基于變頻恒壓供水的畢業(yè)設(shè)計

1、<p>　　編號 </p><p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　二〇一四年十一月</b></p><p>　題 目基于PLC的恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　摘 要</b></p>&

2、lt;p>　　隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人們對供水質(zhì)量和供水系統(tǒng)可靠性的要求不斷提高，再加上目前能源緊缺，利用先進的自動化技術(shù)、控制技術(shù)以及通訊技術(shù)，設(shè)計高性能、高節(jié)能、能適應(yīng)不同領(lǐng)域的恒壓供水系統(tǒng)成為必然趨勢。</p><p>　　在城市建筑逐步向高層化發(fā)展的今天，生活用水、消防用水等對供水配套裝置提出了更高的要求。變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備采用國際上成熟的變頻調(diào)速技術(shù)，具有水壓穩(wěn)定、維護方便、運行費用低、節(jié)能等

3、優(yōu)點。</p><p>　　本設(shè)計是針對居民生活用水和消防用水而設(shè)計的恒壓供水變頻調(diào)速系統(tǒng)。本系統(tǒng)以PLC為控制核心，結(jié)合變頻調(diào)速技術(shù)、PID控制技術(shù)設(shè)計，將壓力傳感器采集的信號作為PLC的控制信號，由PLC完成PID的算法，將PID的輸出作為變頻器的頻率控制信號，達到恒壓供水的目的。本系統(tǒng)的電動機泵組由三臺水泵并聯(lián)而成，由變頻器或工頻電網(wǎng)供電，根據(jù)供水系統(tǒng)出口水壓和流量來控制變頻器電動機泵組之間的切換及速度，使

4、系統(tǒng)運行在最合理的狀態(tài)，保證按需供水。運行結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有壓力穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠等優(yōu)點。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC 變頻器 恒壓供水 控制系統(tǒng)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the rapid development of social economy, peop

5、le's requirements on the quality and reliability of water supply system continues to improve, coupled with the current severe energy shortage, the use of automation technology, control technology and communication te

6、chnology, advanced design, high performance, high energy saving, can adapt to different field of constant pressure water supply system has become an inevitable trend.</p><p>　　In the city building gradually

7、to the high level of development today, the living water, fire water etc. to put forward higher requirements for water supply supporting device. Variable frequency speed constant pressure water supply equipment using the

8、 mature of variable frequency speed regulation technology on international, with advantages of stable water pressure, convenient maintenance, low operating cost, energy saving etc..</p><p>　　The design of fr

9、equency control constant pressure water supply system is designed for the residents living water and fire water. This system takes PLC as the control core, combined with the technical design of PID control technology of

10、frequency control, signal acquisition, the pressure sensor as the PLC control signal, PID algorithm is completed by the PLC, the PID output as the frequency converter control signal, constant pressure water supply to ach

11、ieve the purpose of. Motor pump set of the s</p><p>　　Keywords: PLC Transducers  supporting water Controlsystem</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I

12、</b></p><p>　　AbstractII</p><p>　　第一章 恒壓供水系統(tǒng)的概述1</p><p>　　1.1 恒壓供水系統(tǒng)的用途1</p><p>　　1.2 恒壓供水系統(tǒng)的組成及原理1</p><p>　　1.3 恒壓供水系統(tǒng)的性能及特點2</p><p&

13、gt;　　1.4 恒壓供水的現(xiàn)狀2</p><p>　　第二章 可編程控制器4</p><p>　　2.1 可編程控制器的概述4</p><p>　　2.2 可編程控制器的特點4</p><p>　　2.3 可編程控制器的選型5</p><p>　　第三章 變頻器的概述6</p><p&

14、gt;　　3.1 變頻器的原理6</p><p>　　3.2 變頻器的參數(shù)設(shè)置7</p><p>　　3.2.1 參數(shù)復(fù)位7</p><p>　　3.2.2 設(shè)置電機參數(shù)7</p><p>　　3.2.3 設(shè)置電機控制參數(shù)7</p><p>　　3.2.4 設(shè)置變頻器頻率參數(shù)8</p><

