【正文】 改變電機的轉速，以維持管網(wǎng)的水壓恒定；工頻泵只運行于啟、停兩種工作狀態(tài)，用以在用水量很大（變頻泵達到工頻運行狀態(tài)都無法滿足用水要求時）的情況下投入工作。管網(wǎng)水壓信號反映的是用戶管網(wǎng)的水壓值，它是恒壓供水控制的主要反饋信號。另外為加強系統(tǒng)的可靠性，還需對供水的上限壓力和下限壓力用電接點壓力表進行檢測，檢測結果可以送給PLC，作為數(shù)字量輸入；水池水位信號反映水泵的進水水源是否充足。此信號來自安裝于水池中的液位傳感器；報警信號反映系統(tǒng)是否正常運行，水泵電機是否過載、變頻器是否有異常，該信號為開關量信號。供水控制器是整個變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的核心。變頻恒壓供水系統(tǒng)以供水出口管網(wǎng)水壓為控制目標，在控制上實現(xiàn)出口總管網(wǎng)的實際供水壓力跟隨設定的供水壓力。所以，在某個特定時段內，恒壓控制的目標就是使出口總管網(wǎng)的實際供水壓力維持在設定的供水壓力上。由于電信號為模擬量，故必須通過PLC的A/D轉換模塊才能讀入并與設定值進行比較，將比較后的偏差值進行PID運算，再將運算后的數(shù)字信號通過D/A轉換模塊轉換成模擬信號作為變頻器的輸入信號，控制變頻器的輸出頻率，從而控制電動機的轉速，進而控制水泵的供水流量，最終使用戶供水管道上的壓力恒定，實現(xiàn)變頻恒壓供水。(2) 當用水量增加水壓減小時，壓力變送器反饋的水壓信號減小，偏差變大，PLC的輸出信號變大，變頻器的輸出頻率變大，所以水泵的轉速增大，供水量增大，最終水泵的轉速達到另一個新的穩(wěn)定值。(3) 當用水量繼續(xù)增加，變頻器的輸出頻率達到上限頻率50Hz時，若此時用戶管網(wǎng)的實際壓力還未達到設定壓力，并且滿足增加水泵的條件(在下節(jié)有詳細闡述)時，在變頻循環(huán)式的控制方式下，系統(tǒng)將在PLC的控制下自動投入水泵M2(變速運行)，同時變頻泵M1做工頻運行，系統(tǒng)恢復對水壓的閉環(huán)調節(jié)，直到水壓達到設定值為止。(4) 當用水量下降水壓升高，變頻器的輸出頻率降至下限頻率，用戶管網(wǎng)的實際水壓仍高于設定壓力值，并且滿足減少水泵的條件時，系統(tǒng)將工頻泵M2關掉，恢復對水壓的閉環(huán)調節(jié)，使壓力重新達到設定值。在上述的系統(tǒng)工作流程中，我們提到當變頻泵己運行在上限頻率，此時管網(wǎng)的實際壓力仍低于設定壓力，此時需要增加水泵來滿足供水要求，達到恒壓的目的；當變頻泵和工頻泵都在運行且變頻泵己運行在下限頻率，此時管網(wǎng)的實際壓力仍高于設定壓力，此時需要減少工頻泵來減少供水流量，達到恒壓的目的。另外，變頻器的輸出頻率不能夠為負值，最低只能是0HZ。因為當水泵機組運行，電機帶動水泵向管網(wǎng)供水時，由于管網(wǎng)中的水壓會反推水泵，給帶動水泵運行的電機一個反向的力矩，同時這個水壓也在一定程度上阻止源水池中的水進入管網(wǎng)，因此，當電機運行頻率下降到一個值時，水泵就己經(jīng)抽不出水了，實際的供水壓力也不會隨著電機頻率的下降而下降。這個頻率遠大于0HZ，具體數(shù)值與水泵特性及系統(tǒng)所使用的場所有關，一般在20HZ左右。當輸出頻率達到上限頻率時，實際供水壓力在設定壓力上下波動。在極端的情況下，運行機組增加后，實際供水壓力超過設定供水壓力，而新增加的機組在變頻器的下限頻率運行，此時又滿足了機組切換的停機條件，需要將一個在工頻狀態(tài)下運行的機組停掉。這樣的工作狀態(tài)既無法提供穩(wěn)定可靠的供水壓力，也使得機組由于相互切換頻繁而增大磨損，減少運行壽命。所以，在實際應用中，相應的判別條件是通過對上面兩個判別條件的修改得到的，其實質就是增加了回滯環(huán)的應用和判別條件的延時成立?