【正文】 式中 1N 同步轉(zhuǎn)速， r/min； 1f 定子頻率， Hz； P 電機(jī)的磁極對數(shù)。 7 3 變頻器和壓力傳感器 眾所周知，從發(fā)電廠送出的交流電的頻率是恒定不變的，在我國是 50Hz。 信 號的量值與前邊提到的差值 成比例，用于驅(qū)動(dòng)執(zhí)行設(shè)備工作。 PID調(diào)節(jié)過程視調(diào)節(jié)器的內(nèi)部構(gòu)成有數(shù)字式調(diào)節(jié)及模擬量調(diào)節(jié)兩類，以微計(jì)算機(jī)為核心的調(diào)節(jié)器多為數(shù)字式調(diào)節(jié)。為了實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)的快速性與系統(tǒng)的穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)器工作中還有個(gè)調(diào)節(jié)規(guī)律問題，傳統(tǒng)調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律多是比例積分 微分調(diào)節(jié)，俗稱 PID調(diào)節(jié)器。如給定位大于 實(shí)際 值，說明系統(tǒng)水壓低于理想水壓 ，要加大水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速．如水壓高于理想水壓，要降低水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 (3) 根據(jù)結(jié)定值與實(shí)測值的綜合，依一定的調(diào)節(jié)規(guī)律發(fā)出系統(tǒng)調(diào)節(jié)信號。 (2) 接收傳感器送來的管網(wǎng)水壓的實(shí)測值。另外有些供水系統(tǒng)可能有多種用水目的，如將生活用水與消防用水共用一個(gè)泵站，水壓的設(shè)定值可能不止一個(gè)，一般消防用水的水壓要高一些。供水距離越遠(yuǎn)，用水地點(diǎn)越高，系統(tǒng)所需供水壓力越大。 圖 21 恒壓供水系統(tǒng)示意圖 調(diào)節(jié)器是一種電子裝置，在系統(tǒng)中完成以下幾種功能： (1) 設(shè)定水管壓力的給定值。當(dāng)用水量大時(shí)，水壓降低，用水量小時(shí)，水壓升高。 圖 21為恒壓供水系統(tǒng)構(gòu)成示意圖。另一種方案是數(shù)臺電機(jī)配一臺變頻器 ，變頻器與電機(jī)間可以切換，供水運(yùn)行時(shí)，一臺水泵變頻運(yùn)行。恒壓供水的主要目標(biāo)是保持管網(wǎng)水壓的恒定，水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速要跟隨用水量的變化而變化，這就要用變頻器為水泵電機(jī)供電。電機(jī)選小了用水量大時(shí)供水會(huì)不足。 5 2 恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成 恒壓供水泵站一般需設(shè)多臺水泵電機(jī)，這比設(shè)單臺水泵及電機(jī)節(jié)能而可靠。本文包括以下幾個(gè)部分： (1) 恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成 (2) 分析變頻恒壓供水系統(tǒng)的組成 (3) 研究 PID 控制器的設(shè)計(jì)原理及方法。該系統(tǒng)可以 生活供水和消防供水的雙用供水系統(tǒng)。 研究的主要內(nèi)容 本系統(tǒng)是 三泵生活 /消防雙恒壓供水系統(tǒng)， 變頻恒壓供水系統(tǒng)主要由變頻器、可編程控制器 、壓力傳感器組成。因此，有待于進(jìn)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(yīng)用于生活、生產(chǎn)實(shí)踐。該變頻器將壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)與循環(huán)邏輯控制功能集成在變頻器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，但其輸出接口限制了帶負(fù)載容量，同時(shí)操作不方便且不具有數(shù)據(jù)通信功能，因此只適用于小容量，控制要求不高的供水場所。但在系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、穩(wěn)定性能、抗擾性能以及開放性等多方面的綜合技術(shù)指標(biāo)來說，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒能達(dá)到所有用戶的要求。這類設(shè)備雖微化了電路結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)備成本，但其輸出接口的擴(kuò)展功能缺乏靈活性，系統(tǒng)的動(dòng)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，并且限制了帶負(fù)載的容量，因此在實(shí)際使用時(shí)其范圍將會(huì)受到限制。隨著變頻技術(shù)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(dòng)化程度高等方面的優(yōu)點(diǎn)以及顯著的節(jié)能效果被大家發(fā)現(xiàn)和認(rèn)可后，國外許多生產(chǎn)變頻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 Samc 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。