【正文】 電路中有時還包括制動電阻及一些輔助電路。逆變電路最常見的結(jié)構(gòu)形式是利用 6個半導體主開關(guān)器件組成的三橋式逆變電路。有規(guī)律的控制逆變器中主開關(guān)的通與斷，可以得到任意頻率的三相交流輸出?，F(xiàn)代變頻器控制電路的核心器件是微型計算機，全數(shù)字化控制為變頻器的優(yōu)良性能提供了硬件保障。 變頻控制恒壓供水控制方式 眾所 周知，水泵消耗功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。即 N=KN3 N：為水泵消耗功率； n：為水泵運行時的轉(zhuǎn)速； K為比例系數(shù)。而水泵設(shè)計是按工頻運行時設(shè)計的，但供水時除高峰外，大部分時間流量較小，由于命名用了變頻技術(shù)及微機技術(shù)有微機控制，因此可以使水泵運行的轉(zhuǎn)速隨流量的變化而變化，最終達到節(jié)能的目的。實踐證明，使用變頻設(shè)備可使水泵運行平均轉(zhuǎn)速比工頻轉(zhuǎn)速降低 20%，從而大大降低能耗，節(jié)能率可達 20%40%。 目前國內(nèi)各廠家生產(chǎn)的供水設(shè)備電控柜，除采用落后繼電接觸器控制方式外，大致有以下四類：邏輯電子電路控制方式 、 單片微機 電路控制方式 、 帶 PID回路調(diào)節(jié)器 或可編程序控制器（ PLC）的控制方式 和 新型變頻調(diào)速供水設(shè)備 。 變頻控制恒壓供水 的 控制方式 是 帶 有 PID 回路調(diào)節(jié)器和可編程序控制器南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC的 恒壓供水系統(tǒng) 設(shè)計 17 （ PLC）的控制方式 。 該方式 中 變頻器的作 用 是為電機提供可變頻率的電源，實現(xiàn)電機的無級調(diào)速，從而使管網(wǎng)水壓連續(xù)變化。傳感器的任務是檢測管網(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)定信號和壓力反饋信號在輸入可編程控制器后，經(jīng)可編程控制器內(nèi)部 PID 控制程序的計算，輸出給變頻器一個轉(zhuǎn)速控制信號。還有一種辦法是將壓力設(shè)定信號和壓力反饋信號送入PID 回路調(diào)節(jié)器，由 PID 回路調(diào)節(jié)器在調(diào)節(jié)器內(nèi)部進行運算后，輸入給變頻器一個轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)信號。由于變頻器的轉(zhuǎn)速控制信號是由可編程控制器或 PID 回路調(diào)節(jié)器給出的，所以對可編程控制器來計時，既要有模擬量輸入接口，又要有模擬量輸出接口。由于帶模擬量輸入 /輸出接口的可編程控制器價格很高，這無形中就增加了供水設(shè)備的成本。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)字量信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂破鞯某杀緵]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。如果采用一個開關(guān)量輸入 /輸出的可編程控制器和一個 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。所以，在變頻調(diào)速恒壓給水控制設(shè)備中， PID控制信號的產(chǎn)生和輸出就成為降低給水設(shè)備成本的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 變頻器的系統(tǒng)組成及接口定義 變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元 、 微處理單元等組成的 。 變頻器的接口組成如圖 211所示。 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC的 恒壓供水系統(tǒng) 設(shè)計 18 圖 211 變頻器的接口組成 我們知道，交流電動機的同步轉(zhuǎn)速表達式位： n ＝ 60 f(1 － s)/p (1) 式中 n——— 異步電動機的轉(zhuǎn)速； f——— 異步電動機的頻率； s——— 電動機轉(zhuǎn)差率； p——— 電動機極對數(shù)。 