基于變頻恒壓供水的畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　編號(hào) </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(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p>&

2、lt;p>　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們對(duì)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(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)、控制技術(shù)以及通訊技術(shù)，設(shè)計(jì)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(shì)。</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(duì)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(guó)際上成熟的變頻調(diào)速技術(shù)，具有水壓穩(wěn)定、維護(hù)方便、運(yùn)行費(fèi)用低、節(jié)能等

3、優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)是針對(duì)居民生活用水和消防用水而設(shè)計(jì)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(jì)，將壓力傳感器采集的信號(hào)作為PLC的控制信號(hào)，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(hào)，達(dá)到恒壓供水的目的。本系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)泵組由三臺(tái)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(lái)控制變頻器電動(dòng)機(jī)泵組之間的切換及速度，使

4、系統(tǒng)運(yùn)行在最合理的狀態(tài)，保證按需供水。運(yùn)行結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有壓力穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。 </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(diǎn)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(diǎn)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(jī)參數(shù)7</p><p>　　3.2.3 設(shè)置電機(jī)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(jī)啟動(dòng)制動(dòng)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(jì)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(jì)14</p><p>　　5.1 PLC系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)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(xiàn)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(jì)的熱點(diǎn)問(wèn)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(diǎn)，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(shí)現(xiàn)水泵電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，依據(jù)用水量的變化（實(shí)際上為供水管網(wǎng)的壓力變化）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)今先進(jìn)的、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中如何充分利用變頻器內(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(guò)程中能耗高的問(wèn)題，除其它相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題需要改進(jìn)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(guó)家的重視，在國(guó)內(nèi)推廣變調(diào)速技術(shù)有著非常重大的現(xiàn)實(shí)意義和巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值及社會(huì)價(jià)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(yùn)行穩(wěn)定可靠的優(yōu)勢(shì)，具有廣闊的應(yīng)用前景和明顯的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)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(tái)主水泵機(jī)組和1臺(tái)輔助泵機(jī)組并聯(lián)供水方式，選用專(zhuān)為風(fēng)機(jī) 、泵用負(fù)載設(shè)計(jì)的普通功能型控制方式的西門(mén)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(mén)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(shí)現(xiàn)壓力的檢測(cè)、顯示和變送。統(tǒng)設(shè)有選擇開(kāi)關(guān) K，

22、可選擇系統(tǒng)在自動(dòng)或手動(dòng)狀態(tài)下工作，當(dāng)選擇手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，可分別通過(guò)按鈕控制3臺(tái)泵單獨(dú)在工頻下。運(yùn)行與停止，這主要用于定期檢修和臨時(shí)供水。當(dāng)選擇自動(dòng)狀態(tài)工作時(shí)PLC首先利用變頻器軟啟動(dòng)1臺(tái)加壓泵 ，此時(shí)安裝在管網(wǎng)上的傳感器將實(shí)測(cè)的管網(wǎng)壓，力反饋到變頻器與預(yù)先通過(guò)變頻器面板設(shè)定的給定，PID壓力進(jìn)行比較，通過(guò)變頻器內(nèi)部運(yùn)算，調(diào)節(jié)變頻器輸出功率。在用水量較大時(shí)，變頻器輸出頻率接近工頻而管網(wǎng)壓力仍達(dá)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(tái)泵，由變頻器軟起動(dòng)該泵，這樣可根據(jù)用水量大小調(diào)節(jié)投入水泵臺(tái)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(jí)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(diǎn)</p><p>　　（1）可實(shí)現(xiàn)恒壓變量、雙恒壓變量等控制方式，多種啟?？刂品绞健⒍▔壕刃∮诎俜种?。</p><p&g

24、t;　?。?）變頻器對(duì)電機(jī)進(jìn)行軟啟動(dòng)軟停止，減少設(shè)備損耗，延長(zhǎng)電機(jī)壽命。</p><p>　?。?）具有自動(dòng)、手動(dòng)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(jī)數(shù)量、壓力上下限、PID值、加減速時(shí)間等）。</p><p>　　（5）具有完善的電氣安全措施，對(duì)過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、過(guò)載、斷水等故障均能自行診斷并