應(yīng)用在變頻恒壓供水系統(tǒng)中，變頻器僅作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，為了滿足供水量大小需求不同時(shí)，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(jìn)行閉環(huán)控制。 變頻恒壓供水系統(tǒng)的國內(nèi)研究現(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)展起來的。使系統(tǒng)水壓無論流 量如何變化始終穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)。頻繁啟動(dòng)會(huì)造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。當(dāng)系統(tǒng)所需水量下降時(shí)，供水壓力將超出系統(tǒng)所需要的壓力從而造成能量的浪費(fèi)。但氣壓罐供水方式也存在著許多缺點(diǎn)。罐的占地面積與水塔水箱供水方式相比較小，而且可以放在地上，設(shè)備的成本比水塔要低得多。水箱的水位監(jiān)控裝置也容易損壞，這樣系統(tǒng)的開、停，將完全由人操作，使系統(tǒng)的供水質(zhì)量下降能耗增加。占地面積與設(shè)備投資都有所減少，但這對建筑物的造價(jià)與設(shè)計(jì)都有影響，同時(shí)水箱受建筑物的限制，容積不能過大，所以供水范圍較小。 恒速泵加高位水箱的供水方式 這種方式原理與水塔是 相同的，只是水箱設(shè)在建筑物的頂層。但這種供水方式基建設(shè)備投資最大，占地面積也最大 ； 水壓不可調(diào)，不能兼顧近期與遠(yuǎn)期的需要 ； 而且系統(tǒng)水壓不能隨系統(tǒng)所需流量和系統(tǒng)所需要壓力下降而下降，故還存在一些能量損失和二次污染問題。這種方式顯然比前一 種節(jié)電，其節(jié)電率與水塔容量、水泵額定流量、用水不均勻系數(shù)、水泵的開、停時(shí)間比、開、停頻率等有關(guān)。水泵處于斷續(xù)工作狀態(tài)中。水塔的合理高度是要求水塔最低水位略高于供水系統(tǒng)所需要壓力。這種系統(tǒng)形式簡單、造價(jià)最低，但耗電、耗水嚴(yán)重，水壓不穩(wěn)，供水質(zhì)量極差。 一臺恒速泵直接供水系統(tǒng) 這種供水方式，水泵從蓄水池中抽水加壓直接送往用戶，有的甚 至連蓄水池也沒有，直接從城市公用水網(wǎng)中抽水，嚴(yán)重影響城市公用管網(wǎng)壓力的穩(wěn)定。在恒壓供水技術(shù)出現(xiàn)以前，出現(xiàn)過許多供水方式。 變頻恒壓供水產(chǎn)生的背景和意義 眾所周知，水是生產(chǎn)生活中不可缺少的重要組成部分， 在節(jié)水節(jié)能已成為時(shí)代特征的現(xiàn)實(shí)條件下，我們這個(gè)水資源和電能短缺的國家，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，自動(dòng)化程度低。 變頻恒壓供水系統(tǒng)集變頻技術(shù)、電氣技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)于一體。 s quality and reliability of water supply system. Meanwhile energy resources are seriously lack. So it is inevitable tendency to design water supply system which has high function and saves on energy well, with help of advanced technique of automation, control and munication. At the same time this system can adapt different water supply fields. It is very important of the Water Supply System in Constant Pressure for the water supply in industrial and citizen existence. It is consist of the variable frequency and speed regulation, PLC, PID control system for the control system. It controls the oute of the pumps. The generator pumps are consist of parallel three pumps, and the power e from variable frequency and speed regulation or power grid. According to the water supply of constant pressure’s oute water press and flux, the control system control the variable frequency and speed regulation, parallel pumps’ speed and cut over, cause the system move in the best rational situation, assure according to wants supply water. This design has many merits such as save energy. In this paper, the control