由式 (1) 可知，轉(zhuǎn)速 n 與頻率 f 成正比，只要改變頻率 f 即可改變電動機的轉(zhuǎn)速，當頻率 f 在 0 ～ 50Hz 的范圍內(nèi)變化時，電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC的 恒壓供水系統(tǒng) 設(shè)計 19 寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。 觸摸屏 觸摸屏 的概述 隨著多媒體信息查詢的與日俱增，人們越來越多地談到觸摸屏，因為觸摸屏不僅適用于中國多媒體信息查詢的國情，而且觸摸屏具有堅固耐用、反應速度快、節(jié)省空間、易于交流等許多優(yōu)點。利用這種技術(shù)，我們用戶只要用手指輕輕地碰計算機顯示屏上的圖符或文字就能實現(xiàn)對主機操作，從而使人機交互更為直截了當，這種技術(shù)大大方便了那些不懂電腦操作的用戶。 觸摸屏作為一種最新的電腦輸入設(shè)備，它是目前最簡單、方便、自然的一種人機交互方式。它賦予了多媒體以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備。觸摸屏在我國的應用范圍非常廣闊，主 要是公共信息的查詢；如電信局、稅務局、銀行、電力等部門的業(yè)務查詢；城市街頭的信息查詢；此外應用于領(lǐng)導辦公、工業(yè)控制、軍事指揮、電子游戲、點歌點菜、多媒體教學、房地產(chǎn)預售等。將來，觸摸屏還要走入家庭 。 觸摸屏人機界面是在操作人員和機器設(shè)備之間雙向溝通的橋梁，用戶可以自由的組合文字，按鈕，圖形，數(shù)字等來處理或監(jiān)控管理及應付隨時可能變化信息的多功能顯示屏幕。隨著機械設(shè)備的飛速發(fā)展，以往的操作界面需要由熟練的操作人員才能操作，而且操作困難，無法提高工作效率。但是使用人機界面能夠明確指示并告知操作員機器設(shè)備目前的狀況 ，使操作變得簡單生動，并且可以減少操作上的失誤，即使是新手也可以很輕松的操作整個機器設(shè)備。使用人機界面還可以使機器的配線標準化，簡單化，同時也能減少 PLC控制所需的 I/O 點數(shù)，降低生產(chǎn)成本同時由面板控制的小型化及高性能，相對提高了整套設(shè)備的附加價 。 觸摸屏的工作原理 為了操作上的方便，人們用觸摸屏來代替鼠標或鍵盤。工作時，我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標或菜單位置來定位選擇信息輸入。觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成；觸摸檢測部件安裝在顯示器 屏幕前面，用于檢測用戶觸摸位置，接受后送觸摸屏控制器；而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息，南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC的 恒壓供水系統(tǒng) 設(shè)計 20 并將它轉(zhuǎn)換成觸點坐標，再送給 CPU，它同時能接收 CPU 發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。 全自動變頻恒壓供水觸摸屏實物圖和控制圖分別如圖 21 213 所示。 圖 212 全自動變頻恒壓供水 觸摸屏 實物圖 圖 213 全自動變頻恒壓供水觸摸屏控制圖 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC的 恒壓供水系統(tǒng) 設(shè)計 21 1泵 、 2泵 3泵都有與之對應的工作指示燈 。變 頻器頻率是通過模擬量給PLC,PLC 在傳到觸摸屏里的 。系 統(tǒng)壓力設(shè)定是根據(jù)所需壓力來定的 。啟動、停止按鈕是來控 制系統(tǒng)得 /失電狀態(tài)。 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC的 恒壓供水系統(tǒng) 設(shè)計 22 第三章 硬件電路設(shè)計和軟件設(shè)計 硬件電路設(shè)計 工藝過程 由三臺泵組構(gòu)成的生活 /消防雙恒壓無塔供水系統(tǒng)的實例。如圖 31 所示，市網(wǎng)自來水用高低水位控制器 EQ 來控制注誰閥 YV1，自動把水注滿儲水水池，只要水位低于高水位，則自動往水池注水。水池的高 /低水位信號也直接送給PLC，作為高 /低水位報警。