【正文】 2000,1:8488[2][M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002,135137[3]金傳偉,[J],電子技術(shù)應(yīng)用,2000,2:3839[4][M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002,244251[5]:機(jī)械工業(yè)出版社，1996[6]，2002(3)：3335[7],2000 20(3)[8] 1997[9]李建勛,[J].變頻世界,2008[10] [J].CNKI,2005[11]呂國芳，劉希濤, 基于PLC的PID控制算法在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].自動化儀表,2005[12]李建勛,[J].變頻世界,2008[13] [J].CNKI,2005[14]呂國芳，劉希濤, 基于PLC的PID控制算法在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].自動化儀表,2005[15]李嬌. 基于MATLAB的輸送帶配料模糊PID控制的仿真研究 [J].煤礦機(jī)械,2008[16]吳宏鑫 PID控制的應(yīng)用與理論依據(jù) 控制工程期刊 2003年第1期[17]六、任務(wù)進(jìn)度: 09月20日—9月29日：熟悉設(shè)計內(nèi)容、要求、任務(wù)；收集與設(shè)計相關(guān)的論文、資料，方案論證與選擇；09月30日—10月03日：初步完成系統(tǒng)框圖設(shè)計，完成系統(tǒng)配置與選型；10月04日—10月07日：完善系統(tǒng)硬件電路設(shè)計；10月08日—10月11日：繪制軟件框圖、編寫梯形圖及梯形圖調(diào)試；10月12日—10月15日：撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書；10月16日—10月19日：繪制圖紙；10月20日：完成畢業(yè)論文、答辯。為了保障高層建筑和供水管線終端用戶能正常用水，需要針對實際情況對上述用戶的供水系統(tǒng)增加壓力，恒壓供水系統(tǒng)可有效地解決高層建筑和供水管線終端的用戶水壓不足，而影響正常供水問題。智能化是指PLC應(yīng)用除具有傳統(tǒng)的順序控制功能外，還增加了用于過程控制和位置控制的各種專用接口及智能控制算法；而網(wǎng)絡(luò)化是指以觸摸屏為代表的人機(jī)接口實現(xiàn)了PLC與用戶之間的、靈活的信息交換，且逐漸成為主流趨勢。變頻恒壓供水系統(tǒng)以其節(jié)能、節(jié)省設(shè)備、安全、高品質(zhì)的供水質(zhì)量等優(yōu)點，在我國供水行業(yè)得到了廣泛推廣應(yīng)用。在早期，由于國外生產(chǎn)的變頻器的功能主要限定在頻率控制、升降速控制、正反轉(zhuǎn)控制、起制動控制、變壓變頻比控制及各種保護(hù)功能。從查閱的資料的情況來看，國外的恒壓供水工程在設(shè)計時都采用一臺變頻器只帶一臺水泵機(jī)組的方式，幾乎沒有用一臺變頻器拖動多臺水泵機(jī)組運行的情況，因而投資成本高。它將PID調(diào)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(shè)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(nèi)置的電磁接觸器工作，可構(gòu)成最多七臺電機(jī)(泵)的供水系統(tǒng)。在工程規(guī)模上也有一定水平，但由于設(shè)計中忽視動能經(jīng)濟(jì)觀點以及機(jī)電產(chǎn)品類型和質(zhì)量上存在的一些問題等等原因，致使在技術(shù)水平、工程標(biāo)準(zhǔn)以及經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)等方面與國外先進(jìn)水平相比，還有一定的差距。這一方面是由于我國居民多，用水量大，造成用電量大:另一方面是因為我國供水設(shè)備工作效率低，控制方式不夠科學(xué)合理。因此，研究提水系統(tǒng)的能量模型，找出能夠節(jié)能的控制策略方法，這里大有潛力可挖，是減少能耗，保障供水的一個很有意義的工作。采用該系統(tǒng)進(jìn)行供水可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，方便地實現(xiàn)供水系統(tǒng)的集中管理與監(jiān)控。