臺(tái)泵有多種循環(huán)運(yùn)行方式，均衡各泵運(yùn)行時(shí)間，避免其中某臺(tái)水泵因閑置而銹蝕。與恒速泵供水相比，消除了超壓和回流的無功損耗，節(jié)能率達(dá)到20～50%。3 具備多種故障顯示及備查記錄，完善的欠壓、過壓、過流、過載、短路、缺相、水源缺水自動(dòng)保護(hù)停機(jī)等保護(hù)功能，使用安全，維護(hù)簡(jiǎn)便。 變頻恒壓供水系統(tǒng)控制框圖 主要元器件選型器件：使用國產(chǎn)配置 功率：30KW 電流：62A器件名稱 數(shù)量 貨品型號(hào)規(guī)格可編程控制器 1 FX2N 32MR001變頻器 1 ATV38(施耐德)PLC數(shù)模轉(zhuǎn)化模塊 1 FX2N4DAPLC模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊 1 FX2N4AD空氣開關(guān) 3 DZ47 63/3P 50A交流接觸器 4 CJ X145/22 220V熱繼電器 3 3U A59 2540A壓力傳感器 1 YYBES（錢江儀器儀表廠）中間繼電器 2 JZ C122 22V萬能轉(zhuǎn)換開關(guān) 1 LW 516/3II旋鈕 3 LA Y37D0110DB01紅按鈕 3 LA Y16A01R綠按鈕 3 LA Y16A10G紅指示燈 5 AD 1622R31綠指示燈 4 AD 1622G31熔斷器 1 HG 301P/32熔芯 1 RT 1420 6A電流表 1 6L 2 100/5A電壓表 1 6L 2450V電流互感器 1 LM 100/5A液位控制器 2 61/FGPN8 OMRON接線端子 5 JH915A接線端子 13 JH9100A浮動(dòng)開關(guān) 1 精士5M控制柜殼 1 1200*600*370 該系統(tǒng)的特點(diǎn)1 結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，占地少，毋須建造高位水箱或水塔，投資省，安裝快，便于集中管理。若用水量減少，按啟泵順序依次停止工頻泵，直到最后1臺(tái)泵變頻恒壓。 系統(tǒng)框圖及工作模式： 有兩種工作模式：手動(dòng)模式和自動(dòng)模式 手動(dòng)模式：按照工作人員的自由操作，可以只啟動(dòng)水泵電機(jī)組的任何水泵電機(jī)； 自動(dòng)模式：當(dāng)液位浮力開關(guān)有信號(hào)（為ON）時(shí)，先啟動(dòng)變頻水泵電機(jī)；如果供水不足時(shí)，再啟動(dòng)1臺(tái)主泵，變頻水泵電機(jī)起著對(duì)流量調(diào)節(jié),在運(yùn)行過程中水泵電機(jī)按照“先啟先停”、“備用自投”運(yùn)行；如果還是供水不足時(shí)，啟動(dòng)2臺(tái)主泵，變頻水泵電機(jī)起著對(duì)流量調(diào)節(jié)；在運(yùn)行過程中水泵電機(jī)按照“先啟先?！薄ⅰ皞溆米酝丁边\(yùn)行。由于變頻器內(nèi)部自帶的 PID 調(diào)節(jié)器采用了優(yōu)化算法，所以使水壓的調(diào)節(jié)十分平滑，穩(wěn)定。這樣通過變頻器的控制面板，在變頻器的 PID 選項(xiàng)中選擇合適的 PID 參數(shù)，并經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試校正，設(shè)備就可以正常運(yùn)行了。若用水量大，變頻器也可以通過可編程接口向可編程控制器發(fā)出信號(hào)，由可編程控制器控制幾臺(tái)泵同時(shí)工作，一臺(tái)變頻運(yùn)行，其他工頻運(yùn)行。： 變頻恒壓供水系統(tǒng)控制示意圖變頻恒壓供水自動(dòng)控制系統(tǒng)工作原理如下：系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，用戶用水管網(wǎng)上的壓力傳感器對(duì)用戶的用水水壓進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，并將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，通過PLC的數(shù)模轉(zhuǎn)化模塊FX2N4DA，PLC每秒鐘從4DA采集5次數(shù)據(jù)，并把這5次數(shù)據(jù)的平均值求出，然后與用戶設(shè)定的壓力值設(shè)定的分界值進(jìn)行比較運(yùn)算，有PLC計(jì)算出水泵啟動(dòng)臺(tái)數(shù)信號(hào)，并將變頻信號(hào)值計(jì)算出來，該結(jié