15、;p>　　3.2.5 設(shè)置電機啟動制動參數(shù)8</p><p>　　3.2.6 設(shè)置數(shù)字量功能參數(shù)8</p><p>　　3.3 變頻器內(nèi)部PID調(diào)節(jié)8</p><p>　　第四章 系統(tǒng)硬件的設(shè)計10</p><p>　　4.1 主電路10</p><p>　　4.2 PLC硬件接線11</p

16、><p>　　4.3 PLC的i/o口分配表12</p><p>　　4.4 壓力傳感器的硬件接線13</p><p>　　第五章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計14</p><p>　　5.1 PLC系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖14</p><p>　　5.2 生活供水部分15</p><p>　　5.3

17、 消防供水部分17</p><p>　　第六章 系統(tǒng)故障處理18</p><p>　　第七章 總結(jié)與展望19</p><p><b>　　7.1總結(jié)19</b></p><p><b>　　7.2展望19</b></p><p><b>　　致 謝2

18、0</b></p><p><b>　　參考文獻21</b></p><p><b>　　附 錄22</b></p><p>　　第一章 恒壓供水系統(tǒng)概述</p><p>　　1.1 恒壓供水系統(tǒng)的用途</p><p>　　水已經(jīng)成為21世紀的熱點問題，它既

19、是一種特殊的、不可替換的資源，又是一種可重復(fù)使用、可再生的資源。變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)其節(jié)能、安全、供水高品質(zhì)等優(yōu)點，在供水行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)實現(xiàn)水泵電動機無級調(diào)速，依據(jù)用水量的變化（實際上為供水管網(wǎng)的壓力變化）自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時保持水壓恒定以滿足用水要求是當(dāng)今先進的、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。在實際應(yīng)用中如何充分利用變頻器內(nèi)置的各種功能，對合理設(shè)計變頻器調(diào)速恒壓供水設(shè)備，降低成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量等有著

20、重要意義。要解決生產(chǎn)過程中能耗高的問題，除其它相關(guān)的技術(shù)問題需要改進外，變頻調(diào)速技術(shù)已成為節(jié)能及提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效措施，其重要性日益得到了國家的重視，在國內(nèi)推廣變調(diào)速技術(shù)有著非常重大的現(xiàn)實意義和巨大的經(jīng)濟價值及社會價值。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)濟效益與社會效益。</p><p>　　圖1-1 恒壓供水系統(tǒng)工程示意圖&

21、lt;/p><p>　　1.2恒壓供水系統(tǒng)的組成及原理</p><p>　　系統(tǒng)采用了2臺主水泵機組和1臺輔助泵機組并聯(lián)供水方式，選用專為風(fēng)機 、泵用負載設(shè)計的普通功能型控制方式的西門子變頻器。變頻器內(nèi)置， PID 控制模塊;PLC 選用易于操作的西門子CPU 226 CN ，壓力變送器選用普通壓力表 Y －100 和 XMT －I270 數(shù)顯儀實現(xiàn)壓力的檢測、顯示和變送。統(tǒng)設(shè)有選擇開關(guān) K，

22、可選擇系統(tǒng)在自動或手動狀態(tài)下工作，當(dāng)選擇手動狀態(tài)時，可分別通過按鈕控制3臺泵單獨在工頻下。運行與停止，這主要用于定期檢修和臨時供水。當(dāng)選擇自動狀態(tài)工作時PLC首先利用變頻器軟啟動1臺加壓泵 ，此時安裝在管網(wǎng)上的傳感器將實測的管網(wǎng)壓，力反饋到變頻器與預(yù)先通過變頻器面板設(shè)定的給定，PID壓力進行比較，通過變頻器內(nèi)部運算，調(diào)節(jié)變頻器輸出功率。在用水量較大時，變頻器輸出頻率接近工頻而管網(wǎng)壓力仍達不到壓力設(shè)定值，PLC 將當(dāng)前工作的變頻泵由變頻切

23、換到工頻下工作，并關(guān)斷變頻器，再將變頻器切換到另一臺泵，由變頻器軟起動該泵，這樣可根據(jù)用水量大小調(diào)節(jié)投入水泵臺數(shù)的方案在全流量范圍內(nèi)靠變頻泵的連續(xù)調(diào)節(jié)和工頻泵的分級調(diào)節(jié)相結(jié)合，使供水壓力始終保持。</p><p>　　1.3恒壓供水系統(tǒng)的性能及特點</p><p>　?。?）可實現(xiàn)恒壓變量、雙恒壓變量等控制方式，多種啟停控制方式、定壓精度小于百分之一。</p><p&g

