畢業(yè)設(shè)計(jì)---變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)

1、<p><b>　　1 緒 論</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)介紹了一套采用PLC和變頻器進(jìn)行壓力調(diào)解多臺(tái)水泵變頻控制方案?？刂葡到y(tǒng)通過(guò)PLC調(diào)節(jié)變頻器的輸出，自動(dòng)控制給水泵投入的臺(tái)數(shù)和電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)調(diào)解恒壓供水。運(yùn)行結(jié)果表明,該系統(tǒng)具有壓力穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便、節(jié)約能源以及可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)。采用變頻器和可編程控制器等現(xiàn)代控制設(shè)備和技術(shù)實(shí)現(xiàn)恒定水壓供水，是供水領(lǐng)域技術(shù)革新的

2、必然趨勢(shì)，以往采用的水塔供水既不衛(wèi)生又不經(jīng)濟(jì)，更重要的是浪費(fèi)了大量的能源，本文介紹的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)以其有效的實(shí)用性，徹底解決了上述問(wèn)題，是一項(xiàng)頗有實(shí)用價(jià)值的調(diào)速系統(tǒng)，為已有的供水系統(tǒng)技術(shù)改造提供了切實(shí)可行的途徑。 </p><p>　　PLC自問(wèn)世以來(lái)，發(fā)展異常迅猛。時(shí)至今日已擁有門類齊全的各種功能模塊和強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通訊能力，其應(yīng)用范圍可以覆蓋現(xiàn)代工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，滿足各類受控對(duì)象的不同控制要求。變頻調(diào)速技術(shù)是

3、一種新型的、成熟的交流電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速驅(qū)動(dòng)技術(shù)，它以其獨(dú)特的控制性被廣泛應(yīng)用在速度控制領(lǐng)域。將PLC與變頻器結(jié)合可大大優(yōu)化傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)。傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)，大體有兩種：一種是采用高位水箱，另一種是采用恒速泵打水。前者造價(jià)較高，投資成本大。后者使泵滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，無(wú)法調(diào)節(jié)水量，因此浪費(fèi)電能。以上兩種方式還有著共同缺點(diǎn)，就是管道中水壓不穩(wěn)，時(shí)高時(shí)低。 如今，供水系統(tǒng)已越來(lái)越多地采用變頻恒壓供水。例如，某化工廠的廢水處理采用循環(huán)系統(tǒng)，將生產(chǎn)車間

4、的廢水收集至廢水池，經(jīng)一系列物理、化學(xué)處理后，回送至車間使用。該控制系統(tǒng)主要由兩部分組成，即水處理系統(tǒng)和自動(dòng)恒壓供水系統(tǒng)。自動(dòng)恒壓供水系統(tǒng)可根據(jù)生產(chǎn)車間瞬時(shí)變化的用水量，以及與其對(duì)應(yīng)的壓力兩種參數(shù)，通過(guò)PLC和變頻器自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)數(shù)及臺(tái)數(shù)，來(lái)改變水泵出口的壓力和流量，使車間的用水壓力保持恒定值。</p><p>　　針對(duì)以往供水系統(tǒng)的弊端，本課題采用恒壓供水控制方案，即供水管道的壓力始終恒定。具體的做法是通過(guò)安

5、裝在供水管道里的壓力傳感器所獲得的模擬信號(hào)（4～200A）傳至PLC，經(jīng)CPU運(yùn)算處理后與設(shè)定的信號(hào)進(jìn)行比較，得出最佳的運(yùn)行工況參數(shù)，由系統(tǒng)的輸出模塊輸出邏輯控制令和變頻器的頻率設(shè)定值，控制泵站投水泵的臺(tái)數(shù)及變量泵的運(yùn)行工況，并實(shí)現(xiàn)對(duì)每臺(tái)水泵根據(jù)CPU指令實(shí)施軟啟動(dòng)、軟切換及變頻運(yùn)行。系統(tǒng)可根據(jù)用戶用水量的變化，自動(dòng)確定泵組的水泵循環(huán)運(yùn)行，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性及供水的質(zhì)量。</p><p>　　(1)本課題的主要任

6、務(wù)是:</p><p>　?、賹?shí)現(xiàn)水泵的變頻調(diào)速以及恒壓供水</p><p>　?、趯?shí)現(xiàn)水泵的軟啟、軟停</p><p>　?、墼摽刂品桨妇哂惺謩?dòng)和自動(dòng)操作功能</p><p>　　④具有消防和報(bào)警功能</p><p><b>　?、輰?shí)現(xiàn)節(jié)能</b></p><p>　　(

7、2)本課題的意義及背景:</p><p>　　近十年來(lái)，變頻技術(shù)的應(yīng)用在我國(guó)有很大的發(fā)展，并取得了良好的效果?？梢哉f(shuō)，變頻技術(shù)已為大多數(shù)用戶所接受。但是，不能不指出，我國(guó)在變頻技術(shù)的應(yīng)用方面，與發(fā)達(dá)國(guó)家的水平尚有很大差距。目前，我國(guó)在用的交流電動(dòng)機(jī)使用變頻調(diào)速運(yùn)行的僅6%左右，而工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已達(dá)60% ～ 70%；日本在風(fēng)機(jī)、水泵上變頻調(diào)速的采用率已達(dá)10%，而我國(guó)還不足0.01%；在日本，空調(diào)器的70%采用了變

8、頻調(diào)速，而我國(guó)才剛剛起步。從這個(gè)現(xiàn)實(shí)出發(fā)，變頻技術(shù)尚有很大的發(fā)展空間，我們應(yīng)該鍥而不舍地做好推廣應(yīng)用工作。 變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備以其節(jié)能、安全、高品質(zhì)的供水質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，使我國(guó)供水行業(yè)的技術(shù)裝備水平從90年代初開始經(jīng)歷了一次飛躍。恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，依據(jù)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時(shí)保持水壓恒定以滿足用水要求，是當(dāng)今最先進(jìn)、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中得到了很大的發(fā)展。隨著電力電子技

9、術(shù)的飛速發(fā)展，變頻器的功能也越來(lái)越強(qiáng)。充分利用變頻器內(nèi)置的各種功能，對(duì)合理設(shè)計(jì)變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備，降低成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量等方面有著非常重要的意義。</p><p>　　隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)的飛速發(fā)展，城市人口和城市居民的不斷增加，城市供水不足成為一種普遍現(xiàn)象，傳統(tǒng)的供水方式已經(jīng)不能滿足城市發(fā)展和人民生活的需要。自八十年代以來(lái)，變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)開始應(yīng)用于我國(guó)許多城市的自來(lái)水公司。變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)不僅能夠保證

10、城市供水的穩(wěn)定，而且可以節(jié)約能源。在我國(guó)，節(jié)電節(jié)水的潛力非常大。據(jù)有關(guān)國(guó)際組織發(fā)表的資料顯示:中國(guó)的單位國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值所消耗的電是美國(guó)、德國(guó)等的4倍左右，消耗的水是他們的2倍左右。我國(guó)的大量用電設(shè)備中，風(fēng)機(jī)和泵類電機(jī)的耗電量占全國(guó)發(fā)電量的50%左右,若推廣新型電機(jī)調(diào)速技術(shù),可節(jié)電40%左右,即可以節(jié)約全國(guó)發(fā)電量的1/5.由于我國(guó)人均占有水、電資源相對(duì)于別國(guó)又少很多,因此,在我國(guó)一方面水電供應(yīng)緊張,而另一方面,水電的浪費(fèi)又十分驚人.節(jié)電節(jié)