25、報(bào)警。</p><p>　　(6)水泵的電氣控制柜，其有遠(yuǎn)程和就地控制的功能和數(shù)據(jù)通訊接口，能與控制信號(hào)或控制軟件相連，能對(duì)供水的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳送，以便顯示和監(jiān)控以及報(bào)表打印等功能。</p><p>　　(7)用變頻器進(jìn)行調(diào)速，用調(diào)節(jié)泵和固定泵的組合進(jìn)行恒壓供水，節(jié)能效果顯著，對(duì)每臺(tái)水泵進(jìn)行軟啟動(dòng)，啟動(dòng)電流可從零到電機(jī)額定電流，減少了啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊同時(shí)減少了啟動(dòng)慣性對(duì)設(shè)備的大慣量

26、的轉(zhuǎn)速?zèng)_擊，延長(zhǎng)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(dòng)器故障等)時(shí)，系統(tǒng)能根據(jù)泵及變頻器或軟啟動(dòng)器的狀態(tài)，電網(wǎng)狀況及水源水位，管網(wǎng)壓力等工況點(diǎn)自動(dòng)進(jìn)行切換，保證管網(wǎng)內(nèi)壓力恒定。在故障發(fā)生時(shí)，執(zhí)行專(zhuān)門(mén)的故障程序，保證在緊急情況下的仍能進(jìn)行供水。</p><p>　　1.4恒壓供水的現(xiàn)狀</p><p>　　

27、目前,就國(guó)內(nèi)而言，歸結(jié)起來(lái)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(diǎn)</p><p>　　這種方式是集中供水。對(duì)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(jì)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(tái)，二開(kāi)一備自動(dòng)切換，副泵為一般為一小流量泵，夜間用水量小時(shí)主泵自動(dòng)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(jìn)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(jìn)行變頻供水，既節(jié)約電能，又保證水泵軟啟動(dòng)（對(duì)電網(wǎng)電壓沖擊不大），延長(zhǎng)了水泵壽命。各臺(tái)水泵自動(dòng)輪換使用，即最先投入使用的水泵最早退出運(yùn)行，這樣各臺(tái)水泵壽命均等，而且一旦水泵出現(xiàn)故障，該系統(tǒng)能自動(dòng)跳過(guò)故障泵運(yùn)行。</p><p>　?。?）水池－水泵－高位水箱－用水點(diǎn)</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(jì)有一座地下水池，通過(guò)兩臺(tái)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(diǎn)。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(diǎn) </p><p>　　此方式已簡(jiǎn)化為單元總水表進(jìn)水。單元水箱和單元增壓泵實(shí)際上是一個(gè)整 體，我們稱(chēng)之為

30、單元增壓器。由于有屋頂水箱，高水位時(shí)停泵，低水位時(shí)啟泵，這樣，水泵也有了停息時(shí)間，既省電又不至于一停電就停泵無(wú)水供應(yīng)，用水有了保障，社會(huì)效益較好。 </p><p>　　同時(shí)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(fèi)和機(jī)電設(shè)備的大量損耗。</p><p>　　（2）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(jì)，而且高位水池離水泵房較遠(yuǎn)，無(wú)法做到準(zhǔn)時(shí)開(kāi)機(jī)和停機(jī)。會(huì)造成供水中斷或出現(xiàn)高位水池水位過(guò)高而溢流，電能和水資源造成浪費(fèi)。另外，如果蓄水池水位過(guò)低，還會(huì)造成水泵空轉(zhuǎn)，導(dǎo)致電能浪費(fèi)和機(jī)電設(shè)備的加速損耗。</p><p>　?。?）水資源浪費(fèi)。除水泵不能準(zhǔn)時(shí)停機(jī)而造成的溢流浪費(fèi)外。居民因高峰期供水中斷，故經(jīng)常打開(kāi)閥門(mén)未關(guān)，造成來(lái)水后的浪費(fèi)，增大了供水成本。</p>&l

32、t;p>　?。?）系統(tǒng)設(shè)計(jì)有缺陷。對(duì)于一般建筑物，如教室、實(shí)驗(yàn)室、教師住宿區(qū)等，本來(lái)城市自來(lái)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(huì)出現(xiàn)樓房頂層供水不足的現(xiàn)象。同時(shí)，用水量大的樓層水池設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)的微處理器為基礎(chǔ)，綜合計(jì)算機(jī)的應(yīng)用技術(shù)、通訊技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)而發(fā)展起來(lái)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(shí)際應(yīng)用過(guò)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(jìn)入電氣控制系統(tǒng)領(lǐng)域后，凸顯了其獨(dú)有的優(yōu)越性，以其自身強(qiáng)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(jiàn)的故障問(wèn)題。</p><