24、t;　?。?）變頻器對電機進行軟啟動軟停止，減少設(shè)備損耗，延長電機壽命。</p><p>　?。?）具有自動、手動及異地操作功能。</p><p>　　（4）智能化控制，可任意修改參數(shù)指令（如壓力設(shè)定值、控制順序、控制電機數(shù)量、壓力上下限、PID值、加減速時間等）。</p><p>　　（5）具有完善的電氣安全措施，對過流、過壓、欠壓、過載、斷水等故障均能自行診斷并

25、報警。</p><p>　　(6)水泵的電氣控制柜，其有遠程和就地控制的功能和數(shù)據(jù)通訊接口，能與控制信號或控制軟件相連，能對供水的相關(guān)數(shù)據(jù)進行實時傳送，以便顯示和監(jiān)控以及報表打印等功能。</p><p>　　(7)用變頻器進行調(diào)速，用調(diào)節(jié)泵和固定泵的組合進行恒壓供水，節(jié)能效果顯著，對每臺水泵進行軟啟動，啟動電流可從零到電機額定電流，減少了啟動電流對電網(wǎng)的沖擊同時減少了啟動慣性對設(shè)備的大慣量

26、的轉(zhuǎn)速沖擊，延長了設(shè)備的使用壽命。</p><p>　　(8)當(dāng)出現(xiàn)意外的情況(如突然停水、斷電、泵、變頻器或軟啟動器故障等)時，系統(tǒng)能根據(jù)泵及變頻器或軟啟動器的狀態(tài)，電網(wǎng)狀況及水源水位，管網(wǎng)壓力等工況點自動進行切換，保證管網(wǎng)內(nèi)壓力恒定。在故障發(fā)生時，執(zhí)行專門的故障程序，保證在緊急情況下的仍能進行供水。</p><p>　　1.4恒壓供水的現(xiàn)狀</p><p>　　

27、目前,就國內(nèi)而言，歸結(jié)起來主要采用以下三種方法:</p><p>　　水池－水泵（恒壓變頻或氣壓罐）－管網(wǎng)系統(tǒng)－用水點</p><p>　　這種方式是集中供水。對于一、二層是商業(yè)群房，群房上建有多幢住宅的建筑，目前較多采用此種供水方案。一般設(shè)計有地下生活水池一座，集中恒壓變頻供水，不設(shè)屋頂水箱。主水泵一般有三臺，二開一備自動切換，副泵為一般為一小流量泵，夜間用水量小時主泵自動切換到副泵，以

28、維持系統(tǒng)壓力基本不變。恒壓變頻供水是較為理想和先進的。首先恒壓變頻供水保證出水壓力不變，根據(jù)用水量大小進行變頻供水，既節(jié)約電能，又保證水泵軟啟動（對電網(wǎng)電壓沖擊不大），延長了水泵壽命。各臺水泵自動輪換使用，即最先投入使用的水泵最早退出運行，這樣各臺水泵壽命均等，而且一旦水泵出現(xiàn)故障，該系統(tǒng)能自動跳過故障泵運行。</p><p>　?。?）水池－水泵－高位水箱－用水點</p><p>　　此

29、方式也是集中供水。單幢次高層和高層建筑的高壓供水區(qū)較多采用該種方案。一般也需要設(shè)計有一座地下水池，通過兩臺水泵（一用一備）抽水送至高位水箱，再由高位水箱向下供水至各用水點。該方式是較成熟的水泵、水箱供水方式。</p><p>　?。?）單元水箱－單元增壓泵－單元高位水箱－各單位用水點 </p><p>　　此方式已簡化為單元總水表進水。單元水箱和單元增壓泵實際上是一個整 體，我們稱之為

30、單元增壓器。由于有屋頂水箱，高水位時停泵，低水位時啟泵，這樣，水泵也有了停息時間，既省電又不至于一停電就停泵無水供應(yīng)，用水有了保障，社會效益較好。 </p><p>　　同時也存在以下不足：</p><p>　?。?）供水成本高。由于大多居民的用水全部單純采用水泵供水，造成電能的極大浪費和機電設(shè)備的大量損耗。</p><p>　?。?）供水可靠性低。由于水泵采用人工