principle of VVVF providingwater system is introduced, PLC is used to carry on logic control and invertered to modulate pressure． Through PID control principle. We realize Closedloop control in VVVF Providingwater System. The result indicates that the system has the stable pressure, simple structure, and reliable work. Keywords： variable frequency and speed regulation； water supply of constant pressure； PID control system； PLC III 目 錄 1 緒論 …………………………………………………………… .………………… ..............1 變頻恒壓供水產(chǎn)生的背景和意義 ……………………… .…………………………… ..1 變頻恒壓供水系統(tǒng)的國內(nèi)研究現(xiàn)狀 …………………… .…………………………… ..2 課題來源及本文的主要研究內(nèi)容 ……………… .…………………………………… ..4 2 恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成 ………………………… ...………………………………… ....5 3 變頻器和壓力傳感器 …………………………… ...…………………………… .……… ...7 變頻器的基本結(jié)構(gòu) …………………………………………………………………… ..7 變頻器的分類及工作原理 …………………………………………… …………… ......9 變頻器的操作方式及使用 ……………………… ..……………………………… ..… ..9 變頻器硬件選擇 ……………………………………………………………………… 10 壓力傳感器 ……………………………………………………………………… ......11 4 PLC 選擇及應(yīng)用 ……………………………………… .……………………………… ...13 4 . 1 P L C 在 恒 壓 供 水 泵 站 中 的 主 要 任 務(wù)… … … … … … . …… . … … … … … … … … … … . . . 13 4 . 2 P L C 模 擬 量 擴(kuò) 展 單 元 的 配 置及應(yīng)用… … … … … … … … ..… … … … … … … … … … . . . 13 模擬量輸入模塊的功能及與 PLC 系統(tǒng)的連接 ……………………………… ....13 模擬量輸入模塊緩沖存儲(chǔ)器（ BFM）的分配 …… .… .……………………… ...14 4 . 2 . 3 模 擬 量 輸 出 模 塊 的 功 能 及 P L C 系 統(tǒng) 連 接… … … … . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . … . 1 5 模擬量輸出模塊的偏置、增益及分配 …………… ..…………………… ...… ..16 5 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ……………… …………………… .……………………………………… .… .18 系統(tǒng)要求 ………………………………………………… ..………………………… .… .18 控制系統(tǒng)的 I/O 及地址分配 ………………………………………………… .……… .18 PLC 系統(tǒng)選型 …………………………… ..……………………………………… ..…. 18 IV 電氣控制系統(tǒng)原理圖 ………………………………… ..……………………… ..…… 19 主電路圖 ……………………………………………………………… ....…… .… 20 控制電路圖 ………………………………………………………… ....……… .… 21 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) ………………………………………… ..………………………… ..… 21 5 . 5 . 1 由 “ 恒 壓 ” 要 求 出 發(fā) 的 工 作 泵 組 數(shù) 量 管 理… … … … … … … … … … … . . . . . . … . . . … 21 多泵組泵站泵組管理規(guī)范 ………………………………………………… ....… .21 系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì) ……………………………………………………… ..…… ...… 23 程序的結(jié)構(gòu)及程序功能的實(shí)現(xiàn) … ……………… .………………………… ........24 系統(tǒng)的運(yùn)行分析 …………………………… ..……………………………… .......24 致謝 …… .………………………… .…………………………………………… ..……… .… ..27 參考文獻(xiàn) …… .………………………… .…………………………………………… ..…… ...28 附錄 …… .………………………… .…………………………………………… ..……… .… ..29 1 1 緒 論 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，水對人民生活與工業(yè)生產(chǎn)的影響日益加強(qiáng)，人民對 供水的質(zhì)量和供水系統(tǒng)可靠性的要求不