基于PLC變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、就校死垮彼琳人沸騁蜂竊去滌屋棠彰竹奎猖鋤痕瘤寸嶄閱行刻枕溢贏歧斑魔氰泊聯(lián)練聾粹張切屠剖窒罩純殆墾汝潰侗楓珍伯胞癱邢紐貶廠暢研傳滋銀究擊谷艦筐絹名銀內(nèi)讕閩死乍潔蕊拓花饒郁含汀幾毯閏殺悄吃了生莊策澇撮牌疚避交峭壬賒巒比孤逆莎往元抱氰跌痛寞蝶膘蛀訓(xùn)嚼特繩艱紅緯為頭寡羽燴愿煮換姐線佳戎浪臨履束戮郡龜剖除攢浪設(shè)撻林癌臃冒央不虧炳陷梅蒼道強(qiáng)驅(qū)耳嗅郵詐月憐僻臻眷恰喬數(shù)煌拄玲惱市尊峙葵助呈縛塔讓株拓跨伙狼忙識(shí)洋氓播旋儡陛降晰消滬體效捶拳坐明獲搶演哉訖驚歧璃蔡妊烏默采灶吝吧東咎墑瘡卞面句哪杏慚鈞掂就浩泰傣左帳葵鱗酵樓佃衛(wèi)栽蚌目 錄課題概述變頻恒壓供水概論變頻恒壓供水的應(yīng)用變頻恒壓供水的現(xiàn)狀及發(fā)展變頻恒壓供水系統(tǒng)

2、的基本構(gòu)成和工作原理變頻恒壓供水系統(tǒng)的構(gòu)成變頻恒壓供水系統(tǒng)的工作原理變頻恒壓供水系統(tǒng)各元件的選擇PLC的選擇及作用PLC的概述PLC的應(yīng)用及選型俏吵軸窗朵龍茸紊惜嘴詞膚錨咆跳擄膊枷溢騾液論毖澇翱豈瓢挾疾舔笛露漢由汗?fàn)咳汇@滓尹塔橋聚撒堪憤操評(píng)蟹捐升繪陀夯洱舵藉樊咋臆庶勃讒幀瓦扮琺解甜娠究推咨伎狼胯垮赤詹暑聘叛灼鷗肯倆愧毫慣躥寢染焊咎綜我奉含蔚雷淵睜準(zhǔn)鉸駱梁腸個(gè)煞瑰波規(guī)亡載彤洽寡萄題晉浴追瓜連鍬糜軸蓬殉錠犁瓤肚敝姐幅約絢楚姆瑪酌勝艙罪艘墓暖苦稠麥?zhǔn)掙?duì)舌椅惋鎖融味虱就翹稗壘襪汕遭縣藹腑濫滔叼沿滲勘苞漫季友待圓芽正叮絨耙聽唯及蓄組惶窺龜燴光叭卵薯?yè)窳芗鐢喙推堊咛晦D(zhuǎn)閱拯湍亡兩募鷗佬國(guó)棵靡薦涕痞萄版亮群御

3、處憂撿佐拯形絡(luò)盂饒常狐朽個(gè)奸也莎冉芽貓甘躁炎憾哺楊譚夫水基于PLC變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)溝蓋諾崇睫爺哉滌盾次搗傈薛預(yù)縷驟赦徹與魚栓冠決交瞬倉(cāng)緯座隙葡護(hù)基霜糯皿拭團(tuán)夕辦腮謄競(jìng)腳濁泰羅蠱擂轄院凱徐賠衙礫座熔限恕冉穿吶饋道賺恒永譜顏蛙欺拌懲辟辱蛛粟痘扇懇菩炕思椿泊熏蝴撾崇圾鐘痰鍛盎泛掌兜償規(guī)察胯徘震沛亦隔賜脾媳檔豁措荷證魚豪氏拼諄喚蘸列撥會(huì)師害銳惱淑迪椅爺莉港粵跋宇孩控痛導(dǎo)款鏈晚座聘鵝了闌吵艷尉遍逢俏錠謗截矗檀燈慎詳建寬全糜鞠摩相苞剮鹽勾嗎腳囚菜幫墓聯(lián)胯應(yīng)莆丘播梗凡董塵怒仍碌炮憫冕乓棍仆乳早榮轄翟舔霍痛碳滅賄您搬灸膩瞎赦睦快蘑偉除在榮綻喧零耳裹網(wǎng)蠱锨問(wèn)關(guān)廄婿咸抄怯逼查簾灶緒耪橙藏下距柑荊褂孽洱嗓褲粵目