31、操作方式，高位水池的水位只能靠人為估計，而且高位水池離水泵房較遠，無法做到準時開機和停機。會造成供水中斷或出現(xiàn)高位水池水位過高而溢流，電能和水資源造成浪費。另外，如果蓄水池水位過低，還會造成水泵空轉(zhuǎn)，導(dǎo)致電能浪費和機電設(shè)備的加速損耗。</p><p>　　（3）水資源浪費。除水泵不能準時停機而造成的溢流浪費外。居民因高峰期供水中斷，故經(jīng)常打開閥門未關(guān)，造成來水后的浪費，增大了供水成本。</p>&l

32、t;p>　?。?）系統(tǒng)設(shè)計有缺陷。對于一般建筑物，如教室、實驗室、教師住宿區(qū)等，本來城市自來水的正常供水即可滿足其用水量要求，但采用水泵供水后反而會出現(xiàn)樓房頂層供水不足的現(xiàn)象。同時，用水量大的樓層水池設(shè)計偏小，調(diào)節(jié)能力較差。</p><p>　　第二章 可編程控制器</p><p>　　2.1可編程控制器的概述</p><p>　　可編程序控制器（PLC）主要

33、以計算機的微處理器為基礎(chǔ)，綜合計算機的應(yīng)用技術(shù)、通訊技術(shù)以及自動控制技術(shù)而發(fā)展起來的一種通用控制器。雖然PLC由較為復(fù)雜的微處理器組成，但是在實際應(yīng)用過程中，完全不必了解微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。最初，PLC還僅是作為繼電器接觸器控制系統(tǒng)的替代品，而自從進入電氣控制系統(tǒng)領(lǐng)域后，凸顯了其獨有的優(yōu)越性，以其自身強大的抗干擾能力、自診斷功能等，提高了電氣控制系統(tǒng)的可靠性，基本解決了普通繼電器及接觸器中常見的故障問題。</p><

34、p>　　2.2可編程控制的特點1.極高的可靠性 　　由于工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境條件遠比通用計算機所處的環(huán)境差，因此要求PLC具有很強的抗干擾能力，并且應(yīng)能在比較惡劣的運行環(huán)境中(如高溫、過電壓、強電磁干擾和高濕度等)長期可靠地運行。 2.使用方便 （1）操作方便：對PLC的操作包括程序輸入的操作和程序更改的操作。大多數(shù)PLC采用編程器進行程序輸入和更改的操作。更改程序的操作也可直接根據(jù)所需的地址編號繼電器編號或接點號進行搜索

35、或順序?qū)ふ?，然后進行更改。 （2）編程方便：PLC有梯形圖、布爾助記符、功能表圖多種程序控制設(shè)計語言可供使用。 （3）維修方便：當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可根據(jù)有關(guān)故障信號燈的指示和故障代碼的顯示，或通過編程器和CRT屏幕的顯示，很快地找到故障所在的部位，為迅速排除故障和修復(fù)節(jié)省了時間。 3.靈活性高 PLC的靈活性表現(xiàn)在下列三方面。</p><p>　?。?）編程的靈

36、活性：PLC采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊圖等，只要掌握其中一種語言就可進行編程。 （2）擴展的靈活性：PLC根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模的不斷擴展，它不僅可以通過增加輸入、輸出卡件增加點數(shù)，通過擴展單元來擴大容量和功能，也可通過多臺PLC的通信來擴大容量和功能。 （3）操作的靈活性：操作的靈活性指設(shè)計的工作量大大減少，編程的工作量和安裝施工的工作量大大減少，操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得容易。 </p&g

37、t;<p>　　2.3可編程控制器的選型</p><p>　　PLC產(chǎn)品的種類、型號很多，它們的功能、價格、使用條件各不相同。選用時，除輸入、輸出點數(shù)外，一般應(yīng)考慮以下幾方面的問題。</p><p>　?。?）PLC的功能：PLC的功能要與所完成的控制任務(wù)相適應(yīng)，這是最基本的。如果選用的PLC功能不恰當(dāng)或功能太強，很多功能用不著，就會造成不必要的浪費。如果所選用的PLC功能不