11、水,不僅潛力巨大,而且意義深遠(yuǎn)。 用戶用水的多少是經(jīng)常變動(dòng)的,因此,供水不足或供水過(guò)剩的情況時(shí)有發(fā)生。而用戶和供水之間的不平衡集中地反映在供水的壓力上:用戶多而供水少,則壓力小;用戶少而供水多,則壓力大.保持供水的壓力恒定,可使供水和用戶之間保持平衡,即用水多時(shí)供水也多,用水少時(shí)供水也少,從而提高了供水的</p><p>　　恒壓供水對(duì)于某些工業(yè)或特殊用戶是非常重要地.例如在某些生產(chǎn)過(guò)程中,若自來(lái)水因故壓

12、力不足或短時(shí)缺水,可能影響產(chǎn)品質(zhì)量,嚴(yán)重時(shí)使產(chǎn)品報(bào)廢和設(shè)備損壞.又如當(dāng)發(fā)生火警時(shí),若供水壓力不足或無(wú)水供應(yīng),不能迅速滅火,可能引起重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。所以,某些用水區(qū)采用恒壓供水系統(tǒng),具有較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。</p><p>　　1.1 供水系統(tǒng)組成</p><p>　　該控制系統(tǒng)主要裝置包括：可編程控制器（PLC），變頻器，PID控制器以及相關(guān)軟件控制單元，該裝置形成一套完整的，

13、智能的恒壓供水控制系統(tǒng)。采用PLC作為中心控制單元，利用變頻器與PID結(jié)合，根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)可快速調(diào)整供水系統(tǒng)的工作壓力，達(dá)到恒壓供水的目的，提高了系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，得到了良好的控制效果以及明顯的節(jié)能效果。</p><p>　　調(diào)節(jié)器是一種電子裝置，它具有設(shè)定水管水壓的給定值、接受傳感器送來(lái)得管網(wǎng)水壓的實(shí)測(cè)值、根據(jù)給定值與實(shí)測(cè)值的綜合依一定的調(diào)接規(guī)律發(fā)出的系統(tǒng)調(diào)接信號(hào)等功能。用PLC代替調(diào)節(jié)器，其控制性能和精度大大提

14、高了，因此，PLC作為恒壓供水系統(tǒng)的主要控制器，其主要任務(wù)就是代替調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)水壓給定值與反饋值的綜合與調(diào)節(jié)工作，實(shí)現(xiàn)數(shù)字PID調(diào)節(jié);它還控制水泵的運(yùn)行與切換，在多泵組恒壓供水泵站中，為了使設(shè)備均勻的磨損，水泵及電機(jī)是輪換的工作。PLC同時(shí)還是變頻器的驅(qū)動(dòng)控制。恒壓供水泵站中變頻器常常采用模擬量控制方式，這需采用PLC的模擬量控制模塊，該模塊的模擬量輸入端子接受到傳感器送來(lái)的模擬信號(hào)，輸出端送出經(jīng)給定值與反饋值比較并經(jīng)PID處理后得出的模

15、擬量信號(hào)，并依此信號(hào)的變化改變變頻器的輸出頻率。另外，泵站的其他控制邏輯也由PLC承擔(dān)，如:手動(dòng)、自動(dòng)操作轉(zhuǎn)換，泵站的工作狀態(tài)指示，泵站的工作異常的報(bào)警，系統(tǒng)的自檢等等。</p><p>　　變頻器有兩個(gè)控制信號(hào)：目標(biāo)信號(hào)XT ：即給定端VR上得到的信號(hào)，該信號(hào)是一個(gè)與壓力的控制目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的值，通常用百分?jǐn)?shù)表示。目標(biāo)信號(hào)也可以由鍵盤直接給定，而不必通過(guò)外接電路來(lái)給定。反饋信號(hào)XF ：是壓力變送器BP反饋回來(lái)的信號(hào)

16、，該信號(hào)是一個(gè)反應(yīng)實(shí)際壓力的信號(hào)。目標(biāo)信號(hào)的確定 ：目標(biāo)信號(hào)的大小除了和所要求的壓力的控制目標(biāo)有關(guān)外，還和壓力傳感器的量程有關(guān)。舉例說(shuō)明如下：設(shè)：用戶要求的供水壓力為0.3MPa，壓力傳感器的量程為0-1MPa，則目標(biāo)值應(yīng)設(shè)為30%。</p><p>　　在恒壓供水控制系統(tǒng)中，關(guān)鍵技術(shù)主要是變頻技術(shù)。目前效率最高、性能最好的系統(tǒng)是變壓變頻調(diào)速控制系統(tǒng)。變頻器由主回路（包括整流器、濾波器、逆變器）和控制電路組成。整

17、流器的作用是把三相交流整流成直流。濾波器是用來(lái)緩沖直流環(huán)節(jié)和負(fù)載之間的無(wú)功能量。逆變器最常見的結(jié)構(gòu)形式是利用六個(gè)半導(dǎo)體器件開關(guān)組成的三相橋式逆變電路，有規(guī)律地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?？刂齐娐分饕峭瓿蓪?duì)逆變器的開關(guān)控制、對(duì)整流器的電壓控制以及完成各種保護(hù)功能等。變頻器的基本原理是利用逆變器中的開關(guān)元件，由控制電路按一定的規(guī)律控制開關(guān)元件的通斷，從而在逆變器的輸出端獲得一系列等幅而不等寬的矩形脈沖波形，

18、來(lái)近似等效于正弦電壓波。</p><p>　　1.1.1 恒壓供水的目的</p><p>　　對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行的控制，歸根結(jié)底是為了滿足用戶對(duì)流量的需求。所以，流量是供水系統(tǒng)的基本控制對(duì)象。而如上所述，流量的大小又取決于揚(yáng)程，但揚(yáng)程難以進(jìn)行具體測(cè)量和控制?？紤]到在動(dòng)態(tài)情況下，管道中水壓的大小與供水能力和用水需求之間的平衡情況有關(guān)。</p><p>　　如：供水能力Q

19、G＞用水需求QU，則壓力上升；</p><p>　　如：供水能力QG＜用水需求QU，則壓力下降；</p><p>　　如：供水能力QG =用水需求QU，則壓力不變。</p><p>　　可見，供水能力與用水需求之間的矛盾具體地反映在流體壓力的變化上。從而，壓力就成為了用來(lái)作為控制流量大小的參變量。就是說(shuō)，保持供水系統(tǒng)中某處壓力的恒定，也就保證了使該處的供水能力和用水

20、流量處于平衡狀態(tài)，恰到好處地滿足了用戶所需的用水流量，這就是恒壓供水所要達(dá)到的目的。</p><p>　　1.1.2 用于恒值系統(tǒng)的控制方案</p><p>　　對(duì)于被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型比較復(fù)雜，生產(chǎn)工藝提出的恒定值的精確度又不高的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，如果采用PID調(diào)節(jié)器方案進(jìn)行調(diào)節(jié)變頻器往往效果不理想，有時(shí)還不如開環(huán)控制的效果好。在這種情況喜愛采用BANG-BANG控制方案，效果比較理想。

21、但是對(duì)于被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型比較復(fù)雜，生產(chǎn)工藝提出的恒定值的精確度又很高的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，如果采用大范圍用BANG-BANG控制、小范圍用PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)變頻器的方法，往往效果也不是那么理想。在這種情況下采用模糊控制方案，效果比較理想。下面簡(jiǎn)要介紹PID算法函數(shù)的實(shí)現(xiàn)以及PID控制整定方法：</p><p>　?。?）PID算法采用增量式，其算法格式如下 </p><p>　　e(k)