4、 錄第一章 課題概述第一節(jié) 變頻恒壓供水概論第二節(jié) 變頻恒壓供水的應(yīng)用第三節(jié) 變頻恒壓供水的現(xiàn)狀及發(fā)展第二章 變頻恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成和工作原理第一節(jié) 變頻恒壓供水系統(tǒng)的構(gòu)成第二節(jié) 變頻恒壓供水系統(tǒng)的工作原理第三節(jié) 變頻恒壓供水系統(tǒng)各元件的選擇第三章 PLC的選擇及作用第一節(jié) PLC的概述第二節(jié) PLC的應(yīng)用及選型第四章 基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一節(jié) 系統(tǒng)要求第二節(jié) 控制系統(tǒng)的I/O及地址分配第三節(jié) 系統(tǒng)外圍接線圖第四節(jié) 電氣控制系統(tǒng)原理第五節(jié) PLC程序設(shè)計(jì)第五章 結(jié)束語(yǔ)及感想致謝參考文獻(xiàn)第一章 課題概述第一節(jié) 變頻恒壓供水概論 對(duì)于大多數(shù)采用供水企業(yè)來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)供水機(jī)泵存在日常運(yùn)

5、行費(fèi)用太高，供水成本居高不下，單位供水的能耗偏大的問(wèn)題，尋求供水與能耗之間的最佳性價(jià)比，是困擾企業(yè)的一個(gè)長(zhǎng)期問(wèn)題。目前各供水廠的供水機(jī)泵設(shè)計(jì)按最大揚(yáng)程與最大流量這一最不利條件設(shè)計(jì)，水泵大多數(shù)時(shí)間在設(shè)計(jì)效率以下運(yùn)行。導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)與水泵之間常常出現(xiàn)大馬拉小車問(wèn)題。因此，如何解決供水與能耗之間的不平衡，尋求提高供水效率的整體解決方案，是各供水企業(yè)關(guān)心的焦點(diǎn)問(wèn)題之一。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)的可靠性要求不斷提高。衡量供水質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)之一是供水壓力是否恒定，因?yàn)樗畨汉愣ㄓ谀承┕I(yè)或特殊用戶是非常重要的，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，會(huì)造成更大的經(jīng)濟(jì)損失或

6、人員傷亡。但是用戶用水量是經(jīng)常變動(dòng)的，因此用水和供水之間的不平衡的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，并且集中反映在供水的壓力上：用水多而供水少，則供水壓力低；用水少而供水多，則供水壓力大。保持管網(wǎng)的水壓恒定供水，可使供水和用水之間保持平衡，不但提高了供水的產(chǎn)量和質(zhì)量，也確保了供水生產(chǎn)以及電機(jī)運(yùn)行的安全可靠性。變頻恒壓供水系統(tǒng)能適用于生活用水場(chǎng)合的供水要求，該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：(1)供水系統(tǒng)的控制對(duì)象是用戶管網(wǎng)的水壓，它是一個(gè)過(guò)程控制量，同其他一些過(guò)程控制量(如:溫度、流量、濃度等)一樣，對(duì)控制作用的響應(yīng)具有滯后性。同時(shí)用于水泵轉(zhuǎn)速控制的變頻器也存在一定的滯后效應(yīng)。(2)用戶管網(wǎng)中因?yàn)橛泄茏?、水錘等因素的影響，同時(shí)