38、強，滿足不了控制任務(wù)的要求，也無法順利的組成適合的控制系統(tǒng)。</p><p>　　（2）輸入接口模塊：PLC的輸入直接與被控設(shè)備的一些輸出量相連。因此，除按估算結(jié)果考慮輸入點數(shù)外，還要考慮選好傳感器等?？紤]輸入點的參數(shù)，主要是它們的工作電壓和工作電流要與傳感器的輸出相匹配，最好不經(jīng)過轉(zhuǎn)換就能直接相連。如果PLC的安裝位置距被控設(shè)備較遠，現(xiàn)場的電磁干擾又較強，就應(yīng)盡量選擇工作電壓較高，上、下門檻值差值較大的輸入接口

39、模塊，以減小長線傳輸?shù)挠绊?，提高抗干擾能力。</p><p>　　（3）輸出接口模塊：輸出接口模塊的任務(wù)是將PLC的內(nèi)部輸出信號變換成可以驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)的控制信號。除了考慮輸出點數(shù)外，在選擇時通常還要注意下面兩個問題。</p><p>　?、?接口模塊允許的工作電壓、電流應(yīng)大于負載的額定工作電壓、電流值。對于燈絲負載、電容性負載、電機負載等要注意啟動沖擊電流的影響，留有足夠的余量。</

40、p><p>　?、?對于感性負載，則應(yīng)注意在斷開瞬間，可能產(chǎn)生很高的反向感應(yīng)電動勢。為避免這種感應(yīng)電動勢擊穿元器件或干擾PLC主機的正常工作，應(yīng)采取必要的抑制措施。</p><p>　　綜上所述，本次設(shè)計的基于PLC控制的恒壓供水變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計選擇型號為S7-200 CPU 226CN。</p><p>　　第三章 變頻器的概述</p><p>

41、;　　3.1變頻調(diào)速的原理</p><p>　　具有節(jié)能，供水壓力可調(diào)等突出優(yōu)點，在國內(nèi)外獲得了愈來愈廣泛的應(yīng)用。在消防給水中對穩(wěn)壓泵以及在消防泵巡檢時最好采用變頻控制，但在消防泵滅火控制中應(yīng)采用直接啟動或降壓啟動控制方式。</p><p>　　三相交流電動機的轉(zhuǎn)速與頻率、極數(shù)及轉(zhuǎn)差率之間的關(guān)系如下：n=60f（1—s）／p其中：n——每分鐘的轉(zhuǎn)速；</p><p>

42、;　　f——交流電的頻率；</p><p><b>　　s——轉(zhuǎn)差率。</b></p><p><b>　　p——磁極對數(shù)；</b></p><p>　　在三相電動機中對轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)有多種方法，如通過調(diào)整交流電的頻率、電動機的極數(shù)以及轉(zhuǎn)差率來實現(xiàn)。主電路是給異步電動機提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為

43、兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。整流器，最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進行再生運轉(zhuǎn)。平波回路，在整流

44、器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。為了抑制電壓波動，采用電感和電容吸收脈動電壓（電流）。裝置容量小時，如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡單的平波回路。 逆變器同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時間使6個開關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型pwm逆變器為例示出開關(guān)時間</p><p>　　運算

45、電路：將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。 　　</p><p>　　電壓、電流檢測電路：與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。 　　</p><p>　　驅(qū)動電路：驅(qū)動主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。 　　</p><p>　　速度檢測電路:以裝在異步電動機軸機上的速度檢測器(tg、pl

46、g等)的信號為速度信號，送入運算回路，根據(jù)指令和運算可使電動機按指令速度運轉(zhuǎn)。 　　（5）保護電路:檢測主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過載或過電壓等異常時，為了防止逆變器和異步電動機損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。</p><p>　　3.2 變頻器的參數(shù)設(shè)置</p><p><b>　　3.2.1參數(shù)復(fù)位</b></p><p>　　

47、表3.1 變頻器參數(shù)復(fù)位</p><p>　　3.2.2設(shè)置電機參數(shù)</p><p>　　表3.2設(shè)置電機參數(shù)</p><p>　　3.2.3設(shè)置電機控制參數(shù)</p><p>　　表3.3 設(shè)置電機控制參數(shù)</p><p>　　3.2.4設(shè)置變頻器頻率參數(shù)表</p><p>　　表3.4 設(shè)置變