22、=SV-y(k)</p><p>　　u(k)=kc·[e(k)-e(k-1)]+kie(k)+kd·[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]</p><p>　　u(k)=u(k-1)+u(k)</p><p><b>　　――式中積分系數(shù)為</b></p><p><b>　　Ki=

23、</b></p><p><b>　　――式中微分系數(shù)為</b></p><p><b>　　Kd＝</b></p><p>　?。?） PID控制整定方法</p><p>　　它主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)直接在控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行，方法簡(jiǎn)單、易于掌握。</p><p>　?、?/p>

24、速度PID比例增益P對(duì)系統(tǒng)性能的影響：比例增益P設(shè)定V/F閉環(huán)控制時(shí)誤差值的增益，比例增益P加大，使系統(tǒng)的動(dòng)作靈敏，速度加快，P偏大，振蕩次數(shù)增多，調(diào)節(jié)時(shí)間加長(zhǎng)。當(dāng)P太大時(shí)，系統(tǒng)會(huì)趨于不穩(wěn)定、容易產(chǎn)生振蕩；若P太小，又會(huì)使系統(tǒng)動(dòng)作緩慢。</p><p>　　②速度PID積分時(shí)間I對(duì)系統(tǒng)性能的影響：積分環(huán)節(jié)I設(shè)定V/F閉環(huán)控制時(shí)PID動(dòng)作的相應(yīng)速度，以緩解因速度PID比例增益設(shè)定過(guò)大而引起的超調(diào)，通常使系統(tǒng)的穩(wěn)定性

25、下降。I偏大，對(duì)系統(tǒng)性能的影響減小。當(dāng)I合適時(shí)，過(guò)渡過(guò)程比較合適。</p><p>　?、鬯俣萈ID微分時(shí)間D對(duì)系統(tǒng)性能的影響：速度PID設(shè)定PID動(dòng)作的衰減作用，以緩解因速度PID積分時(shí)間設(shè)定過(guò)大的缺點(diǎn)。微分控制D可以改善動(dòng)態(tài)特性，當(dāng)D偏大或偏小時(shí)，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時(shí)間也較長(zhǎng)，只有D合適時(shí)，可以得到比較合適的過(guò)渡過(guò)程。</p><p>　　（3）系統(tǒng)參數(shù)的確定 該供水系統(tǒng)的用水量

26、變化較大，要求系統(tǒng)具有快速反應(yīng)能力及良好的穩(wěn)定性。因此在確定PID參數(shù)時(shí)要兼顧系統(tǒng)的穩(wěn)固性和靈敏度，P參數(shù)盡可能大，以保證系統(tǒng)有良好的穩(wěn)定性，在集中供水時(shí)保證系統(tǒng)壓力在設(shè)計(jì)要求的恒壓范圍內(nèi)；I、D參數(shù)的選取應(yīng)保證系統(tǒng)具有良好的靈敏度和抗干擾性。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)得出各參數(shù)的取值，P:60～80；I:10～15；D:1～3。變頻到工頻的切換采用時(shí)間原則，即水泵電機(jī)變頻工作到額定轉(zhuǎn)速后，撤銷變頻，自由減速一定時(shí)間，待轉(zhuǎn)速略有降低后立即投入工頻工作

27、。時(shí)間的長(zhǎng)短要使工頻接入時(shí)其啟動(dòng)電流在額定電流的150%內(nèi)，而且保證電機(jī)與變頻器連接的接觸器安全斷開。</p><p>　　1.2常見的壓力變送器</p><p>　?。?）遠(yuǎn)傳壓力表：其基本結(jié)構(gòu)是在壓力表的指針軸上附加了一個(gè)能夠帶動(dòng)電位器的滑動(dòng)觸點(diǎn)的裝置。因此，從電路器件的角度看，實(shí)際上是一個(gè)電阻值隨壓力而變的電位器。使用時(shí)，需另行設(shè)計(jì)電路，將壓力的大小轉(zhuǎn)換成電壓或電流信號(hào)。</p

28、><p>　　遠(yuǎn)傳壓力表的價(jià)格較低廉，但由于電位器的滑動(dòng)點(diǎn)總在一個(gè)地方摩擦，故壽命較短。</p><p>　　（2）壓力傳感器：其輸出信號(hào)是隨壓力而變的電壓或電流信號(hào)。當(dāng)距離較遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)取電流信號(hào)，以消除因線路電壓降引起的誤差。通常取4-20mA，以利區(qū)別零信號(hào)和無(wú)信號(hào)。該控制系統(tǒng)采用壓力傳感器作為壓力變送器。</p><p>　?。?）電接點(diǎn)壓力表：這是比較老式的一種，

29、在壓力的上限位和下限位都有電接點(diǎn)。這種壓力表比較直觀，為相當(dāng)一部分用戶所熟悉。</p><p><b>　　1.3方案論證</b></p><p>　　以往的供水利用閥門調(diào)節(jié)供水量，此種供水方案經(jīng)過(guò)多年的使用存在種種弊端，有如下問(wèn)題制約生產(chǎn)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行：</p><p>　　(1) 用戶的用水量隨季節(jié)、時(shí)間的變化而變化，使供水量難以控制；而

30、整個(gè)供水系統(tǒng)為能滿足最大供水量的要求，做出了較大的設(shè)計(jì)余量，這樣使得在用水量較低時(shí)浪費(fèi)了大量的電能。</p><p>　　(2) 操作人員頻繁增減泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)或者通過(guò)調(diào)節(jié)閥門來(lái)保持水量的平衡，這樣不但增加了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且難以保證供水壓力的恒定，影響了供水質(zhì)量。</p><p>　　(3) 頻繁開啟水泵增加了對(duì)點(diǎn)擊泵的機(jī)械沖擊，縮短了它們的檢修周期和使用壽命，增加了設(shè)備的檢修費(fèi)用，

31、尤其是當(dāng)大容量水泵啟動(dòng)時(shí)引起的電壓波動(dòng)會(huì)對(duì)其它設(shè)備運(yùn)行帶來(lái)不良影響。</p><p><b>　　1.4系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)分析</b></p><p>　　（1）恒壓供水技術(shù)因采用變頻器改變電動(dòng)機(jī)電源頻率，而達(dá)到調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速改變水泵出口壓力，比靠調(diào)節(jié)閥門的控制水泵出口壓力的方式，具有降低管道阻力大大減少截流損失的效能。通過(guò)調(diào)整頻率來(lái)改變泵的轉(zhuǎn)速，使泵處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能約

32、35%。 （2）由于變量泵工作在變頻工況，在其出口流量小于額定流量時(shí)泵轉(zhuǎn)速降低，減少了軸承的磨損和發(fā)熱，延長(zhǎng)泵和電動(dòng)機(jī)的機(jī)械使用壽命。</p><p>　　（3）因?qū)崿F(xiàn)恒壓自動(dòng)控制，不需要操作人員頻繁操作，降低了人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了人力。由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一般都降至額定轉(zhuǎn)速以下，水泵電機(jī)工作電流下降，電機(jī)溫升明顯下降，使泵及管路的磨損程度大大減少，維修工作量也大大減少。 （4）水泵電動(dòng)機(jī)采用軟啟動(dòng)