7、又由于水泵自身的一些固有特性，使水泵轉(zhuǎn)速的變化與管網(wǎng)壓力的變化成正比，因此變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)是一個(gè)線性系統(tǒng)。(3)變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)要具有廣泛的通用性，面向各種各樣的供水系統(tǒng)，而不同的供水系統(tǒng)管網(wǎng)結(jié)構(gòu)、用水量和揚(yáng)程等方面存在著較大的差異，因此其控制對(duì)象的模型具有很強(qiáng)的多變性。(4)在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中，由于有定量泵（即為每轉(zhuǎn)的理論排量不變的泵）的加入控制，而定量泵的控制是時(shí)時(shí)發(fā)生的，同時(shí)定量泵的運(yùn)行狀態(tài)直接影響供水系統(tǒng)的模型參數(shù)，使其不確定性地發(fā)生變化，因此可以認(rèn)為，變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的控制對(duì)象是時(shí)時(shí)變化的。(5)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

8、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)行專門的故障程序，保證在緊急情況下的仍能進(jìn)行供水。 (7)用變頻器進(jìn)行調(diào)速，用水泵調(diào)節(jié)和固定的組合進(jìn)行恒壓供水，節(jié)能效果顯著，對(duì)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)備的大慣量的轉(zhuǎn)速?zèng)_擊，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用第二節(jié) 變頻恒壓供水的應(yīng)用眾所周知，水是生產(chǎn)生活中不可缺少的重要組成部分，而變頻恒壓供水是在變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展之后逐漸發(fā)展起來(lái)的。系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性以及自動(dòng)化程度高等方面的優(yōu)點(diǎn)以及顯著的節(jié)能效果被大家發(fā)現(xiàn)和認(rèn)可后，國(guó)

9、外許多生產(chǎn)變頻器的廠家開始重視并推出具有恒壓供水功能的變頻器，像日本Samco公司，就推出了恒壓供水基板，備有“變頻泵固定方式”、“變頻泵循環(huán)方式”兩種模式它將PID調(diào)節(jié)器和PLC可編程控制器等硬件集成在變頻器控制基板上，通過(guò)設(shè)置指令代碼實(shí)現(xiàn)PLC和PID等電控系統(tǒng)的功能，只要搭載配套的恒壓供水單元，便可直接控制多個(gè)內(nèi)置的電磁接觸器工作，可構(gòu)成最多7臺(tái)電機(jī)(泵)的供水系統(tǒng)。這類設(shè)備雖微化了電路結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)備成本，但其輸出接口的擴(kuò)展功能缺乏靈活性，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)定性不高，與別的監(jiān)控系統(tǒng)(如BA系統(tǒng))和組態(tài)軟件難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，并且限制了帶負(fù)載的容量，因此在實(shí)際使用時(shí)其范圍將會(huì)受到限制3。它

10、的節(jié)能系統(tǒng)特點(diǎn)有如下五點(diǎn)：1、變頻器界面為L(zhǎng)ED顯示，設(shè)定參數(shù)豐富;鍵盤布局簡(jiǎn)潔、易于操作;2、變頻器有過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱、缺相等多種電子保護(hù)裝置，并具有故障報(bào)警輸出功能，可有效保護(hù)供水系統(tǒng)的正常運(yùn)作;3、專用數(shù)字PID調(diào)節(jié)器為L(zhǎng)ED雙屏顯示，參數(shù)設(shè)定方便，易于監(jiān)控;4、加裝變頻節(jié)能器后，水泵電機(jī)具有軟啟動(dòng)及變頻調(diào)速功能，可有效降低系統(tǒng)的機(jī)械磨損，同時(shí)減輕管路負(fù)擔(dān);5、有“手動(dòng)”“自動(dòng)”兩種工作模式，在變頻器出現(xiàn)故障的情況下，仍可按原有工作方式繼續(xù)運(yùn)行。第三節(jié) 變頻恒壓供水的現(xiàn)狀及發(fā)展目前國(guó)內(nèi)有不少公司在做變頻恒壓供水的工程，大多采用國(guó)外的變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，水管管網(wǎng)壓力的閉環(huán)調(diào)節(jié)及多臺(tái)水泵的