34、p>　　2.2可編程控制的特點(diǎn)1.極高的可靠性 　　由于工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境條件遠(yuǎn)比通用計(jì)算機(jī)所處的環(huán)境差，因此要求PLC具有很強(qiáng)的抗干擾能力，并且應(yīng)能在比較惡劣的運(yùn)行環(huán)境中(如高溫、過(guò)電壓、強(qiáng)電磁干擾和高濕度等)長(zhǎng)期可靠地運(yùn)行。 2.使用方便 （1）操作方便：對(duì)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(jìn)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(hào)繼電器編號(hào)或接點(diǎn)號(hào)進(jìn)行搜索

35、或順序?qū)ふ?，然后進(jìn)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(jì)語(yǔ)言可供使用。 （3）維修方便：當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)硬件和軟件的自診斷，維修人員可根據(jù)有關(guān)故障信號(hào)燈的指示和故障代碼的顯示，或通過(guò)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(shí)間。 3.靈活性高 PLC的靈活性表現(xiàn)在下列三方面。</p><p>　　（1）編程的靈

36、活性：PLC采用的編程語(yǔ)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(yǔ)言就可進(jìn)行編程。 （2）擴(kuò)展的靈活性：PLC根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模的不斷擴(kuò)展，它不僅可以通過(guò)增加輸入、輸出卡件增加點(diǎn)數(shù)，通過(guò)擴(kuò)展單元來(lái)擴(kuò)大容量和功能，也可通過(guò)多臺(tái)PLC的通信來(lái)擴(kuò)大容量和功能。 （3）操作的靈活性：操作的靈活性指設(shè)計(jì)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(lèi)、型號(hào)很多，它們的功能、價(jià)格、使用條件各不相同。選用時(shí)，除輸入、輸出點(diǎn)數(shù)外，一般應(yīng)考慮以下幾方面的問(wèn)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(qiáng)，很多功能用不著，就會(huì)造成不必要的浪費(fèi)。如果所選用的PLC功能不

38、強(qiáng)，滿足不了控制任務(wù)的要求，也無(wú)法順利的組成適合的控制系統(tǒng)。</p><p>　?。?）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(diǎn)數(shù)外，還要考慮選好傳感器等。考慮輸入點(diǎn)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(guò)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(yuǎn)，現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾又較強(qiáng)，就應(yīng)盡量選擇工作電壓較高，上、下門(mén)檻值差值較大的輸入接口

39、模塊，以減小長(zhǎng)線傳輸?shù)挠绊?，提高抗干擾能力。</p><p>　?。?）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(hào)變換成可以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制信號(hào)。除了考慮輸出點(diǎn)數(shù)外，在選擇時(shí)通常還要注意下面兩個(gè)問(wèn)題。</p><p>　?、?接口模塊允許的工作電壓、電流應(yīng)大于負(fù)載的額定工作電壓、電流值。對(duì)于燈絲負(fù)載、電容性負(fù)載、電機(jī)負(fù)載等要注意啟動(dòng)沖擊電流的影響，留有足夠的余量。</

40、p><p>　?、?對(duì)于感性負(fù)載，則應(yīng)注意在斷開(kāi)瞬間，可能產(chǎn)生很高的反向感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。為避免這種感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)擊穿元器件或干擾PLC主機(jī)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(jì)的基于PLC控制的恒壓供水變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇型號(hào)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(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外獲得了愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。在消防給水中對(duì)穩(wěn)壓泵以及在消防泵巡檢時(shí)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(dòng)或降壓?jiǎn)?dòng)控制方式。</p><p>　　三相交流電動(dòng)機(jī)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(duì)數(shù)；</b></p><p>　　在三相電動(dòng)機(jī)中對(duì)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)有多種方法，如通過(guò)調(diào)整交流電的頻率、電動(dòng)機(jī)的極數(shù)以及轉(zhuǎn)差率來(lái)實(shí)現(xiàn)。主電路是給異步電動(dòng)機(jī)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(lèi):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(dòng)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(jìn)行再生運(yùn)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(dòng)電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動(dòng)電流也使直流電壓變動(dòng)。為了抑制電壓波動(dòng)，采用電感和電容吸收脈動(dòng)電壓（電流）。裝置容量小時(shí)，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(jiǎn)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(shí)間使6個(gè)開(kāi)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(kāi)關(guān)時(shí)間</p><p>　　運(yùn)算

45、電路：將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測(cè)電路的電流、電壓信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。 　　</p><p>　　電壓、電流檢測(cè)電路：與主回路電位隔離檢測(cè)電壓、電流等。 　　</p><p>　　驅(qū)動(dòng)電路：驅(qū)動(dòng)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(cè)電路:以裝在異步電動(dòng)機(jī)軸機(jī)上的速度檢測(cè)器(tg、pl