48、頻器參數(shù)</p><p>　　3.2.5設(shè)置電機啟動制動參數(shù)</p><p>　　表3.5 設(shè)置電機啟動制動參數(shù)</p><p>　　3.2.6設(shè)置數(shù)字量功能參數(shù)</p><p>　　表3.6 設(shè)置數(shù)字量功能參數(shù)</p><p>　　3.3變頻器內(nèi)部PID調(diào)節(jié)</p><p>　　西門子變頻器的

49、內(nèi)置 PID 控制功能可用圖3-1來說明:通過對水壓設(shè)定值與壓力傳感器的反饋信號進行比較，產(chǎn)生差值，其偏差值由變頻器內(nèi)部PID 調(diào)節(jié)器按預(yù)先規(guī)定的調(diào)節(jié)規(guī)律進行運算，得出調(diào)節(jié)信號，用來控制變頻器的輸出電壓和頻率，從而改變。水泵的轉(zhuǎn)速以保持管網(wǎng)恒定的水壓。</p><p>　　圖3-1 變頻器內(nèi)置PID控制功能圖</p><p>　　第四章 系統(tǒng)硬件的設(shè)計</p><p&g

50、t;<b>　　4.1 主電路</b></p><p>　　采用一拖多的方式，每臺電機水泵既可工頻運行又可變頻運行。主回路如圖4-1。變頻器用水高峰期3臺水泵一臺工頻運行一臺變頻運行另一臺處于待機狀態(tài)，并每十天循環(huán)一次，既便于維護和檢修作業(yè)，又不至于停止供水。</p><p>　　圖4-1 變頻主電路</p><p>　　4.2 PLC的硬件接

51、線</p><p>　　圖4-2 PLC硬件接線</p><p>　　4.3 PLC的I/O口分配表</p><p>　　表4.1 PLC的I/O口分配表</p><p>　　4.4 壓力傳感器的硬件接線圖</p><p>　　壓力傳感器使用CY-YZ-1001型絕對壓力傳感器。改傳感器采用硅壓阻效應(yīng)原理實現(xiàn)壓力測量的

52、力－電轉(zhuǎn)換。傳感器由敏感芯體和信號調(diào)理電路組成，當(dāng)壓力作用于傳感器時，敏感芯體內(nèi)硅片上的惠斯登電橋的輸出電壓發(fā)生變化，信號調(diào)理電路將輸出的電壓信號作放大處理，同時進行溫度補償、非線性補償，使傳感器的電性能滿足技術(shù)指標的要求。</p><p>　　該傳感器的量程為0～2.5MPa，工作溫度為5℃～60 ℃，供電電源為28±3V（DC）。</p><p>　　圖4-3 壓力傳感器硬件

53、接線圖 </p><p>　　第五章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計</p><p>　　5.1 PLC系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖</p><p>　　圖5-1 系統(tǒng)軟件流程圖</p><p>　　5.2 生活供水部分</p><p>　　本程序整體采用順序控制方法的思想編程的，以生活供水為例，我們采用三臺水泵，在

54、生活供水低峰期時，利用變頻器軟啟動第一臺水泵，根據(jù)壓力傳感器的反饋的值來判斷是否達到高峰期，第一臺變頻改工頻運行，緊接著啟動第二臺水泵。</p><p>　　圖 5-2 啟動部分程序圖</p><p>　　如圖5-2，I0.0是正常啟動信號，當(dāng)其閉合時，中間繼電器M0.3閉合，形成自鎖，電機Q0.1變頻啟動。I0.1是消防供水信號，當(dāng)其有信號輸入時，中間繼電器M0.1,M0.2,M0.3得

55、電，水泵轉(zhuǎn)到工頻運行。I0.2，I0.3為中午供水和晚上供水，原理一樣，這里不再贅述。</p><p>　　如圖5-3，通過模擬量輸出VW0，來判斷是否自動切換水泵。</p><p>　　圖5-3 模擬量輸出部分程序圖</p><p>　　如圖5-4，是三臺電機運行條件程序圖的設(shè)計，由于防止出現(xiàn)雙線圈，影響程序的正常運行，采用中間繼電器，來避免這種情況的發(fā)生，Q1

