【正文】 設(shè)定壓力，此時需要增加恒速水泵 來滿足供水要求，達(dá)到恒壓的目的。那么何時進(jìn)行切換，刁能使系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的供水壓力，同時使機(jī)組不過于頻繁的切換。當(dāng)正在變頻狀態(tài)下運(yùn)行的水泵電機(jī)要切換到工頻狀態(tài)下運(yùn)行時，只能在 50Hz時進(jìn)行。當(dāng)變頻器的輸出頻率己經(jīng)到達(dá) 50Hz時，即使實(shí)際供水壓力仍然低于設(shè)定壓力，也不能夠再增加變頻器的輸出頻率了。另外，變頻器的輸出頻率不能夠?yàn)樨?fù)值，最低只能是 0Hz。因?yàn)楫?dāng)水泵機(jī)組運(yùn)行，電機(jī)帶動水泵向管網(wǎng)供水時，由于管網(wǎng)中的水壓會反推水泵，給帶動水泵運(yùn)行的電機(jī)一個反向的力矩，同時這個水壓也在一定程度上阻止源水池中的水進(jìn)入管網(wǎng)，因此，當(dāng)電機(jī)運(yùn) 行頻率下降到一個值時，水泵就己經(jīng)抽不出水了，實(shí)際的供水壓力也不會隨著電機(jī)頻率的下降而下降。這個頻率遠(yuǎn)大于 0Hz,具體數(shù)值與水泵特性及系統(tǒng)所使用的場所有關(guān)，一般在 20Hz左右。 在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)在確實(shí)需要機(jī)組進(jìn)行切換的時候才進(jìn)行機(jī)組的切換。如果切換條件不能夠維持延時時間的要求，說明判別條件的滿足只是暫時的，如果進(jìn)行機(jī)組切換將可能引起一系列多余的切換操作。 KM KM KM5 分別為電動機(jī) M1 、 M2 、 M3 工頻運(yùn)行時接通電源的控制接觸器， KM0、 KM2 、 KM4 分 別為電動機(jī) M M M3 變頻運(yùn)行時接通電源的控制接觸器。 熔斷器 （ FU） 是電路中的一種簡單的短路保護(hù)裝置。 四、相關(guān)器件的選型及接線 PLC 的選型 水泵 M M2， M3可變頻運(yùn)行，也可工頻運(yùn)行，需 PLC的 6個輸出點(diǎn)，變頻器的運(yùn)行與關(guān)斷由 PLC的 1個輸出點(diǎn)，控制變頻器使電機(jī)正轉(zhuǎn)需 1個輸出信號 控制，報警器的控制需要 1個輸出點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)量一共 9個。系統(tǒng)所需的輸入／輸出點(diǎn)數(shù)量共為 24個點(diǎn)。 PLC 的接線 圖 4. 1 PLC的接線圖 Y0接 KM0控制 M1的變頻運(yùn)行， Y1接 KM1控制 M1的工頻運(yùn)行； Y2接 KM2控制 M2的變頻運(yùn)行， Y3接 KM3控制 M2的工頻運(yùn)行； Y4接 KM4控制 M3的變頻運(yùn)行，Y5接 KM5控制 M3的工頻運(yùn)行。 為了防止出現(xiàn)某臺電動機(jī)既接工頻電又接變頻電設(shè)計(jì)了電氣互鎖。頻率檢測的上 /下限信號分別通過 OL和 FU輸出至 PLC的 X2與 X3輸入端作為 PLC增泵減泵控制信號。 X2接變頻器的 FU接口， X3接變頻器的 OL接口。 圖 4. 3變頻器接線圖 PID 調(diào)節(jié)器 僅用 P動作控制，不能完全消除偏差。用 PI控制時，能消除由改變目標(biāo)值和經(jīng)常的外來擾動等引起的偏差。對有積分元件的負(fù)載系統(tǒng)可以單獨(dú)使用 P動作控制。偏差小時， P動作的作用減小。在該場合，為使 P動作的振蕩衰減和系統(tǒng)穩(wěn)定，可用 PD控制。 利用 I動作消除偏差作用和用 D動作抑制振蕩作用，在結(jié)合 P動作就構(gòu)成了PID控制，本系統(tǒng)就是采用了這種方式。這種控制方式用于從產(chǎn)生偏差到出現(xiàn)響應(yīng)需要一定時間的負(fù)載系統(tǒng) (即實(shí)時性要求不高，工業(yè)上的過程控制系統(tǒng)一般都是此類系統(tǒng)，本系統(tǒng)也比較適合 PID調(diào)節(jié) )效果比較好 圖 4. 4 PID 控制框圖 通過對被控制對象的傳感器等檢測控制量 (反饋量 )，將其與目標(biāo)值 (溫度、流量、壓力等設(shè)定值 )進(jìn)行比較。也就是使反饋量與日標(biāo)值相一致的一種通用控制方式。