目前國內(nèi)有不少公司在做變頻恒壓供水的工程，大多采用國外品牌的變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，水管的管網(wǎng)壓力的閉環(huán)調(diào)節(jié)及多臺水泵的循環(huán)控制，有的采用可編程控制器(PLC)及相應(yīng)的軟件予以實現(xiàn)。但在系統(tǒng)的動態(tài)性能、穩(wěn)定性能、抗干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。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)部實現(xiàn)，但其輸出接口限制了帶負(fù)載容量，同時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。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)實踐中。這種調(diào)控方式以穩(wěn)定水壓為目的，各種優(yōu)化方案都是以母管(市政來水管)進(jìn)口壓力保持恒定為條件。因此這種調(diào)控方式縮小了優(yōu)化范圍，所得到的解為局部最優(yōu)解，不能完全保證泵站始終工作在最優(yōu)狀態(tài).變頻調(diào)速是優(yōu)于以往任何一種調(diào)速方式(如調(diào)壓調(diào)速、變極調(diào)速、串級調(diào)速等)，是當(dāng)今國際上一項效益最高、性能最好、應(yīng)用最廣、。以變頻器為核心結(jié)合PLC組成的控制系統(tǒng)具有高可靠性、強(qiáng)抗干擾能力、組合靈活、編程簡單、維修方便和低成本低能耗等諸多特點。有內(nèi)置電源，有水泵電機(jī)、PLC、PID調(diào)節(jié)器、交流接觸器、變頻器、管道、流量傳感器、壓力傳感器、電磁閥等部件。(2)所有泵可設(shè)計成變頻循環(huán)軟啟動的工作方式(3)采用PID算法實現(xiàn)水壓的閉環(huán)控制(4)FX2N系列PLC控制變頻及現(xiàn)場設(shè)備的運行(5)系統(tǒng)具有自動/手動操作工作(6)具有故障自診斷和自處理功能，對過流、欠壓、過壓等變頻器故障均能自行診斷，并發(fā)出報警信號。三、畢業(yè)設(shè)計（論文）工作進(jìn)度安排 09月20日—9月29日：熟悉設(shè)計內(nèi)容、要求、任務(wù)；收集與設(shè)計相關(guān)的論文、資料，方案論證與選擇；09月30日—10月03日：初步完成系統(tǒng)框圖設(shè)計，完成系統(tǒng)配置與選型；10月04日—10月07日：完善系統(tǒng)硬件電路設(shè)計；10月08日—10月11日：繪制軟件框圖、編寫梯形圖及梯形圖調(diào)試；10月12日—10月15日：撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書；10月16日—10月19日：繪制圖紙；10月20日：完成畢業(yè)論文、答辯。最后對系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。具體講述了系統(tǒng)的總體設(shè)計與軟件的實現(xiàn)，并對系統(tǒng)采取的可靠性措施進(jìn)行了說明。經(jīng)實踐證明該系統(tǒng)具有高度的可靠性和實時性，極大地提高了供水的質(zhì)量，并且節(jié)省了人力，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 and munication. Meanwhile, the System can also adapt to various water Supply regions. This paper analyzes the structure of VF speed regulating constantpressure water supply,and proposes several control careful study and parison, PLC and inverter39。 constant pressure water supply。 MCGS。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，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，此時將會造成能量的浪費，同時有可能導(dǎo)致水管爆破和用水設(shè)備的損壞。以下就逐一分析。這種供水方式，水泵整日不停運轉(zhuǎn)，有的可能在夜間用水低谷時段停止運行。(2) 恒速泵+水塔的供水方式這種方式是水泵先向水塔供水，再由水塔向用戶供水。