，F(xiàn)將這些主要器件的選型清單列于下表2：主要設備型號及其生產(chǎn)廠家可編程控制器（PLC）Siemens CPU 226模擬量擴展模塊Siemens EM 235變頻器Siemens MM440水泵機組SFL系列水泵3臺（江蘇常州機械有限公司）壓力變送器及顯示儀表普通壓力表Y100、XMT1270數(shù)顯儀液位變送器分體式液位變送器DS26(淄博丹佛斯公司) PLC及其模塊的選型在整個恒壓供水控制系統(tǒng)中PLC核心，它要完成對系統(tǒng)中所有輸入號的采集、所有輸出單元的控制、恒壓的實現(xiàn)以及對外的數(shù)據(jù)交換。S7200型PLC的結構緊湊，價格低廉，具有較高的性價比，廣泛適用于一些小型控制系統(tǒng)。根據(jù)控制系統(tǒng)實際所需端子數(shù)目，考慮PLC端子數(shù)目要有一定的預留量，因此選用的S7200型PLC的主模塊為CPU224，其開關量輸出為16點，輸出形式為AC220V繼電器輸出；開關量輸入CPU224為24點，輸入形式為+24V直流輸入。輸入輸出信號接入端口時能夠自動完成A/D的轉換，標準輸入信號能夠轉換成一個字長(16bit)的數(shù)字信號；輸出信號接出端口時能夠自動完成D/A的轉換，一個字長(16bit)的數(shù)字信號能夠轉換成標準輸出信號。 變頻器的選型變頻器是本系統(tǒng)控制執(zhí)行機構的硬件，通過頻率的改變實現(xiàn)對電機轉速的調節(jié)，從而改變出水量。本系統(tǒng)中要實現(xiàn)監(jiān)控，所以變頻器還應具有通訊功能。它是用于三相交流電動機調速的系列產(chǎn)品，由微處理器控制，采用絕緣柵雙極型晶體管作為功率輸出器件，具有很高的運行可靠性和很強的功能?？焖匐娏飨拗茖崿F(xiàn)了無跳閘運行，磁通電流控制改善了動態(tài)響應特性，低頻時也可以輸出大力矩。4． 水泵機組的選型泵機組的選型基本原則，一是要確保平穩(wěn)運行；二是要經(jīng)常處于高效區(qū)運行，以求取得較好的節(jié)能效果。本設計的要求為：電動機額定功率65KW，177。這種水泵機組采用低進低出的結構設計，水力模型先進，性能更可靠。 硬件的PLC控制部分在該系統(tǒng)中，通過PLC控制，當用戶流量增大時，根據(jù)水泵特性，水泵出口壓力降低，壓力傳感器將壓力作為反饋信號送到PLC，通過調節(jié)后刷新輸出，送給變頻器，使變頻器增大輸出頻率水泵電機轉速隨之增大，官網(wǎng)壓力提高。假設所選變頻器的輸出頻率范圍為0～100HZ，則上下限給定值分別為16000和6400。最后再設置定時中斷和中斷連接。圖 44 初始化子程序梯形圖對于PID控制中斷子程序首先將由AIW0輸入的采樣數(shù)據(jù)進行標準化轉換，經(jīng)過PID運算后，再將標準值轉化成輸出值，由AQW0輸出模擬信號。圖 45 PID控制中斷程序的梯形圖 硬件部分的I/O分配圖I/O分配如表4所示：序號輸入說明輸出說明1手動1/自動0一號變頻2備用二號變頻3手動備用泵三號變頻4啟動按鈕一號工頻5停止按鈕二號工頻6消防1/生活0三號工頻7AIW0壓力傳感器輔助泵8AIW2水位傳感器變頻器啟動命令AQWQ變頻器頻率設定表 4 恒壓供水控制裝置的輸入/輸出資源配置 主回路電氣原理圖圖 46 恒壓供水主回路五 控制系統(tǒng)的軟件部分設計恒壓供水控制裝置的軟件部分主要包括：（1）PID壓力控制；（2）泵自動切換控制；（3）手動切換裝置；（4）保護部分。 PLC的程序部分如下表5為PLC程序分配表。該系統(tǒng)利用單臺變頻器實現(xiàn)三臺水泵電機的軟起動和調速，把水泵電機控制納入自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅有效地保證了供水系統(tǒng)管網(wǎng)壓力恒定，而且具有工作可靠、施工簡單、節(jié)能效果顯著、全自動控制、無二次污染等優(yōu)點。系統(tǒng)采用PLC實現(xiàn)對多泵切換的控制。(2) 通過對控制過程和原理的分析，利用西門子STEP7 MicroWIN編程軟件設計了一個用于恒壓供水系統(tǒng)的程序，本程序包括順序控制主程序，初始化子程序和中斷子程