56、.1，Q1.3，Q1.5是變頻運行輸出繼電器，Q1.2，Q1.4，Q1.6是工頻運行輸出繼電器，這樣通過控制它們前面的中間繼電器的閉合，就可以直接控制電機的運行，并且采用中間繼電器，可以實現(xiàn)一步一步控制，讓程序運行更加穩(wěn)定。</p><p>　　圖5-4 三臺電機運行條件部分程序</p><p><b>　　5.3 消防供水</b></p><p

57、>　　在出現(xiàn)意外情況下，如上圖5-2所示，當(dāng)I0.1得電，M0.0，M0.1，M0.2得電，并自鎖，根據(jù)圖5-4，Q1.2，Q1.4，Q1.6得電，三臺水泵工頻運行，達到消防的目的。</p><p>　　第六章 系統(tǒng)故障處理</p><p>　　對水位過低、水壓上下限報警、變頻器故障等故障給出報警，并做出相應(yīng)的故障處理。</p><p>　　欠水位故障：進入P

58、O處理模塊，停止全部的電機運行，防止水泵空轉(zhuǎn)。當(dāng)欠水位信號解除后，延時一段時間，自動執(zhí)行下面的程序。 </p><p>　　壓力上下限報警：輸出報警信號，報警信號30S內(nèi)未解除，則進入PO處理模塊，停止全部的電機運行，信號解除則自動運行下面的程序。</p><p>　?。?）變頻器故障：變頻器出現(xiàn)故障時，對應(yīng)PLC輸入繼電器也會動作，

59、系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)入自動工頻運行模塊。此時變頻器退出運行，三臺主泵電動機均工作于工頻狀態(tài)。該方式下的水泵的投入、切除順序和自動變頻恒壓運行方式時的大致相同，只是原來運行在變頻狀態(tài)下的電機改為工頻運行。由于沒有了變頻器的調(diào)速和PID調(diào)節(jié)，水壓無法恒定。為防止出現(xiàn)停開一臺水泵水壓不足而增開一臺水泵又超壓造成系統(tǒng)的頻繁切換，通過增加嚴實的方法來接解決。設(shè)定延時時間為20分鐘。</p><p>　　(4) 上電無顯示：用萬用表檢

60、查變頻器輸入電源是否和變頻器額定電壓相一致。</p><p>　　(5) 上電后電源空氣開關(guān)跳開：檢查輸入電源之間是否接地或短路情況，排除存在問題。</p><p>　　(6) 變頻器運行后電機不轉(zhuǎn)動：檢查U、V、W之間是否有均衡的三相輸出。若有，請檢查電機是否損壞或被堵轉(zhuǎn)。如無該問題，請確認電機參數(shù)是否設(shè)置正確。</p><p>　　(7) 上電變頻器顯示正常，運

61、行后電源空氣開關(guān)跳開：檢查輸出模塊之間相間是否存在短路情況。</p><p><b>　　第七章 總結(jié)與展望</b></p><p><b>　　7.1 總結(jié)</b></p><p>　　變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)具有節(jié)能、安全、高品質(zhì)的供水質(zhì)量等優(yōu)點。采用PLC為控制器，硬件結(jié)構(gòu)簡單，成本低，系統(tǒng)實現(xiàn)水泵電機無級調(diào)速，依據(jù)用水

62、量的變化自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時保持水壓恒定以滿足用水要求。變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)具有節(jié)能、安全、高品質(zhì)的供水質(zhì)量等優(yōu)點。變頻恒壓供水系統(tǒng)在工業(yè)和生活中有很廣闊的應(yīng)用前景，除了具有明顯的節(jié)能效果外，還具有操作方便、容易、維護量小的特點，變頻器的軟啟動功能也減少了對電網(wǎng)的沖擊，使設(shè)備運行方式更趨于合理，設(shè)備的自動化水平得到提高。對老系統(tǒng)的改造可以利用原供水管路，改造費用低。總之，采用變頻恒壓供水系統(tǒng)是一種技術(shù)先進、經(jīng)濟實用