33、方式，按設(shè)定的加速度時(shí)間加速，避免電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流沖擊，對(duì)電網(wǎng)電壓造成波動(dòng)的影響，同時(shí)也避免了電動(dòng)機(jī)突然加速造成泵系統(tǒng)的喘振。</p><p>　　（5）由于變量泵工作在變頻工作狀態(tài)，在其運(yùn)行過(guò)程中其轉(zhuǎn)速是由外供水量決定的，故系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中可節(jié)約可觀的電能，其經(jīng)濟(jì)效益是十分明顯的。由于其節(jié)電效果明顯，所以系統(tǒng)具有收回投資快，而長(zhǎng)期收益，其產(chǎn)生的社會(huì)效益也是非常巨大。</p><p>　

34、?。?) 高可靠性是PLC最突出的特點(diǎn)之一。由于變頻器自身設(shè)置過(guò)流、過(guò)壓、欠壓保護(hù)，消除了電機(jī)因過(guò)載的現(xiàn)象，確保了安全生產(chǎn)。</p><p>　　圖1-1 自動(dòng)恒壓供水系統(tǒng)原理圖</p><p><b>　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1恒定供水變頻調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)</p><p><

35、b>　　1.變頻器的容量</b></p><p>　　一般地說(shuō)，當(dāng)有一臺(tái)變頻器控制一臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，只需使變頻器的配用電動(dòng)機(jī)容量與實(shí)際電動(dòng)機(jī)容量相符即可。當(dāng)一臺(tái)變頻器同時(shí)控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，原則上變頻器的配用電動(dòng)機(jī)容量應(yīng)等于兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的容量之和。但如在高峰負(fù)載時(shí)的用水量比兩臺(tái)水泵全速供水的供水量相差很多時(shí)，可考慮適當(dāng)減小變頻器的容量，但應(yīng)注意留有足夠的裕量。</p><p>&

36、lt;b>　　2.電動(dòng)機(jī)的熱保護(hù)</b></p><p>　　雖然水泵在低速運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的工作電流較小。但是，當(dāng)用戶的用水量變化頻繁時(shí)，電動(dòng)機(jī)將處于頻繁的升速、降速狀態(tài)，而升速、降速的電流可能略超過(guò)電動(dòng)機(jī)的額定電流，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)過(guò)熱。因此，電動(dòng)機(jī)的熱保護(hù)是必需的。對(duì)于這種由于頻繁地升速、降速而累積起來(lái)的溫升，變頻器內(nèi)部的電子熱保護(hù)功能是難以起到保護(hù)作用的，所以，應(yīng)采用熱繼電器來(lái)進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的熱保護(hù)

37、。</p><p><b>　　3.主要的功能預(yù)制</b></p><p>　?。?）最高頻率：應(yīng)以電動(dòng)機(jī)的額定頻率為變頻器的最高工作頻率。</p><p>　?。?）升速、降速時(shí)間：在采用PID調(diào)節(jié)器的情況下，升速、降速時(shí)間應(yīng)盡量設(shè)定得短一些，以免影響由PID調(diào)節(jié)器決定的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程。如變頻器本身具有PID調(diào)節(jié)功能，只要在預(yù)置時(shí)設(shè)定PID功能

38、有效，則所設(shè)定的升速和降速時(shí)間將自動(dòng)實(shí)效。</p><p><b>　　4.系統(tǒng)主要特點(diǎn)</b></p><p>　　該恒壓供水系統(tǒng)各部分的主要特點(diǎn)與功能：</p><p>　?。?）操作臺(tái)：實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)操作控制及參數(shù)的設(shè)定與顯示，該系統(tǒng)的操作臺(tái)為電控柜。</p><p>　?。?）可編程序控制器：完成供水網(wǎng)的壓力信號(hào)和操作

39、控制信號(hào)的輸入，以及PLC的控制輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)一臺(tái)變頻器的調(diào)速控制。</p><p>　?。?）變頻器：具有手動(dòng)和自動(dòng)調(diào)速功能。</p><p>　?。?）切換裝置：由繼電器、接觸器、開關(guān)等組成，實(shí)現(xiàn)1臺(tái)變頻器控制3臺(tái)泵機(jī)的切換，以及在變頻器故障時(shí)，旁路泵機(jī)到工頻運(yùn)行。</p><p>　　該控制系統(tǒng)控制方案既不屬于“所有的水泵僅配一臺(tái)變頻器”的方案，又不屬于“每臺(tái)水

40、泵配一臺(tái)變頻器”的方案，是一種混合型方案。</p><p><b>　　5.系統(tǒng)硬件配置</b></p><p>　　目前市場(chǎng)上銷售的PLC、變頻器、軟啟動(dòng)器品類繁多、價(jià)格迥異，出于經(jīng)濟(jì)原因以及運(yùn)行維護(hù)等方面的原因，經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)查特選用西門子S7-200 CPU226型可編程控制器以及一塊8路數(shù)字量輸入擴(kuò)展模塊EM221，臺(tái)達(dá)VFD075M23A變頻器?？刂葡到y(tǒng)的I/O

41、點(diǎn)及地址分配如下表2.1和2.2所示： </p><p>　　表2-1輸入點(diǎn)代碼和地址編號(hào)</p><p>　　表2-2輸出點(diǎn)代碼和地址編號(hào) </p><p>　　2.2電氣控制系統(tǒng)原理圖</p><p>　　電氣控制系統(tǒng)原理圖主要包括主電路圖、控制電路圖及變頻器外圍接線圖。</p><p><b>　　1

42、. 主電路圖</b></p><p>　　圖2-1 主回路電氣原理圖</p><p><b>　　2. 控制電路圖</b></p><p>　　如圖2-2所示為電控系統(tǒng)控制回路?？刂品绞椒肿詣?dòng)和手動(dòng)兩種方式，由SA1進(jìn)行切換，水位控制也分自動(dòng)和手動(dòng)兩種控制方式，由SA2進(jìn)行切換。每臺(tái)水泵均有兩種運(yùn)行方式，由LW進(jìn)行切換。Q1.0接

43、變頻器啟動(dòng)輸入端子，M0、M3、M4、M5分別為變頻器的多段速運(yùn)行輸入端子。</p><p>　　圖2-2 控制回路原理圖</p><p>　　3. 變頻器外圍接線圖</p><p>　　圖2-3為變頻器外圍接線圖，其中BFB為無(wú)熔絲斷路器，目的是防止啟動(dòng)電流過(guò)大損壞變頻器，也可以裝設(shè)漏電斷路器。M0、M3、M4、M5分別接PLC的Q1.1、Q1.2、Q1.3、Q

44、1.4的輸出端子。20mA的電流表作為模擬電流輸入的指示，蜂鳴器作為變頻器故障指示。圖中的E接地的目的是避免高壓突破沖擊以及噪聲干擾。對(duì)于供水這樣頻繁啟動(dòng)的場(chǎng)合必須加裝制動(dòng)電阻。</p><p>　　圖2-3 變頻器外圍接線圖</p><p>　　2.3 系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介</p><p>　　該恒壓供水控制系統(tǒng)采用1臺(tái)變頻器控制3臺(tái)離心式水泵的方式，即只有一臺(tái)水泵在