水塔注滿后水泵停止，水塔水位低于某一位置時再啟動水泵。這種供水方式，水泵工作在額定流量額定揚程的條件下，水泵處于高效能區(qū)。供水壓力比較穩(wěn)定。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。(3)射流泵十水箱的供水方式這種方式是利用射流泵本身的獨特結(jié)構(gòu)進(jìn)行工作，利用壓差和來水管粗，出水管細(xì)的變徑工藝來實現(xiàn)供水，但是由于其技術(shù)和工藝的不完善，加之該方式會出現(xiàn)有壓無量(流量)的現(xiàn)象，無法滿足高層供水的需要。高層建筑還可分層設(shè)立水箱。一些動物甚至人都可能進(jìn)入水箱污染水質(zhì)。(5)恒速泵十氣壓罐供水方式這種方式是利用封閉的氣壓罐代替高位水箱蓄水，通過監(jiān)測罐內(nèi)壓力來控制泵的開、停。而且氣壓罐是密封的，所以大大減少了水質(zhì)因異物進(jìn)入而被污染的可能性。(6)變頻調(diào)速供水方式這種系統(tǒng)的原理是通過安裝在系統(tǒng)中的壓力傳感器將系統(tǒng)壓力信號與設(shè)定壓力值作比較，再通過控制器調(diào)節(jié)變頻器的輸出，無級調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速。①出口恒壓控制水泵出口恒壓控制是將壓力傳感器安裝在水泵出口處，使系統(tǒng)在運行過程中水泵出口水壓恒定。②出口變壓控制水泵出口變壓控制也是將壓力傳感器安裝在水泵出口處，但其壓力設(shè)定值不只是一個。這種控制方式其實是水泵出口恒壓控制的特殊形式。所需水泵出口壓力計算得越符合實際情況越節(jié)能，將全天分得越細(xì)越節(jié)能，當(dāng)然控制的實現(xiàn)也越復(fù)雜。使系統(tǒng)在運行過程中保持最不利點的壓力恒定。變頻調(diào)速的方式在節(jié)能效果上明顯優(yōu)于氣壓罐方式。同時水泵是工頻率啟動，且啟動頻繁，又會造成一定的能耗。另外氣壓罐要消耗一定的鋼量，這也是它的一個較大的缺點。同時由于氣壓罐體積大，占地面積一般為幾十平米。由此可見變頻調(diào)速供水方式比氣壓罐供水方式將節(jié)省大量占地面積。氣壓罐方式的運行不穩(wěn)定，突出表現(xiàn)在它的頻繁啟動。變頻調(diào)速式的運行十分穩(wěn)定可靠，沒有頻繁的啟動現(xiàn)象，加之啟動方式為軟啟動，設(shè)備運行十分平穩(wěn)，避免了電氣、機(jī)械沖擊。由此可見，變頻調(diào)速式供水系統(tǒng)具有節(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)效益與社會效益。把先進(jìn)的自動化技術(shù)、控制技術(shù)、通訊及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等應(yīng)用到供水領(lǐng)域，成為對供水系統(tǒng)的新要求。 泵站擔(dān)負(fù)著工農(nóng)業(yè)和生活用水的重要任務(wù)，運行中需大量消耗能量，提高泵站效率:降低能耗，對國民經(jīng)濟(jì)有重大意義。目前，大量的電能消耗在水泵、風(fēng)機(jī)負(fù)載上，城鄉(xiāng)居民用水設(shè)備所消耗的電量在這類負(fù)載中占了相當(dāng)?shù)谋壤Ｔ斐刹槐匾哪芰坷速M。以變頻器為核心結(jié)合PLC組成的控制系統(tǒng)具有高可靠性、強(qiáng)抗干擾能力、組合靈活、編程簡單、維修方便和低成本等諸多特點，變頻恒壓供水系統(tǒng)集變頻技術(shù)、電氣技術(shù)、防雷避雷技術(shù)、現(xiàn)代控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)于一體。同時系統(tǒng)具有良好節(jié)能性，這在能量日益緊缺的今天尤為重要，所以研究設(shè)計該系統(tǒng)，對于提高企業(yè)效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實意義。在早期，由于國外生產(chǎn)的變頻器的功能主要限定在頻率控制、升降速控制、正反轉(zhuǎn)控制、起制動控制、變壓變頻比控制及各種保護(hù)功能。從查閱的資料的情況來看，國外的恒壓供水工程在設(shè)計時都采用一臺變頻器只帶一臺水泵機(jī)組的方式，幾乎沒有用一臺變頻器拖動多臺水泵機(jī)組運行的情況，因而投資成本高。它將PID調(diào)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(shè)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(nèi)置的電磁接觸器工作，可構(gòu)成最多七臺電機(jī)(泵)的供水系統(tǒng)。