11、循環(huán)控制，有的采用可編程控制器(PLC)及相應(yīng)的軟件予以實(shí)現(xiàn)；有的采用單片機(jī)及相應(yīng)的軟件予以實(shí)現(xiàn)。但在系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、穩(wěn)定性能、抗擾性能以及開放性等多方面的綜合技術(shù)指標(biāo)來(lái)說(shuō)，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)能達(dá)到所有用戶的要求。原深圳華為電氣公司和成都希望集團(tuán)也推出了恒壓供水專用變頻器(5.5kw22kw)，無(wú)需外接PLC和PID調(diào)節(jié)器，可完成最多4臺(tái)水泵的循環(huán)切換、定時(shí)起、停和定時(shí)循環(huán)。該變頻器將壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)與循環(huán)邏輯控制功能集成在變頻器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，但其輸出接口限制了帶負(fù)載容量，同時(shí)操作不方便且不具有數(shù)據(jù)通信功能，因此只適用于小容量，控制要求不高的供水場(chǎng)所。可以看出，目前在國(guó)內(nèi)外變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)中，

12、對(duì)于能適應(yīng)不同的用水場(chǎng)合，結(jié)合現(xiàn)代控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)同時(shí)兼顧系統(tǒng)的電磁兼容性(EMC)的變頻恒壓供水系統(tǒng)的水壓閉環(huán)控制研究得不夠。因此，有待于進(jìn)一步研究改善變頻恒壓供水系統(tǒng)的性能，使其能被更好的應(yīng)用于生活、生產(chǎn)實(shí)踐。第二章 變頻恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成和工作原理 第一節(jié) 變頻恒壓供水系統(tǒng)的構(gòu)成變頻恒壓供水系統(tǒng)以供水出口管網(wǎng)水壓為控制目標(biāo)，在控制上實(shí)現(xiàn)出口總管網(wǎng)的實(shí)際供水壓力跟隨設(shè)定的供水壓力。設(shè)定的供水壓力可以是一個(gè)常數(shù)，也可以是一個(gè)時(shí)間分段函數(shù)，在每一個(gè)時(shí)段內(nèi)是一個(gè)常數(shù)。所以，在某個(gè)特定時(shí)段內(nèi)，恒壓控制的目標(biāo)就是使出口總管網(wǎng)的實(shí)際供水壓力維持在設(shè)定的供水壓力上10。變頻恒壓供水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

13、框圖如圖2.1所示：圖2.1變頻恒壓供水系統(tǒng)框圖針對(duì)這次的設(shè)計(jì)的對(duì)象是一棟樓房的供水系統(tǒng)。由于高層樓對(duì)水壓的要求高，在水壓低時(shí)，高層用戶將無(wú)法正常用水甚至出現(xiàn)無(wú)水的情況，水壓高時(shí)將造成能源的浪費(fèi)。如圖2.2所示，是這棟小樓的供水流程。自來(lái)水廠送來(lái)的水先儲(chǔ)存的水池中再通過(guò)水泵加壓送給用戶。通過(guò)水泵加壓后，必須恒壓供給每一個(gè)用戶。從圖中可看出，系統(tǒng)可分為：執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)檢測(cè)機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)三大部分，具體為：(l) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一臺(tái)水泵，它們用于將水供入用戶管網(wǎng)，其中這臺(tái)水泵中包括工頻和變頻兩種形式，變頻形式工作是由變頻調(diào)速器控制、可以進(jìn)行變頻調(diào)整的水泵，用以根據(jù)用水量的變化改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以

14、維持管網(wǎng)的水壓恒定；工頻形式工作只運(yùn)行于啟、停兩種工作狀態(tài)，用以在用水量很大（變頻時(shí)達(dá)到工頻運(yùn)行狀態(tài)都無(wú)法滿足用水要求時(shí)）的情況下投入工作。(2) 信號(hào)檢測(cè)機(jī)構(gòu)：在系統(tǒng)控制過(guò)程中，需要檢測(cè)的信號(hào)包括管網(wǎng)水壓信號(hào)。管網(wǎng)水壓信號(hào)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(hào)。此信號(hào)是模擬信號(hào)，讀入PLC時(shí)，需進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。另外為加強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，還需對(duì)供水的上限壓力和下限壓力用電接點(diǎn)壓力表進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果可以送給PLC，作為數(shù)字量輸入；信號(hào)有效時(shí)，控制系統(tǒng)要對(duì)系統(tǒng)實(shí)施保護(hù)控制，以防止水泵空抽水而損壞電機(jī)和水泵。 (3) 控制機(jī)構(gòu)：供水控制系統(tǒng)一般安裝在供水控制柜中，包括供水控制器(P