46、g等)的信號(hào)為速度信號(hào)，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。 　　（5）保護(hù)電路:檢測(cè)主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過(guò)載或過(guò)電壓等異常時(shí)，為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)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(jī)參數(shù)</p><p>　　表3.2設(shè)置電機(jī)參數(shù)</p><p>　　3.2.3設(shè)置電機(jī)控制參數(shù)</p><p>　　表3.3 設(shè)置電機(jī)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(jī)啟動(dòng)制動(dòng)參數(shù)</p><p>　　表3.5 設(shè)置電機(jī)啟動(dòng)制動(dòng)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(mén)子變頻器的

49、內(nèi)置 PID 控制功能可用圖3-1來(lái)說(shuō)明:通過(guò)對(duì)水壓設(shè)定值與壓力傳感器的反饋信號(hào)進(jìn)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(jìn)行運(yùn)算，得出調(diào)節(jié)信號(hào)，用來(lái)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(jì)</p><p&g

50、t;<b>　　4.1 主電路</b></p><p>　　采用一拖多的方式，每臺(tái)電機(jī)水泵既可工頻運(yùn)行又可變頻運(yùn)行。主回路如圖4-1。變頻器用水高峰期3臺(tái)水泵一臺(tái)工頻運(yùn)行一臺(tái)變頻運(yùn)行另一臺(tái)處于待機(jī)狀態(tài)，并每十天循環(huán)一次，既便于維護(hù)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(duì)壓力傳感器。改傳感器采用硅壓阻效應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量的

52、力－電轉(zhuǎn)換。傳感器由敏感芯體和信號(hào)調(diào)理電路組成，當(dāng)壓力作用于傳感器時(shí)，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(hào)調(diào)理電路將輸出的電壓信號(hào)作放大處理，同時(shí)進(jìn)行溫度補(bǔ)償、非線性補(bǔ)償，使傳感器的電性能滿足技術(shù)指標(biāo)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(jì)</p><p>　　5.1 PLC系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)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(tái)水泵，在

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

55、電，水泵轉(zhuǎn)到工頻運(yùn)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(guò)模擬量輸出VW0，來(lái)判斷是否自動(dòng)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(tái)電機(jī)運(yùn)行條件程序圖的設(shè)計(jì)，由于防止出現(xiàn)雙線圈，影響程序的正常運(yùn)行，采用中間繼電器，來(lái)避免這種情況的發(fā)生，Q1

56、.1，Q1.3，Q1.5是變頻運(yùn)行輸出繼電器，Q1.2，Q1.4，Q1.6是工頻運(yùn)行輸出繼電器，這樣通過(guò)控制它們前面的中間繼電器的閉合，就可以直接控制電機(jī)的運(yùn)行，并且采用中間繼電器，可以實(shí)現(xiàn)一步一步控制，讓程序運(yùn)行更加穩(wěn)定。</p><p>　　圖5-4 三臺(tái)電機(jī)運(yùn)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(tái)水泵工頻運(yùn)行，達(dá)到消防的目的。</p><p>　　第六章 系統(tǒng)故障處理</p><p>　　對(duì)水位過(guò)低、水壓上下限報(bào)警、變頻器故障等故障給出報(bào)警，并做出相應(yīng)的故障處理。</p><p>　　欠水位故障：進(jìn)入P

58、O處理模塊，停止全部的電機(jī)運(yùn)行，防止水泵空轉(zhuǎn)。當(dāng)欠水位信號(hào)解除后，延時(shí)一段時(shí)間，自動(dòng)執(zhí)行下面的程序。 </p><p>　　壓力上下限報(bào)警：輸出報(bào)警信號(hào)，報(bào)警信號(hào)30S內(nèi)未解除，則進(jìn)入PO處理模塊，停止全部的電機(jī)運(yùn)行，信號(hào)解除則自動(dòng)運(yùn)行下面的程序。</p><p>　?。?）變頻器故障：變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，對(duì)應(yīng)PLC輸入繼電器也會(huì)動(dòng)作，