在恒壓供水中常見的 PID控制器的控制形式主要有兩種 : (1)硬件型：即通用 PID控制器，在使用時只需要進(jìn)行線路的連接和 P、 I、 D參數(shù)及日標(biāo)值的設(shè)定。 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，本系統(tǒng)的 PID 調(diào)節(jié)器內(nèi)置于變頻器中。改傳感器采用硅壓阻效應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)壓力測量的力－電轉(zhuǎn)換。 該傳感器的量程為 0～ ，工作溫度為 5℃ ～ 60 ℃ ， 供電電源為 28177。 圖 4. 6 壓力傳感器的接線圖 原件表 水泵： M M2 選用 40160(I)A 型， M3 選用 40160(I)型，參數(shù)見表 所示。 接觸器的選擇：對于接觸器 KM 選擇的是規(guī)格 SCE03C,功率 3Kw 按鈕 SB 的選擇： PLC 各輸入點(diǎn)的回路的額定電壓直流 24V，各輸入點(diǎn)的回路的額定電流均小于 40mA，按鈕均只需具有 1 對常開觸點(diǎn)，按鈕均 選用LAY3— 11 型，其主要技術(shù)參數(shù)為： UN=24VDC， IN=，含 1 對常開和 1 對常閉觸點(diǎn)。工作流程如圖 所示。如果是手動運(yùn)行模式則進(jìn)行手動操作，人們根據(jù)自己的需要操作相應(yīng)的按鈕，系統(tǒng)根據(jù)按鈕執(zhí)行相應(yīng)操作。 手動模式主要是解決系統(tǒng)出錯或器件出問題 在自動運(yùn)行模式中，如果 PLC 接到頻率上限信號，則執(zhí)行增泵程序，增加水泵的工作數(shù)量。沒接到信號就保持現(xiàn)有的運(yùn)行狀態(tài)。按下 SB10手動啟動變頻器。為了變頻向工頻切換時保護(hù)變頻器免于受到工頻電壓的反向沖擊，在切換時，用時間繼電器作了時間延遲，當(dāng)壓力過大時，可以手動按下 SBn（ n=2,4,6） 按鈕，切斷工頻運(yùn)行的電機(jī)，同時啟動電機(jī)變頻運(yùn)行。反之用水量減少水壓增加時，水泵按設(shè)定的速率減速到新的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 .當(dāng)用水量繼 續(xù)增加，變頻器輸出頻率增加至工頻時，水壓仍低于設(shè)定值，由 PLC控制切換至工頻電網(wǎng)后恒速運(yùn)行 。如果用水量繼續(xù)增加，每當(dāng)加速運(yùn)行的變頻器輸出頻率達(dá)到工頻時，將繼續(xù)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換，并有新的水泵投人并聯(lián)運(yùn)行 .當(dāng)最后一臺水泵 M3投人運(yùn)行，變頻器輸出頻率達(dá)到工頻，壓力仍未達(dá)到設(shè)定值時，控制系統(tǒng)就會發(fā)出故障報警 . 降壓控制：當(dāng)用水量下降水壓升高，變頻器輸出頻率降至起動頻率時，水壓仍高于設(shè)定值，系統(tǒng)將工頻運(yùn)行時間最長的一臺水泵關(guān)掉， 恢復(fù)對水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)，使壓力重新達(dá)到設(shè)定值 .當(dāng)用水量繼續(xù)下降，每當(dāng)減速運(yùn)行的變頻器輸出頻率降至起動頻率時，將繼續(xù)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換，直到剩下最后一臺變頻泵運(yùn)行為止。 圖 5. 3 自動運(yùn)行順序功能圖 Y0 接 KM0 控制 M1 的變頻運(yùn)行， Y1 接 KM1 控制 M1 的工頻運(yùn)行； Y2 接KM2 控制 M2 的變頻運(yùn)行， Y3 接 KM3 控制 M2 的工頻運(yùn)行； Y4 接 KM4 控制M3 的變頻運(yùn)行， Y5 接 KM5 控制 M3 的工頻運(yùn)行 系統(tǒng)起動時， KM1 閉合， 1 泵以變頻方式運(yùn)行。 如果再次接收到變頻器上限信號，則 KM3 斷開 KM2 吸合，第 2水泵由變頻轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行， 3水泵變頻起動。 再次接到下限信號就關(guān)閉 KM KM0， 吸合 KM1，只剩 1水泵變頻運(yùn)行。