)果通過PLC的數(shù)模轉(zhuǎn)化模塊FX2N4AD結(jié)果傳送至變頻器中PID調(diào)節(jié)器，變頻器根據(jù)PID調(diào)節(jié)器調(diào)整變頻水泵電機(jī)的電源頻率，進(jìn)而調(diào)整水泵的轉(zhuǎn)速；通過對(duì)水泵的啟動(dòng)和停止臺(tái)數(shù)及其中變頻泵轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，將用戶管網(wǎng)中的水壓恒穩(wěn)于用戶預(yù)先設(shè)定的壓力值，使供水泵組“提升”的水量與用戶管網(wǎng)不斷變化的用水量保持一致，達(dá)到“變量恒壓供水”的目的。變頻柜由變頻器，PLC低壓電器等構(gòu)成。它只在管網(wǎng)用戶流量需求變化時(shí)自動(dòng)投入變頻運(yùn)行，維持管網(wǎng)的壓力，補(bǔ)充小流量用水或管網(wǎng)的滲漏，同時(shí)使主泵在管網(wǎng)小流量和零流量時(shí)處于停機(jī)狀態(tài)。變頻恒壓供水控制系統(tǒng) 主要由交流變頻調(diào)速器、可編程控制器、數(shù)字PID調(diào)節(jié)器、外圍操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)及保護(hù)電路、壓力傳感器、蓄水池液位控制器（水源缺水保護(hù)用）等組成。 工藝要求出口管網(wǎng)壓力：恒定在400KPa（4公斤）左右，可調(diào)水泵運(yùn)行時(shí)間：24h長期運(yùn)行 系統(tǒng)的組成和基本工作原理變頻恒壓供水成套設(shè)備主要由主泵組、變頻恒壓供水控制系統(tǒng)、穩(wěn)壓泵組（可選組件）、穩(wěn)壓氣壓罐（可選組件）等組成。其中主要內(nèi)容包括恒壓供水原理，PLC原理，變頻調(diào)速原理，通過設(shè)置幾個(gè)主要器件I/O參數(shù)，實(shí)現(xiàn)PLC，變頻器，壓力傳感器之間的通訊、控制功能。 課題的方案設(shè)計(jì) 根據(jù)該題目的要求: 有四臺(tái)水泵電機(jī)構(gòu)成次基于PLC的生活給水控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)兩種工作模式,即手動(dòng)模式和自動(dòng)模式。　　系統(tǒng)供水有兩種基本運(yùn)行方式：變頻泵固定方式和變頻泵循環(huán)方式。也可設(shè)定指定日供水壓力。傳感器反饋的水壓信號(hào)直接送入變頻器自帶的PID調(diào)節(jié)器輸入口，而壓力設(shè)定即可使用變頻器的鍵盤設(shè)定，也可采用一只電位器以模擬量的形式送入。在滿足工藝要求的情況下應(yīng)優(yōu)先采用。同時(shí)，為了保證水壓反饋信號(hào)值的準(zhǔn)確、不失值，可對(duì)該信號(hào)設(shè)置濾波時(shí)間常數(shù)，同時(shí)還可對(duì)反饋信號(hào)進(jìn)行換算，使系統(tǒng)的調(diào)試非常簡(jiǎn)單、方便。由于PID運(yùn)算在變頻器內(nèi)部，這就省去了對(duì)可編程控制器存儲(chǔ)容量的要求和對(duì)PID算法的編程，而且PID參數(shù)的在線調(diào)試非常容易，這不僅降低了生產(chǎn)成本，而且大大提高了生產(chǎn)效率。　　(2)新型變頻調(diào)速供水設(shè)備　　針對(duì)傳統(tǒng)的變頻調(diào)供水設(shè)備的不足之處，國內(nèi)外不少生產(chǎn)廠家近年來紛紛推出了一系列新產(chǎn)品，如ABB公司的ACS600、ACS400系列，富士公司的G11S/P11S系列等。如果采用一個(gè)開關(guān)量輸入/輸出的可編程控制器和一個(gè)PID回路調(diào)節(jié)器，其成本也和帶模擬量輸入/輸出的可編程控制器差不多。若采用帶有模擬量輸入/數(shù)字量輸出的可編程控制器，則要在可編程控制器的數(shù)字量輸出口端另接一塊PWM調(diào)制板，將可編程控制器輸出的數(shù)字量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量?！∮捎谧冾l器的轉(zhuǎn)速控制信號(hào)是由可編程控制器或PID回路調(diào)節(jié)器給出的，所以對(duì)可編程控制器來講，既要有模擬量輸入接口，又要有模擬量輸出接口。傳感器的任務(wù)是檢測(cè)管網(wǎng)水壓；壓力設(shè)定單元為系統(tǒng)提供滿足用戶需要的水壓期望值；壓力設(shè)定信號(hào)和壓力反饋信號(hào)輸入可編程控制器后，經(jīng)可編程控制器內(nèi)部PID控制程序的計(jì)算，輸給變頻器一個(gè)轉(zhuǎn)速控制信號(hào)。