45、變頻運(yùn)行，其它2臺(tái)做工頻運(yùn)行，其二次供水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示 ：</p><p>　　圖2-4 二次供水系統(tǒng)</p><p>　　在供水系統(tǒng)中水泵運(yùn)行和蓄水池水位均由電控柜進(jìn)行控制，該系統(tǒng)采用變頻器、可編程序控制器以及水壓傳感器、水位傳感器和智能型數(shù)字顯示控制儀表等器件，運(yùn)行狀態(tài)指示清晰，操作方便，不但供水壓力穩(wěn)定而且可以節(jié)約電能，降低運(yùn)行費(fèi)用。電控柜外部接線圖如圖2-5所示。 </p

46、><p>　　圖2-5 電控柜外部接線圖</p><p>　　該系統(tǒng)具有“手動(dòng)”、“自動(dòng)”、“消防”等三種供水方式，儲(chǔ)水池水位也能有效控制，電控系統(tǒng)的工作原理及其操作方法扼要敘述如下：</p><p><b>　　（1）水泵運(yùn)行控制</b></p><p>　　水泵運(yùn)行方式設(shè)置通過(guò)三只萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開關(guān)LW1-3（見圖2-1）選

47、擇水泵工作方式，將其分別設(shè)定為“變頻”、“備用”、“工頻”三個(gè)檔位之一。就整體而言，變頻、工頻、備用這三種不同狀態(tài)只能分別設(shè)置一臺(tái)水泵，如果有兩臺(tái)以上的水泵選擇了同一種工作狀態(tài)，則控制柜上方“系統(tǒng)運(yùn)行”黃色指示燈HL0閃亮，系統(tǒng)無(wú)法投入運(yùn)行，提示值班人員應(yīng)調(diào)整設(shè)置，如設(shè)置正確則HL0常亮，表明控制系統(tǒng)可以正常工作。</p><p>　?。?）手動(dòng)控制方式 </p><p>　　將“運(yùn)行方

48、式”選擇開關(guān)SA1置于“手動(dòng)”檔位，其上方黃色指示燈亮，值班人員操作三臺(tái)水泵的“起動(dòng)”（綠色）或者“停止”（紅色）按鈕，便可直接控制水泵的運(yùn)行狀態(tài)，非常方便。水泵由變頻電源供電時(shí)，相應(yīng)的藍(lán)色指示燈亮，水泵由工頻電源供電，相應(yīng)的白色指示燈亮，備用泵不參加運(yùn)行。</p><p>　　（3）自動(dòng)控制方式 </p><p>　　將“運(yùn)行方式”選擇開關(guān)SA1置于“自動(dòng)”檔位，上方藍(lán)色指示燈亮。控制

49、柜上裝有壓力數(shù)字顯示控制儀WP，其壓力上限、下限已預(yù)先設(shè)定，面板上還有一只電壓表，用表指示變頻器輸出頻率，這只電壓表滿刻度時(shí)的頻率為50Hz。</p><p>　　值班人員按下上面的綠色按鈕SB1，首先是變頻泵啟動(dòng)運(yùn)行，由于這臺(tái)水泵是由變頻器供電的，當(dāng)用水量增加時(shí)，供水壓力將上升，通過(guò)變頻器內(nèi)部的PID調(diào)節(jié)器的作用，使變頻器輸出頻率上升，水泵轉(zhuǎn)速自動(dòng)提高以維持水壓恒定；反之，當(dāng)用水量減小時(shí)，水泵轉(zhuǎn)速又會(huì)自動(dòng)降低，

50、水壓不會(huì)下降，水壓的給定值通過(guò)多圈電位器VR（見圖2-3）調(diào)節(jié)。當(dāng)用水量增加時(shí)變頻器已達(dá)到其設(shè)定的最高輸出頻率（50Hz）,供水壓力降至下限且維持一定的時(shí)間，工頻泵會(huì)自動(dòng)投入運(yùn)行；當(dāng)用水量顯著增加時(shí)，供水壓力再次降至下限時(shí)，則備用泵也回投入運(yùn)行。當(dāng)用水量逐步減少時(shí)，供水壓力升高至上限，則備用泵、工頻泵便依次退出運(yùn)行，由變頻泵維持正常供水。</p><p>　　綜上所述，采用自動(dòng)運(yùn)行方式時(shí)，供水壓力將在設(shè)定的上限、

51、下限之間波動(dòng)，變頻泵連續(xù)運(yùn)行，工頻泵、備用泵則在用水高峰期參加運(yùn)行，不須值班人員管理。 </p><p>　　按下紅色按鈕SB2（見圖2-2），全部水泵均停止運(yùn)行。</p><p>　?。?）水泵退出運(yùn)行 </p><p>　　當(dāng)某臺(tái)水泵需要進(jìn)行檢修不能使用時(shí)，應(yīng)將其置于“備用”狀態(tài)，打開柜門將其供電開關(guān)（QF1-3之一）斷開，這臺(tái)水泵的電源就被完全切斷。還要補(bǔ)充

52、說(shuō)明的時(shí)，QF1-3開關(guān)具有保護(hù)功能，當(dāng)水泵的電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)可以自動(dòng)跳閘，將電路斷開。</p><p><b>　?。?）消防供水 </b></p><p>　　按下電控柜門上的紅色“消防”蘑菇形自鎖按鈕SB3后，紅色消防指示燈HL12亮，變頻泵、工頻泵、備用泵均投入運(yùn)行，不受SA1檔位和水壓高低的限制，直接再次旋動(dòng)“消防”按鈕，解除自鎖狀態(tài)為止，HL12燈滅，供

53、水系統(tǒng)恢復(fù)正常的運(yùn)行狀態(tài)。</p><p>　?。?）水泵全部停止時(shí)的供水 </p><p>　　通常情況下深夜時(shí)段用水量很小，而此時(shí)城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)的壓力較小，在這種情況下可以將水泵全部停止，公共供水管道通過(guò)另一只管道的逆止閥接通該小區(qū)供水總管直接供水，當(dāng)控制柜遇到突然停電時(shí)也時(shí)如此，對(duì)提高小區(qū)供水可靠性有所幫助。</p><p>　?。?）儲(chǔ)水池水位控制</

54、p><p>　?、偈謩?dòng)操作 將閥門工作方式“選擇開關(guān)SA2置于”“手動(dòng)”檔位，上方黃色指示燈亮，繼電器KA1得電吸合，進(jìn)水電磁閥V開啟，下方綠色指示燈HL18亮，在水位光柱顯示儀WH上可以看到水位變化情況，當(dāng)水位已達(dá)到上限位置時(shí)，應(yīng)該SA2置于中間位，進(jìn)水電磁閥V關(guān)閉，綠色指示燈滅，避免儲(chǔ)水池溢流，浪費(fèi)資源。</p><p>　?、谧詣?dòng)補(bǔ)水 將SA2置于“自動(dòng)”檔位，上方藍(lán)色指示燈亮。當(dāng)儲(chǔ)

55、水池水位下降到“下限”位置時(shí)，繼電器KA1吸合，電磁閥V便會(huì)自動(dòng)開起浸水，下方綠色指示燈HL18亮；當(dāng)水位上升到“上限”位置時(shí)，KA1斷電，電磁閥自動(dòng)關(guān)閉停止，因此儲(chǔ)水池水位將在下限與上限之間變化，總有合理的儲(chǔ)備以保證供水和消防的需要。光柱數(shù)字顯示控制儀直接顯示水位變化情況，光柱高低與水位成正比，十分形象直觀一目了然。</p><p>　　在特殊情況下（例如公共供水管網(wǎng)停水）儲(chǔ)水池水位下降到低于“下下限”位置時(shí)，