59、系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)入自動(dòng)工頻運(yùn)行模塊。此時(shí)變頻器退出運(yùn)行，三臺(tái)主泵電動(dòng)機(jī)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(dòng)變頻恒壓運(yùn)行方式時(shí)的大致相同，只是原來(lái)運(yùn)行在變頻狀態(tài)下的電機(jī)改為工頻運(yùn)行。由于沒(méi)有了變頻器的調(diào)速和PID調(diào)節(jié)，水壓無(wú)法恒定。為防止出現(xiàn)停開(kāi)一臺(tái)水泵水壓不足而增開(kāi)一臺(tái)水泵又超壓造成系統(tǒng)的頻繁切換，通過(guò)增加嚴(yán)實(shí)的方法來(lái)接解決。設(shè)定延時(shí)時(shí)間為20分鐘。</p><p>　　(4) 上電無(wú)顯示：用萬(wàn)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(kāi)關(guān)跳開(kāi)：檢查輸入電源之間是否接地或短路情況，排除存在問(wèn)題。</p><p>　　(6) 變頻器運(yùn)行后電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)：檢查U、V、W之間是否有均衡的三相輸出。若有，請(qǐng)檢查電機(jī)是否損壞或被堵轉(zhuǎn)。如無(wú)該問(wèn)題，請(qǐng)確認(rèn)電機(jī)參數(shù)是否設(shè)置正確。</p><p>　　(7) 上電變頻器顯示正常，運(yùn)

61、行后電源空氣開(kāi)關(guān)跳開(kāi)：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(diǎn)。采用PLC為控制器，硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，依據(jù)用水

62、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。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(diǎn)。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(hù)量小的特點(diǎn)，變頻器的軟啟動(dòng)功能也減少了對(duì)電網(wǎng)的沖擊，使設(shè)備運(yùn)行方式更趨于合理，設(shè)備的自動(dòng)化水平得到提高。對(duì)老系統(tǒng)的改造可以利用原供水管路，改造費(fèi)用低?？傊?，采用變頻恒壓供水系統(tǒng)是一種技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用

63、的選擇。</p><p>　　采用 PLC 和變頻器相結(jié)合的方案設(shè)計(jì)的恒壓供水控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的無(wú)人值守全自動(dòng)啟閉、切換水泵、生活用水時(shí)低恒壓變頻運(yùn)行、消防用水時(shí)低恒壓變頻運(yùn)行，保證了各臺(tái)水泵運(yùn)行效率的最優(yōu)和設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，由于變頻器具有軟啟動(dòng)功能，消除了啟動(dòng)大電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊，從而延長(zhǎng)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(shí)還可解決現(xiàn)供水系統(tǒng)存在的問(wèn)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(jì)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(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快。因?qū)崿F(xiàn)了恒壓自動(dòng)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(dòng)強(qiáng)度，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班，節(jié)約管理費(fèi)用。對(duì)整個(gè)供水過(guò)程來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性好，管理人員可根據(jù)每個(gè)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(shí)際意義。</p><p><b

65、>　　7.2 展望</b></p><p>　　現(xiàn)有的系統(tǒng)實(shí)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(lái)還可以通過(guò)對(duì)更多現(xiàn)場(chǎng)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(guò)開(kāi)發(fā)上位機(jī)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)具有綜合功能的供水自動(dòng)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(lái)進(jìn)一步開(kāi)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(shí)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(huì)越來(lái)越普及，當(dāng)然對(duì)恒壓供水控制技術(shù)將提出更高的要求。如對(duì)系統(tǒng)采集用基于網(wǎng)絡(luò)化的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)輸送通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程的診斷和維護(hù)等。變頻恒壓供水技術(shù)在逐漸走向成熟的過(guò)程中，仍然有必要對(duì)其進(jìn)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(shí)感謝在座的各位評(píng)審老師，謝謝。</p><p>　　本論文在吳老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)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(xì)節(jié)，整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，無(wú)不凝聚著老師的心血與汗水，在寫(xiě)論文的工作中，遇到了許多問(wèn)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(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí)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(yíng)造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍，以及學(xué)習(xí)上的無(wú)私幫助! 值此論文完成之際，謹(jǐn)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(lái)的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，面對(duì)現(xiàn)在的收獲，我感到無(wú)限欣慰。為此，我向熱心幫助過(guò)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(shí)間對(duì)本文進(jìn)行審閱、評(píng)議和參加本人論文答辯的各位領(lǐng)導(dǎo)、專(zhuān)家、教授表示感謝！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.周奎，吳會(huì)琴.變頻器系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)[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(xiàng)目教程[M].北京：機(jī)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(xiàng)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(jì)海，紀(jì)愛(ài)華.變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)與維護(hù)[M].第一版.北京：中國(guó)電力出版社，2007年</p><p>　　5.王建，

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