為了保證供水的連續(xù)性，水位上下限傳感器高低距離較小。生活用水和消防用水共用三臺泵，平時電磁閥 YV2 處于失電狀態(tài)，關(guān)閉消防管網(wǎng)，三臺泵根據(jù)生活用水的多少，按一定的控制邏輯運行，維持 生活用水低恒壓。當有火災發(fā)生時，電磁閥 YV2 得電，關(guān)閉生活用水管網(wǎng)，三臺泵供消防用水使用，并維持消防用水的高恒壓值?；馂慕Y(jié)束后，三臺泵再改為生活用水。 消防供水生活供水YV2P2 P3P1SL HSL LEQYV1市網(wǎng)自來水 儲水池圖 31 生活、消防雙恒壓無塔供水系統(tǒng)構(gòu)成圖 硬件接線 1. PLC 輸入輸出設(shè)備的外部接線圖 如圖 32 PLC 及擴展模塊外圍接線圖。火災時，火災信號 SA1 被觸動， X000為 1。 本例忽略了以下因素： (1)直流電源容量 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC的 恒壓供水系統(tǒng) 設(shè)計 23 (2)電源方面的抗干擾措施 (3)輸出方面的保護措施 (4)系統(tǒng)保護措施 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC的 恒壓供水系統(tǒng) 設(shè)計 24 (5) 圖 32 恒壓供水控制系統(tǒng) PLC 及擴展模塊外圍接線 控制系統(tǒng)主電路 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC的 恒壓供水系統(tǒng) 設(shè)計 25 圖 33 控制系統(tǒng)主電路 如圖 33,接觸器 KM KM3及 KM5 用于電動機的工頻控制；接觸器 KM KM4及 KM6 用于電動機的變頻控制。 FR1,FR2,FR3 分別為三臺水泵的電動機過載保護用的熱繼電器。 控制電路 如圖 34 為電控系統(tǒng)控制電路圖。途中 SA 為手動 /自動轉(zhuǎn)換開關(guān)， SA 打在 1的位置為手動控制狀態(tài)；打在 2 的位置為制動控制。手動運行時，可用按鈕SB1SB6 控 制三臺泵的啟動 /停止和電磁閥 YV2 的通 /斷；自動運行時，系統(tǒng)在 PLC程序下運行。 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC的 恒壓供水系統(tǒng) 設(shè)計 26 圖 34 系統(tǒng)控制電路 PLC 系統(tǒng)選型 全自動變頻恒壓供水電氣控制系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點 6 個、開關(guān)量輸出點12 個；模擬量輸入點 1 個、模擬量輸出點 1 個。選用三菱 FX2N32MR 一臺、加上一臺模擬量輸入擴展模塊 FX2N4AD、一臺模擬量輸出擴展模塊 FX2N4DA構(gòu)成系統(tǒng)。整個 PLC 系統(tǒng)的配置如圖 35 所示。 圖 35 PLC 系統(tǒng)組成 主機單元 NFX2 32MR 模擬量輸出模塊 NFX2 4DA 模擬量輸入模塊 NFX2 4AD 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 基于 PLC的 恒壓供水系統(tǒng) 設(shè)計 27 系統(tǒng)控制要求及梯形圖程序 泵生活 /消防雙恒壓供水系統(tǒng)的基本要求是： (1)生活用水時，系統(tǒng)低恒壓值運行，消防供水時高恒壓 值運行。 (2)三臺泵根據(jù) 恒壓的需要，采取“先開先停”的原則接入和退出。 (3)在用水量小的情況下，如果一臺泵連續(xù)運行時間超過 3h，則要切換下一臺泵。 即系統(tǒng)具有“倒泵功能”，避免某一臺工作時間過長。 (4)三臺泵在啟動時都需要有軟啟動功能。 (5)要有完善的報警系統(tǒng)。 (6)操作要有手動控制功能，手動只在應急或檢修時臨時使用。 信號分配 如表 31所示。 表 31 I/O 信號分配表 輸入（ I） 元件 功能 信號地址 開關(guān) SA1 手動 /自動消防信號 X0 低水位傳感器 SLL 水池水位下限信號 X1 高水位傳感器 SLH 水池水位上限信號 X2 變頻器報警 SU 變頻器報警信號 X3 按鈕 SB9 消鈴 X4 按鈕 SB10 試燈 X5 壓力傳感器 Up 測取水壓 模擬量輸入模塊通道 1 輸出（ O） 接觸器 KM1 指示燈HL1 1 號泵工頻運行接觸器及指示 Y0 接觸器 KM2 指示燈HL2 1 號泵變頻運行接觸器及指示 Y