56、水泵全部停止運(yùn)行，防止水泵受到損傷。</p><p><b>　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本程序分為三部分：主程序﹑子程序和中斷程序邏輯運(yùn)算及報(bào)警處理等放在主程序。系統(tǒng)初始化的一些工作放在子程序中完成，這樣可節(jié)省掃描時(shí)間。</p><p>　　3.1 系統(tǒng)的PID設(shè)定</p><p>　　本程序利用

57、定時(shí)器中斷功能實(shí)現(xiàn)PID控制的定時(shí)采樣及輸出控制。生活供水時(shí)系統(tǒng)設(shè)定值為70%,消防供水時(shí)系統(tǒng)設(shè)定值為90%。在本系統(tǒng)中,只是用比例(P)和積分(I)控制,其回路增益和時(shí)間常數(shù)可以通過(guò)工程計(jì)算初步確定,但還需要進(jìn)一步調(diào)整以達(dá)到最優(yōu)控制效果。初步確定的增益和時(shí)間常數(shù)為：</p><p>　　增益 Kc=0.25; 采樣時(shí)間 TS=0.2 s; 積分時(shí)間 Ti=30 min</p><

58、;p>　　3.2 所用PLC元器件 </p><p>　　程序中使用的PLC元器件及功能如表3-1所示。</p><p>　　表3-1 程序中使用的PLC元器件及功能</p><p><b>　　3.3 程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　恒壓供水系統(tǒng)的梯形圖程序和語(yǔ)句表及程序注釋如圖3-2所示。對(duì)該程序

59、有幾點(diǎn)說(shuō)明：</p><p>　　因?yàn)槌绦蜉^長(zhǎng)，所以讀圖時(shí)請(qǐng)按網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的順序進(jìn)行；</p><p>　　本程序的邏輯控制設(shè)計(jì)針對(duì)的是較少泵數(shù)的供水系統(tǒng)；</p><p>　　本程序不是最優(yōu)設(shè)計(jì)。</p><p>　　圖3-2 PLC工作流程圖</p><p><b>　　主程序設(shè)計(jì)</b><

60、;/p><p>　　該系統(tǒng)具有手動(dòng)和自動(dòng)兩種運(yùn)行方式，手動(dòng)方式只在系統(tǒng)出現(xiàn)故障和調(diào)試時(shí)使用。選擇自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，開始啟動(dòng)水泵，如果滿足要求，則1#泵變頻交流接觸器吸合，電機(jī)和變頻器連通，同時(shí)打開1#泵的電磁閥，通過(guò)檢測(cè)壓力的大小，PLC經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算，此時(shí)變頻器的輸出頻率從0Hz開始上升，如果實(shí)際壓力太小，調(diào)整1#泵電機(jī)頻率，當(dāng)頻率調(diào)整到50Hz，供水壓力仍不足以使△p=0，則該臺(tái)變頻泵切換為工頻，如果壓力繼續(xù)不夠，則將

61、1#泵切換到工頻，再啟動(dòng)2#泵，依次類推，直到出水壓力達(dá)到設(shè)定壓力。如果實(shí)際壓力過(guò)大，逐漸降低本臺(tái)水泵電機(jī)頻率，如果頻率降低到5Hz仍不足以使壓力差△p=0，則關(guān)閉上次轉(zhuǎn)換成工頻的水泵，再進(jìn)行調(diào)整，這樣每臺(tái)水泵都在工頻和變頻之間切換，做到先開先停，后開后停。</p><p>　　2.初始化子程序設(shè)計(jì)</p><p>　　在系統(tǒng)開始工作的時(shí)候，先要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，即在開始啟動(dòng)的時(shí)候，先

62、對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)部分的當(dāng)前工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，如出錯(cuò)則報(bào)警，接著對(duì)模擬量(管網(wǎng)壓力、液位等)數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)表進(jìn)行初始化處理，賦予一定的初值。</p><p>　　3.PID中斷程序設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)中，PID調(diào)節(jié)子程序設(shè)計(jì)是取得恒壓供水較好效果的關(guān)鍵。PID控制是一種負(fù)反饋控制，它所組成的控制系統(tǒng)由PID控制器和被控對(duì)象組成，具有一般閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，通過(guò)負(fù)反饋?zhàn)饔檬贡豢叵到y(tǒng)

63、趨于穩(wěn)定。PLC將實(shí)際壓力與水壓設(shè)定值比較后經(jīng)內(nèi)部PID運(yùn)算，得出控制量，由PLC輸出PWM信號(hào)，再經(jīng)低通濾波，后作為變頻器所需的控制電壓改變泵電機(jī)轉(zhuǎn)速，最終調(diào)節(jié)管網(wǎng)壓力。PID閉環(huán)反饋控制原理如圖3-3：</p><p>　　圖3-3 PID閉環(huán)反饋控制原理</p><p>　　在S7—200 PLC中，編程軟件提供了PID指令向?qū)В笇?dǎo)使用者定義一個(gè)閉環(huán)控制過(guò)程的PID算法，該算法程

64、序由編程軟件自動(dòng)插人到主程序中。在PID子調(diào)用程序中，PID的組用戶通過(guò)在PID指令向?qū)е兄付≒ID回路參數(shù)表(Table)中的各項(xiàng)參數(shù)，然后執(zhí)行相關(guān)的指令即可使PID控制。</p><p>　　4 系統(tǒng)抗干擾措施</p><p>　　4.1 系統(tǒng)硬件抗干擾措施</p><p><b>　　1 干擾來(lái)源</b></p><

65、p>　　變頻器內(nèi)部含有整流電路，眾說(shuō)周知整流電路是高次諧波源，所以系統(tǒng)就不可避免的產(chǎn)生高次諧波，通常變頻器的整流電路是由三相整流橋組成。根據(jù)高次諧波的級(jí)數(shù)理論，n=p·k+1(p=脈沖數(shù)，k=1，2，3……)，通用變頻器中三相整流器產(chǎn)生5次，7次，9次，11次，13次，……，高次諧波。 圖4-1為變頻器內(nèi)部的整流電路。該電路由三部分組成：PWM變換電路，中間直流電路，逆變器。</p><p>　　

66、圖4-1 變頻器整流電路</p><p><b>　　2 危害</b></p><p>　　諧波夾雜在基波當(dāng)中，對(duì)電氣設(shè)備的危害是十分嚴(yán)重的。諧波電流通過(guò)變壓器，可以使變壓器鐵心損耗明顯增加；諧波電流通過(guò)水泵電機(jī)，不僅會(huì)使電機(jī)的鐵心損耗增加，而且會(huì)使電機(jī)的轉(zhuǎn)子發(fā)生振動(dòng)現(xiàn)象，影響正常供水；諧波還可以使感應(yīng)式電能表計(jì)量不正確，會(huì)給自來(lái)水廠造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。</

67、p><p><b>　　3 抑制</b></p><p>　　由于諧波的危害很大，所以在供水系統(tǒng)中必須采取一定的措施最大限度的消除諧波，對(duì)于變頻器的諧波抑制技術(shù)，有以下幾種：</p><p>　　（1）高功率因數(shù)變換器：變頻器自身完成諧波抑制。</p><p>　?。?）AC電抗器：在變頻器電源測(cè)安裝AC電抗器，增加阻抗，抑