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。在實(shí)際應(yīng)用中得到了很大的發(fā)展。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。山東科技大學(xué)成人教育學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)生活給水PLC可編程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄摘　要 3 第一章 緒論 5 項(xiàng)目的意義及應(yīng)用背景 5 課題的方案設(shè)計(jì) 7 本文研究的內(nèi)容 8 第二章 恒壓供水原理及工藝 9 任務(wù) 9 工藝要求 9 系統(tǒng)的組成和基本工作原理 9 系統(tǒng)框圖及工作模式 12 主要元器件選型 13 該系統(tǒng)的特點(diǎn) 14 第三章 控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì) 15 3．1 低壓電器設(shè)備部分 15 3．2 控制柜面板設(shè)計(jì) 19 3．3 PLC控制部分 21 第四章 軟硬件的基本原理介紹 22 PLC可編程控制器(三菱 FX2n32MR001) 22 可編程控制器的特點(diǎn) 23 可編程控制器的工作原理 23 變頻器的原理與特性(ATV38) 31 變頻器簡(jiǎn)介 31 變頻與變壓(VVVF)原理 32 變頻調(diào)速的基本原理 33 變頻調(diào)速的升速和啟動(dòng) 34 變頻調(diào)速的降速和制動(dòng) 34 變頻后的電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性: 35 水泵類平方律負(fù)載的機(jī)械特性 36 V/F控制的概念: 37 矢量控制的概述 37 ATV38的特性 39 壓力傳感器簡(jiǎn)介 42 第五章 系統(tǒng)開發(fā) 43 PLC應(yīng)用的開發(fā)步驟 43 PID調(diào)節(jié) 44 PID調(diào)節(jié)原理 44 PID參數(shù)設(shè)置 45 PID設(shè)定值的調(diào)整及控制算法 46 PLC程序 49 基本步驟 49 指令術(shù)語 50 基本梯形圖 50 基本術(shù)語 51 定時(shí)器的使用 53 程序中使用的繼電器 54 PLC I/O表 59 程序流程 60 PLC程序的運(yùn)行和模擬調(diào)試 70 第六章 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和小結(jié) 70 硬件功能性調(diào)試 70 系統(tǒng)總體調(diào)試 71 實(shí)習(xí)報(bào)告 72 致 謝 74 參考文獻(xiàn) 74 附錄1 PLC 梯形圖 75 附錄2 　 英文翻譯 82 第一章 緒論 項(xiàng)目的意義及應(yīng)用背景變頻控制技術(shù)的進(jìn)步不僅僅是異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，更主要的是采用變頻調(diào)速技術(shù)的異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性達(dá)到了直流電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速的特性。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的介入，使得變頻器具有豐富的功能和方便好用的特點(diǎn)，因此人們才有可能按照實(shí)際要求，自行構(gòu)成一個(gè)適用和可靠的調(diào)速系統(tǒng)。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)。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)。變頻恒壓供水控制系統(tǒng)主要有：(1)帶PID回路調(diào)節(jié)器和/或可編程序控制器(PLC)的控制系統(tǒng)　　在該系統(tǒng)中，變頻器的作用是為電動(dòng)機(jī)提供可變頻率的電源，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無級(jí)調(diào)速，從而使管網(wǎng)水壓可控。