在同是控制 M1 電動機(jī)的兩個接觸器 KM KM0 線圈中分別串入了對方的常閉觸頭形成電氣互鎖。系統(tǒng)的每步動作都必須有相應(yīng)的操作。 圖 5. 4 自動運(yùn)行順序功能圖 按下按鈕 SB9 之后，啟動了變頻器，系統(tǒng)進(jìn)入手動運(yùn)行模式?？梢远嗯_電機(jī)于不同的頻率工作，但一臺電機(jī)只能以一種頻率下工作。） 程序說明 （ 1） 自動運(yùn)行部分 。如果按鈕 SB7 沒按，則使用自動運(yùn)行模式。 起動 1， 2泵： 接收到變頻器上限信號 ， PLC 通過這個上限信號后將 1水泵由變頻運(yùn)行轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行， KM1 斷開 KM0 吸合，同時 KM3 吸合變頻起動第 2水泵。 起動 1泵： 接到下限信號就關(guān)閉 KM KM0， 吸合 KM1，只剩 1水泵變頻運(yùn)行。 起動 1泵： 接到下限信號關(guān)閉 KM KM0， 吸合 KM1，只剩 1水泵變頻運(yùn)行 。 按下 SB2,斷開 KM0，在 10 個計(jì)數(shù)脈沖后起動 M1 在變工頻電源下運(yùn)行。 按下 SB6,斷開 KM4，在 10 個計(jì)數(shù)脈沖后起動 M3 在變頻電源下運(yùn)行。 按下 SB3,斷開 KM3，在 10 個計(jì)數(shù)脈沖后起動 M2 在工頻電源下運(yùn)行。 （ 3） 公用部分 當(dāng)熱繼電器斷開系統(tǒng)報警。 輔助繼電器 M1,M2,M3,? M9 依次控制輸出繼電器 Y0,Y1,Y2,? Y10 按下停止按鈕，所有泵停止運(yùn)行。 MCGS 為解決工程監(jiān)控問題提供了豐富多樣的手段，從設(shè)備驅(qū)動（數(shù)據(jù)采集）到數(shù)據(jù)處理、報警處理、流程控制、動畫顯示、報表 輸出、曲線顯示等各個環(huán)節(jié)，均有豐富的功能組件能快速完成多數(shù)簡單工程項(xiàng)目的監(jiān)控程序設(shè)計(jì)和運(yùn)行操作。具有功能完善、操作簡便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)的突出特點(diǎn)。兩部分互相獨(dú)立，又緊密相關(guān) 圖 MCGS 組態(tài)軟件的整體結(jié)構(gòu) MCGS 組態(tài)環(huán)境是生成用戶應(yīng)用系統(tǒng) 的工作環(huán)境，由可執(zhí)行程序 支持，其存放于 MCGS 目錄的 Program 子目錄中。 MCGS 工程的五大部分 圖 MCGS 的 工程組成 主控窗口：是工程的主窗口或主框架。主要的組 態(tài)操作包括：定義工程的名稱，編制工程菜單，設(shè)計(jì)封面圖形，確定自動啟動的窗口，設(shè)定動畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時間等。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備，注冊設(shè)備驅(qū)動程序，定義連接與驅(qū)動設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。 實(shí)時數(shù)據(jù)庫： 是工程各個部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將 MCGS 工程的各個部分連接成有機(jī)的整體。 運(yùn)行策略： 本窗口主要完成工程運(yùn)行流程的控制。 建立界面 建立窗口 [1]在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，建立“窗口 0” 。 [3]將窗口名稱改為：變頻恒壓供水系統(tǒng)；窗口標(biāo)題改為：變頻恒壓供水系統(tǒng)；窗口位置選中“最大化顯示”，其它不變，單擊“確認(rèn)”。 圖 工程界面 界面如圖所示。 定義數(shù)據(jù)對象 實(shí)時數(shù)據(jù)庫是 MCGS 工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。定義數(shù)據(jù)對象的內(nèi)容主要包括：指定數(shù)據(jù)變量的名稱、類 型、初始值和數(shù)值范圍，確定與數(shù)據(jù)變量存盤相關(guān)的參數(shù)，如存盤的周期、存盤的時間范圍和保存期限等。 [2]單擊“新增對象” 按鈕，在窗口的數(shù)據(jù)對象列表中，增加新的數(shù)據(jù)對象，系統(tǒng)缺省 定義的名稱為“ Data1”、“ Data2”、“ Data3”等 [3]選中對象，按“對象屬性”按鈕，或雙擊選中對象，則打開“數(shù)據(jù)對象屬性設(shè)置” 窗口。 圖 參數(shù)的設(shè)置過程 按照此步驟，設(shè)置其他數(shù)據(jù)對象。 圖 編輯界面 對象元件的選擇 單擊繪圖工具箱中的（插入元件）圖標(biāo)，彈出對象元件庫管理對話框，如圖 所示： 圖 對象元件庫 管理 如上所示，在元件庫中找到所需的元件組成下圖 6. 8 所示的畫面。 PLC的默認(rèn)設(shè)置是只支持 RS232通信，所以要使用 RS485通信協(xié)議，必須事先用 RS232（即 PLC的編程口）通信，設(shè)置寄存器 PLC D8120寄存器。 MCGS的 結(jié)構(gòu)形式使其成為一個“與設(shè)備無關(guān)”的系統(tǒng)，對于不同的硬件設(shè)備，只需定制相應(yīng)的設(shè)備構(gòu)件，放置到設(shè)備窗口中，并設(shè)置相關(guān)的屬性，系統(tǒng)就可對這一設(shè)備進(jìn)行操作，而不需要對整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)作任何改動。串口父設(shè)備用來設(shè)置通信參數(shù)和通信端口。否則就無法通信。 [2] 點(diǎn)擊工具條中的“工具箱”圖標(biāo)，打開“設(shè)備工具箱”。 [5] 雙擊“串口通訊父設(shè)備”，在下方出現(xiàn)串口通訊父設(shè)備圖標(biāo)。 [7] 選中選定設(shè)備列表中的“串口通訊父設(shè)備”，單擊“確認(rèn)”，“ 串口通訊父設(shè)備”即被添加到“設(shè)備工具箱”中。出現(xiàn)如下圖所示 圖 6. 10 設(shè)備工具箱窗口 [8]雙擊“串口通訊父設(shè)備”，再雙擊“三菱 FX232” 。點(diǎn)擊相應(yīng)的圖標(biāo)進(jìn)行設(shè)置。 恒壓供水系統(tǒng)以 PLC和變頻器為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)，借助于 PLC強(qiáng)大而靈活的控制功能和內(nèi)置 PID的變頻器優(yōu)良的變頻調(diào)速性能，實(shí)現(xiàn)了恒壓供水的控制。 恒壓供水在日常生活中非常重要，基于 PLC和變頻器技術(shù)設(shè)計(jì)的生活恒壓供水控制系統(tǒng)可靠性高、效率高、節(jié)能效果顯著、動態(tài)響應(yīng)速度快。對整個供水過程來說，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性好，管理人員可根據(jù)每個季節(jié)的用水情況，選擇不同的壓力設(shè)定范圍，不但節(jié)約了用水，而且節(jié)約了電能，達(dá)到了更優(yōu)的節(jié)能方式，實(shí)現(xiàn)供水的最優(yōu)化控制和穩(wěn)定性控制。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)踐中。變頻器應(yīng)用手冊 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021. [3]韓安榮 .通用變頻器及其應(yīng)用 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021. [4]李華 .變頻調(diào)速技術(shù)在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用 .電氣傳動自動化， 1996， [5]陳伯時 .電力拖動自動控制系統(tǒng) .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 1996 [6]屈有安 .變頻器 PID恒壓供水系統(tǒng) .江蘇電器， 2021(3)： 3335 [7]賀玲芳 .基于 PLC控制的全自動變頻恒壓供水 系統(tǒng) .西安科技學(xué)院學(xué)報 ,2021 20(3) [8]劉潤華 .可編程序控制器在變頻調(diào)速供水系統(tǒng)中的應(yīng)用 .基礎(chǔ)自動化 1997 內(nèi)部資料 請勿外傳