68、制諧波。</p><p>　　（3）DC電抗器：在變頻器的中間直流電路中安裝DC電抗器，增加阻抗，抑制諧波。如圖4-1中間的濾波電感。</p><p>　?。?）AC電抗器和DC電抗器：在電源側(cè)安裝AC電抗器，并且在中間直流電路中安裝DC電抗器，增加阻抗，抑制諧波。</p><p>　　該恒壓供水系統(tǒng)采用第三種諧波抑制錯(cuò)失，加裝抑制裝置后的電路圖如圖4-2所示。&l

69、t;/p><p>　　圖4-2 加裝抑制裝置后的電路</p><p>　　在供水系統(tǒng)中的干擾除了諧波，還有噪聲。變頻器產(chǎn)生的噪聲概略劃分為：變頻器來(lái)的直接輻射噪聲、變頻器主電路連接電線噪聲、電磁感應(yīng)噪聲、靠近主電路電線周圍設(shè)備的信號(hào)線靜電感應(yīng)噪聲以及通過(guò)電源回路傳播的噪聲。在圖4-3中接地的目的就是為了衰減噪聲，另外還可以在變頻器的電源側(cè)加裝噪聲濾波器，圖4-3為加裝噪聲濾波器的電路圖。&l

70、t;/p><p>　　圖4-3 加裝噪聲濾波器后的部分電路</p><p>　　4.2系統(tǒng)軟件抗干擾措施</p><p>　　軟件干擾主要是來(lái)自壓力變送器和水位傳感器傳來(lái)的信號(hào)持續(xù)的時(shí)間，例如壓力上限只維持1秒的時(shí)間，這時(shí)如果采取增加電機(jī)勢(shì)必會(huì)增加不必要的麻煩，為此可以采用定時(shí)器延時(shí)一定的時(shí)間進(jìn)行監(jiān)控，這樣就給系統(tǒng)留有一定的動(dòng)作時(shí)間，</p><p

71、><b>　　5 總結(jié)與展望</b></p><p>　　該恒壓控制系統(tǒng)具有控制水泵出口總管壓力恒定的供水功能，系統(tǒng)通過(guò)安裝在出水管道上的壓力傳感器，實(shí)時(shí)將非電量的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，輸入可編程控制器的輸入模塊，經(jīng)CPU運(yùn)算處理后與設(shè)定的信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，得出最佳的運(yùn)行工況參數(shù)，有系統(tǒng)的輸出模塊輸出邏輯控制指令和變頻器的頻率設(shè)定值，控制泵站的投運(yùn)臺(tái)數(shù)及變量的運(yùn)行工況。</p&g

72、t;<p>　　5.1系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn) </p><p>　　1軟起、軟停 ：由于系統(tǒng)采用變頻調(diào)速，可以通過(guò)設(shè)置變頻器的參數(shù)來(lái)設(shè)定電機(jī)到達(dá)最高頻率的時(shí)間和和變頻器運(yùn)行頻率降至0的時(shí)間（臺(tái)達(dá)變頻器可以通過(guò)設(shè)定P03，P147， P14，P111，P10，P11或者P12，P13）。較之以往的啟動(dòng)和制動(dòng)方式具有方便快捷，降低損耗，節(jié)約成本的特點(diǎn)。</p><p>　　2 多段速運(yùn)行

73、：通過(guò)變頻器的參數(shù)設(shè)置（臺(tái)達(dá)變頻器可以通過(guò)設(shè)P40,P41,P42, P17,P18,P19,P20,P21,P22,P23)可以實(shí)現(xiàn)多段速運(yùn)行，多段速運(yùn)行使供水系統(tǒng)能夠?qū)毫Φ淖儞Q做出更加靈敏的反映，可以更好的滿足用水需求，大大節(jié)約了水資源和經(jīng)濟(jì)成本。</p><p>　　3 節(jié)能 ：由于采用變頻調(diào)速，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速根據(jù)需要確定相應(yīng)轉(zhuǎn)速，從而節(jié)約了大量電能，降低了成本損耗，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。</p&

74、gt;<p>　　4 “休眠功能”：系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到用戶用水量減小或不用水（如夜晚）的情況，這時(shí)為了節(jié)約水資源，該系統(tǒng)可以通過(guò)設(shè)置變頻器的相應(yīng)參數(shù)（臺(tái)達(dá)變頻器通過(guò)設(shè)置P136,P137,P138),當(dāng)變頻器的輸出頻率低于設(shè)定的休眠頻率時(shí)，變頻器會(huì)自動(dòng)停止，即所謂的“休眠”；當(dāng)變頻器的輸出頻率高于蘇醒頻率時(shí)，變頻器又會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，同樣達(dá)到節(jié)約能源的目的。</p><p>　　5 通訊功能：該系統(tǒng)具有

75、與計(jì)算機(jī)的通訊功能，PLC變頻器均有RS485接口，計(jì)算機(jī)可以與一臺(tái)或多臺(tái)系統(tǒng)通訊，并且通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)供水系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化控制，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：電流、電壓、頻率、轉(zhuǎn)速、壓力等也可以控制變頻器的各項(xiàng)參數(shù)，從而為供水系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化控制提供極大的便利。</p><p><b>　　5.2 系統(tǒng)改進(jìn) </b></p><p>　　1 抗干擾能力差：由于外界各種各樣的影響，傳感器傳輸

76、給PLC的模擬電流信號(hào)（4-20mA）中難免有干擾信號(hào)，有時(shí)會(huì)很大，從而影響恒壓控制的精確性。為此可以考慮采用智能儀器來(lái)代替壓力傳感器，因?yàn)橹悄軆x器不僅能提高壓力信號(hào)的測(cè)量精確度，而且采用數(shù)字濾波，使系統(tǒng)可以獲得更高質(zhì)量的壓力反饋信號(hào)，使恒壓控制更加精確。</p><p>　　2 軟件改進(jìn)：在實(shí)際運(yùn)行中，3臺(tái)水泵的工作情況相當(dāng)復(fù)雜，相應(yīng)的控制程序也很復(fù)雜。例如：添加電機(jī)的情況就有六種：1＃－2＃、1＃－3＃、2＃

77、－1＃、2＃－3＃、3＃－1＃、3＃－2＃。該系統(tǒng)的程序包含啟動(dòng)和運(yùn)行以及電機(jī)切除子程序，所以程序也應(yīng)該相應(yīng)改變，由于本人的編程水平有限，改控制程序尚待改進(jìn)。 總而言之，該恒壓控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了恒壓控制、變頻調(diào)速以及節(jié)能的目的，達(dá)到了預(yù)期的目的，相信通過(guò)改進(jìn)本控制系統(tǒng)會(huì)更加優(yōu)越。</p><p><b>　　5.3 前景與展望</b></p><p>　　新型供水方式與過(guò)

78、去的水塔或高位水箱以及氣壓供水方式相比，不論是設(shè)備的投資，運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、自動(dòng)化程度等方面都具有無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，而且具有顯著的節(jié)能效果。恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)的這些優(yōu)越性，引起國(guó)內(nèi)幾乎所有供水設(shè)備廠家的高度重視，并不斷投入開發(fā)、生產(chǎn)這一高新技術(shù)產(chǎn)品。 目前該產(chǎn)品正向著高可靠性、全數(shù)字化微機(jī)控制，多品種系列化的方向發(fā)展。追求高度智能化，系列標(biāo)準(zhǔn)化是未來(lái)供水設(shè)備適應(yīng)城鎮(zhèn)建設(shè)成片開發(fā)智能樓宇、網(wǎng)絡(luò)供水調(diào)度和整體規(guī)劃要