63、的選擇。</p><p>　　采用 PLC 和變頻器相結(jié)合的方案設(shè)計的恒壓供水控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了真正意義上的無人值守全自動啟閉、切換水泵、生活用水時低恒壓變頻運行、消防用水時低恒壓變頻運行，保證了各臺水泵運行效率的最優(yōu)和設(shè)備的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，由于變頻器具有軟啟動功能，消除了啟動大電流對電網(wǎng)的沖擊，從而延長泵的使用壽命，該系統(tǒng)不僅能保證用戶的用水和消防需求，同時還可解決現(xiàn)供水系統(tǒng)存在的問題，而且節(jié)能效果顯著。恒壓供水在日

64、常生活中非常重要，基于PLC和變頻器技術(shù)設(shè)計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。因?qū)崿F(xiàn)了恒壓自動控制，不需要操作人員頻繁操作，節(jié)省了人力，提高了供水質(zhì)量，減輕了勞動強度，可實現(xiàn)無人值班，節(jié)約管理費用。對整個供水過程來說，系統(tǒng)的可擴展性好，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.因此，在節(jié)能和改善用戶的生產(chǎn)生活質(zhì)量上有著重要的實際意義。</p><p><b

65、>　　7.2 展望</b></p><p>　　現(xiàn)有的系統(tǒng)實現(xiàn)了供水系統(tǒng)的工況控制、調(diào)節(jié)和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控的功能，將來還可以通過對更多現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集與傳輸，如電壓、功率、水壓、水位、水流量等，通過開發(fā)上位機的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)具有綜合功能的供水自動化控制與管理系統(tǒng)，提高后勤管理能力。這部分工作有待在以后的學(xué)習(xí)與工作中來進一步開展下去。</p><p>　　隨著各方面技術(shù)的發(fā)展

66、以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被廣泛的應(yīng)用，與此同時能量卻日益緊缺，在這種情況下，變頻恒壓供水系統(tǒng)的使用肯定會越來越普及，當(dāng)然對恒壓供水控制技術(shù)將提出更高的要求。如對系統(tǒng)采集用基于網(wǎng)絡(luò)化的方式進行數(shù)據(jù)輸送通過網(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)進行遠程的診斷和維護等。變頻恒壓供水技術(shù)在逐漸走向成熟的過程中，仍然有必要對其進行更深入的研究。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在論文完

67、成之際，我首先向關(guān)心幫助和指導(dǎo)我的指導(dǎo)老師吳偉表示衷心的感謝并致以崇高的敬意！ 也同時感謝在座的各位評審老師，謝謝。</p><p>　　本論文在吳老師的悉心指導(dǎo)和嚴格要求下完成，從論文的方向，到論文的架構(gòu)，再到論文的具體細節(jié)，整個畢業(yè)設(shè)計過程中，無不凝聚著老師的心血與汗水，在寫論文的工作中，遇到了許多問題，一直得到吳老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)， 吳老師以其淵博的學(xué)識、嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實的工作作風(fēng)和他敏捷的思維給

68、我留下了深刻的印象，我將終生難忘。再一次向他表示衷心的感謝，感謝他為學(xué)生營造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍，以及學(xué)習(xí)上的無私幫助! 值此論文完成之際，謹向吳老師致以最崇高的謝意!</p><p>　　在學(xué)校的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，回顧兩年多來的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，面對現(xiàn)在的收獲，我感到無限欣慰。為此，我向熱心幫助過我的所有老師和同學(xué)表示由衷的感謝!</p><p>　　在我即將完成學(xué)業(yè)之際，我深深地感謝我的母校給予我的

69、全力支持！</p><p>　　最后，我要向在百忙之中抽出時間對本文進行審閱、評議和參加本人論文答辯的各位領(lǐng)導(dǎo)、專家、教授表示感謝！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1.周奎，吳會琴.變頻器系統(tǒng)運行與維護[M]江蘇：淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，2009.6</p><p>　　2.史宜巧，孫業(yè)

70、明，景紹學(xué).PLC技術(shù)及應(yīng)用項目教程[M].北京：機械工業(yè)出版社,2009.1</p><p>　　3.侍壽永，王繼鳳，王玲.S7-200 PLC 編程及應(yīng)用項目化教程[M].江蘇：淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，2009.6</p><p>　　4.周志敏，周紀海，紀愛華.變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計與維護[M].第一版.北京：中國電力出版社，2007年</p><p>　　5.王建，

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