還有一種辦法是將壓力設(shè)定信號(hào)和壓力反饋信號(hào)送入PID回路調(diào)節(jié)器，由后者進(jìn)行運(yùn)算后，輸給變頻器一個(gè)轉(zhuǎn)速控制信號(hào)。由于帶模擬量輸入/輸出接口的可編程控制器價(jià)格很高，這無形中就增加了供水設(shè)備的成本。這樣，可編程控制器的成本沒有降低，還增加了連線和附加設(shè)備，降低了整套設(shè)備的可靠性。所以，在變頻調(diào)速恒壓給水控制設(shè)備中，PID控制信號(hào)的產(chǎn)生和輸出就成為降低給水設(shè)備成本的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。這些產(chǎn)品將PID調(diào)節(jié)器以及簡(jiǎn)易可編程控制器的功能都綜合進(jìn)變頻器內(nèi)，形成了帶有各種應(yīng)用宏的新型變頻器。由于變頻器內(nèi)部自帶的PID調(diào)節(jié)器采用了優(yōu)化算法，所以使水壓的調(diào)節(jié)十分平滑、穩(wěn)定。這類變頻器的價(jià)格僅比通用變頻器略高一點(diǎn)，但功能卻強(qiáng)很多，所以采用帶有內(nèi)置PID功能的變頻器生產(chǎn)出的恒壓供水設(shè)備，降低了設(shè)備成本，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)省了安裝調(diào)試時(shí)間。　　　　(3)供水專用變頻器　　　　供水專用變頻器是將普通變頻器和PLC控制器集成在一起，是集供水管控一體化的系統(tǒng)，內(nèi)置供水專用PID調(diào)節(jié)器，只需加一只壓力傳感器，即可方便地組成供水閉環(huán)控制系統(tǒng)。每日可設(shè)定多段壓力運(yùn)行，以適應(yīng)供水壓力的需要。面板可以直接顯示壓力反饋值(MPa)。供水系統(tǒng)采用變頻供水技術(shù)可改善供水水質(zhì)，且自動(dòng)化程度高，又是國家節(jié)能推廣技術(shù)，但若選擇使用不當(dāng)，又會(huì)造成電能浪費(fèi)，因此設(shè)計(jì)人員在方案確定之前應(yīng)根據(jù)用水性質(zhì)、用水特點(diǎn)、用水規(guī)模、設(shè)備投資等因素綜合考慮，在保證可靠供水前提下，充分發(fā)揮變頻調(diào)速的節(jié)能潛力。 手動(dòng)模式：按照工作人員的自由操作，可以只啟動(dòng)水泵電機(jī)組的任何水泵電機(jī)； 自動(dòng)模式：（1）自動(dòng)輪換（2）備用自投（3）先啟先停（4）故障檢測(cè)和指示方案一: 這四臺(tái)水泵電機(jī)直接啟動(dòng),無變頻調(diào)節(jié)作用. 按照“先啟先停”、“備用自投”運(yùn)行,這個(gè)方案主要沒有變頻調(diào)節(jié)作用,這樣對(duì)水資源不能合理的分配利用,會(huì)浪費(fèi)電力,這個(gè)方案僅對(duì)用戶需求流量較為穩(wěn)定的情況應(yīng)用.方案二: 由三臺(tái)主泵和一個(gè)變頻泵構(gòu)成，三臺(tái)主泵按照“先啟先?！?、“備用自投”運(yùn)行，具有變頻調(diào)節(jié)作用,相對(duì)地合理的分配利用水資源,相對(duì)節(jié)約了電力,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)較為合理的解決方案.本課題主要采用方案二,后面我們將做詳細(xì)的介紹. 本文研究的內(nèi)容 本文介紹可編程控制器(PLC)為控制核心，施耐德公司的ATV38系列帶內(nèi)置 PID 功能的變頻器為執(zhí)行元件，采用PID算法控制水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速，即可調(diào)節(jié)出口管網(wǎng)壓力，使之達(dá)到用戶期望的恒定壓力。第二章 恒壓供水原理及工藝 任務(wù) 用PLC，變頻器，壓力傳感器及低壓部件組成PLC控制變頻調(diào)速恒壓供水自動(dòng)控制系統(tǒng)，并使系統(tǒng)達(dá)到工藝要求的性能指標(biāo)。主泵組 供水主泵組主要由DL型立式多級(jí)離心泵、DFL型立式多級(jí)管道離心泵或DFP型屏蔽式管道離心泵和以槽鋼和鋼板焊接制成的鋼制基礎(chǔ)構(gòu)成，一般由四臺(tái)同一型號(hào)的水泵組成。穩(wěn)壓泵組 穩(wěn)壓泵組主要由三臺(tái)主泵和一個(gè)變頻泵構(gòu)成，三臺(tái)主泵按照“先啟