79、求的必然趨勢(shì)。在短短的幾年內(nèi)，調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)經(jīng)歷了一個(gè)逐步完善的發(fā)展過(guò)程，早期的單泵調(diào)速恒壓系統(tǒng)逐漸為多泵系統(tǒng)所代替。雖然單泵產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易可靠，但由于單泵電機(jī)深度調(diào)速造成水泵、電機(jī)運(yùn)行效率低，而多泵型產(chǎn)品投資更為節(jié)省，運(yùn)行效率高，被實(shí)際證明是最優(yōu)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 21世紀(jì)，PLC會(huì)有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)

80、模上看，會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)</p><p>　　據(jù)有關(guān)資料表明,我國(guó)變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)取得了相當(dāng)大的成績(jī),每年有數(shù)十億元的銷售額,說(shuō)明我國(guó)的變頻器應(yīng)用已非常廣泛.從簡(jiǎn)單的手動(dòng)控制到基于RS一485網(wǎng)絡(luò)的多機(jī)控制,與計(jì)算機(jī)和PLC聯(lián)網(wǎng)組成復(fù)雜的控制系統(tǒng).在大型綜合自動(dòng)化系統(tǒng),先進(jìn)控制與優(yōu)化技術(shù),大型成套專用系統(tǒng),如連鑄連軋生產(chǎn)線、高速造

81、紙生產(chǎn)線、電纜光纖生產(chǎn)線、化纖生產(chǎn)線、建材生產(chǎn)線等,變頻器的作用是電氣傳動(dòng)控制,其控制的復(fù)雜性、控制精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)都有很高的要求,已經(jīng)完全取代了直流調(diào)速技術(shù).近年來(lái),變頻器在功能上,利用先進(jìn)的控制理論,開發(fā)出了諸如卷取、提升、主從等控制功能,使應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)成更加方便和容易,使變頻器的應(yīng)用技術(shù)提高到一個(gè)新的水平. </p><p><b>　　致 謝</b></p><

82、p>　　本論文能夠順利的完成，我首先得感謝我的導(dǎo)師***老師，從論文的選題到最后課題的完成，***老師都給予了大力的幫助，*老師不但一直在幫我把握大局方向，而且在細(xì)節(jié)方面也給以了詳細(xì)的指導(dǎo)，并且自始自終對(duì)課題和論文的進(jìn)展給予了各方面實(shí)際的支持。*老師在現(xiàn)場(chǎng)孜孜不倦的工作態(tài)度，以及對(duì)學(xué)生誨人不倦、循循善誘的方法都給我留下了深刻的印象，這一切將使我終身收益匪淺，是我生命里寶貴的財(cái)富，在此向xx老師表示衷心的感謝。</p>

83、<p>　　做畢業(yè)設(shè)計(jì)是全面運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)、基本技能，實(shí)踐問(wèn)題進(jìn)行設(shè)計(jì)的綜合性訓(xùn)練，更是對(duì)幾年大學(xué)生活的綜合考評(píng)。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步培養(yǎng)和提高了運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力和創(chuàng)新精神，鍛煉了自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立工作和團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力，增強(qiáng)了工程意識(shí)觀念，端正了學(xué)習(xí)態(tài)度，樹立了嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是和刻苦鉆研的工作作風(fēng)，為我能夠更好地適應(yīng)工作需要進(jìn)一步奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。</p><p>　　兩年的學(xué)習(xí)

84、生涯中有很多人和事都是值得記憶和銘刻的，因?yàn)橛辛诉@些，我學(xué)業(yè)才得以順利的完成。我非常感謝學(xué)校的老師們，他們教會(huì)了我許多知識(shí)，并給我提供了大量的鍛煉機(jī)會(huì)和動(dòng)手能力的操作。</p><p>　　在論文完成的過(guò)程中，和同學(xué)們討論了很多設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題，從中也學(xué)得了很多知識(shí)，在此，向幫助我的同學(xué)表示感謝。</p><p>　　由于我的專業(yè)知識(shí)有限，在論文中難免有些不太完美的地方，希望大家能夠諒解！&

85、lt;/p><p>　　為此，我衷心地感謝母校，感謝母校的恩師們對(duì)我這些年來(lái)的辛勤培養(yǎng)和精心教導(dǎo)，你們不僅教會(huì)了我專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能，還教會(huì)了我做人的道理和處事的方法，在此向老師們道一聲謝謝，感謝你們對(duì)我的栽培，指導(dǎo)和支持，特別感謝王素玲老師，在您殷切指導(dǎo)、大力支持和幫助下，才使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)得以順利完成，在此表示忠心的感謝。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b>&

86、lt;/p><p>　　[1] 曾毅 王效良 .變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與維護(hù).山東科學(xué)技術(shù)出版社，2002</p><p>　　[2] 常曉玲.電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器.北京機(jī)械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[3] 田效伍.交流調(diào)速系統(tǒng)與變頻器應(yīng)用. 北京機(jī)械工業(yè)出版社，2007</p><p>　　[4] 周志敏

87、.變頻電源實(shí)用技術(shù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用.中國(guó)電力出版社，2001</p><p>　　[5] 易泓可.電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與范例.北京機(jī)械工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[6] 范永勝.電氣控制與PLC應(yīng)用. 中國(guó)電力出版社，2004</p><p>　　[7] 李桂和.電器及其控制.重慶大學(xué)出版社，1993</p><p>　　

88、[8] 張永和.繼電器邏輯控制設(shè)計(jì).天津科學(xué)技術(shù)出版社，1981</p><p>　　[9] 鄭萍.現(xiàn)代電氣控制技術(shù). 重慶大學(xué)出版社，2001</p><p>　　[10] 張燕賓.變頻調(diào)速應(yīng)用實(shí)踐. 北京機(jī)械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　[11] 王庭有.可編程控制器原理及應(yīng)用.國(guó)防工業(yè)出版社，2005</p><p&

89、gt;　　[12] 于慶廣.PLC應(yīng)用開發(fā)技術(shù)與工程實(shí)踐.人民郵電出版社，2005</p><p>　　[13] 張萬(wàn)忠 劉明芹.電器與PLC控制技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社，2007</p><p>　　[14] 胡學(xué)林. 可編程控制器教程.電子工業(yè)出版社，2003</p><p>　　[15] 馮垛生. 變頻器實(shí)用指南.人民郵電出版社，2006</p>

90、;<p>　　[16] 洪乃剛.電力電子和電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)的MATLAB仿真. 機(jī)械工業(yè)出版社，2006</p><p><b>　　附錄 控制程序清單</b></p><p><b>　?。╝）主程序</b></p><p>　　圖1-1 恒壓供水系統(tǒng)梯形圖程序</p><p>

91、<b>　　主程序</b></p><p>　　圖1-1 恒壓供水系統(tǒng)梯形圖程序（續(xù)）</p><p><b>　?。╝）主程序</b></p><p>　　圖1-1 恒壓供水系統(tǒng)梯形圖程序（續(xù)）</p><p><b>　?。╝）主程序</b></p>&l

92、t;p>　　圖1-1 恒壓供水系統(tǒng)梯形圖程序（續(xù)）</p><p><b>　?。╝）主程序</b></p><p>　　圖1-1 恒壓供水系統(tǒng)梯形圖程序（續(xù)）</p><p><b>　?。╞） 子程序</b></p><p>　　圖1-1 恒壓供水系統(tǒng)梯形圖程序（續(xù)）</p&g