目前國內(nèi)有不少公司在做變頻恒壓供水的工程，大多采用國外品牌的變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，水管的管網(wǎng)壓力的閉環(huán)調(diào)節(jié)及多臺水泵的循環(huán)控制，有的采用可編程控制器(PLC)及相應(yīng)的軟件予以實現(xiàn)。但在系統(tǒng)的動態(tài)性能、穩(wěn)定性能、抗干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。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)部實現(xiàn)，但其輸出接口限制了帶負(fù)載容量，同時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。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)實踐中。這種調(diào)控方式以穩(wěn)定水壓為目的，各種優(yōu)化方案都是以母管(市政來水管)進(jìn)口壓力保持恒定為條件。因此這種調(diào)控方式縮小了優(yōu)化范圍，所得到的解為局部最優(yōu)解，不能完全保證泵站始終工作在最優(yōu)狀態(tài).變頻調(diào)速是優(yōu)于以往任何一種調(diào)速方式(如調(diào)壓調(diào)速、變極調(diào)速、串級調(diào)速等)，是當(dāng)今國際上一項效益最高、性能最好、應(yīng)用最廣、。以變頻器為核心結(jié)合PLC組成的控制系統(tǒng)具有高可靠性、強(qiáng)抗干擾能力、組合靈活、編程簡單、維修方便和低成本低能耗等諸多特點。在1987年國際電工委員會(International Electrical Committee)頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對PLC做了如下定義:“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計。限于當(dāng)時的元器件條件及計算機(jī)發(fā)展水平，早期的PLC主要由分立組件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡單的邏輯控制及定時、計數(shù)功能。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。此時的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計、模擬量運算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。這個時期可編程控制器發(fā)展的特點是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。從控制規(guī)模上來說，這個時期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。 PLC的工作過程 PLC的掃描工作過程PLC是在系統(tǒng)軟件的控制和指揮下，采用循環(huán)順序掃描的工作方式，其工作過程就是程序的執(zhí)行過程，它分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。④輸出鎖存器中的數(shù)據(jù)，由上一個刷新時間輸出映像寄存器的狀態(tài)決定；⑤輸出端子上的輸出狀態(tài)，由輸出鎖存器中的狀態(tài)決定?？删幊炭刂破鞯慕Y(jié)構(gòu)多種多樣，但其組成的一般原理基本相同，都是以微處理器為核心的結(jié)構(gòu)。1. CPU單元CPU是可編程控制器的控制中樞，相當(dāng)于人的大腦。這些電路通常都被封裝在一個集成的芯片上。CPU的功能有：它在系統(tǒng)監(jiān)控程序的控制下工作，通過掃描方式，將外部輸入信號的狀態(tài)寫入輸入映象寄存區(qū)域，PLC進(jìn)入運行狀態(tài)后，從存儲器逐條讀取用戶指令，按指令規(guī)定的任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送、邏輯運算、算術(shù)運算等，然后將結(jié)果送到輸出映像寄存區(qū)域。通用型微處理器常見的如Intel公司的8088018到Pentium系列芯片，單片機(jī)型的微處理器如Intel公司的MCS96系列單片機(jī)，位片式微處理器如AMD 2900系列的微處理器。 2. 存儲器