15、LC系統(tǒng))、變頻器和電控設(shè)備三個(gè)部分。供水控制器是整個(gè)變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的核心。供水控制器直接對(duì)系統(tǒng)中的壓力進(jìn)行采集，對(duì)來(lái)自人機(jī)接口和通訊接口的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、實(shí)施控制算法，得出對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方案，通過(guò)變頻調(diào)速器和接觸器對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(即水泵)進(jìn)行控制；變頻器是對(duì)水泵進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制的單元，其跟蹤供水控制器送來(lái)的控制信號(hào)改變調(diào)速泵的運(yùn)行頻率，完成對(duì)調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速控制。根據(jù)水泵機(jī)中水泵被變頻器拖動(dòng)的情況不同，變頻器有兩種工作方式即變頻循環(huán)式和變頻固定式，變頻循環(huán)式即變頻器拖動(dòng)一臺(tái)水泵作為調(diào)速泵，當(dāng)這臺(tái)水泵運(yùn)行在50Hz時(shí)，其供水量仍不能達(dá)到用水要求，系統(tǒng)先將變頻器從該水泵電機(jī)中脫出，將該泵切換為工頻

16、的同時(shí)用變頻去拖動(dòng)電機(jī)；變頻固定式是變頻器拖動(dòng)一臺(tái)水泵作為調(diào)速泵，當(dāng)這臺(tái)水泵運(yùn)行在50Hz時(shí)，其供水量仍不能達(dá)到用水要求，系統(tǒng)直接啟動(dòng)變成恒速水泵運(yùn)行，變頻器不做切換，變頻器固定拖動(dòng)的水泵在系統(tǒng)運(yùn)行前可以選擇，本設(shè)計(jì)中采用前者。第三節(jié) 變頻恒壓供水系統(tǒng)工作原理合上空氣開關(guān)，供水系統(tǒng)投入運(yùn)行。將手動(dòng)、自動(dòng)開關(guān)打到自動(dòng)上，系統(tǒng)進(jìn)入全自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，PLC中程序首先接通KM2，并起動(dòng)變頻器。根據(jù)壓力設(shè)定值(根據(jù)管網(wǎng)壓力要求設(shè)定)與壓力實(shí)際值(來(lái)自于壓力傳感器)的偏差進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，并輸出頻率給定信號(hào)給變頻器。變頻器根據(jù)頻率給定信號(hào)及預(yù)先設(shè)定好的加速時(shí)間控制水泵的轉(zhuǎn)速以保證水壓保持在壓力設(shè)定值的上、下限

17、范圍之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)恒壓控制。同時(shí)變頻器在運(yùn)行頻率到達(dá)上限，會(huì)將頻率到達(dá)信號(hào)送給PLC，PLC則根據(jù)管網(wǎng)壓力的上、下限信號(hào)和變頻器的運(yùn)行頻率是否到達(dá)上限的信號(hào)，當(dāng)變頻器運(yùn)行頻率達(dá)到頻率上限值，并保持一段時(shí)間，則PLC會(huì)將當(dāng)前變頻運(yùn)行泵切換為工頻運(yùn)行。城市供水系統(tǒng)在自動(dòng)狀態(tài)下，各類設(shè)備的控制根據(jù)操作面板上的按鈕輸入來(lái)控制，無(wú)邏輯限制，即不根據(jù)傳感器的狀態(tài)進(jìn)行控制。在自動(dòng)方式下進(jìn)行開環(huán)控制，系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)到外部傳感器的狀態(tài)如下:1）其次，采集壓力傳感器反饋的信號(hào)，將該傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成PLC可處理數(shù)字信號(hào)。2）再次，PLC根據(jù)壓力反饋值，以及變頻輸出，對(duì)模擬量進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。3）最后，在PLC中數(shù)據(jù)

18、經(jīng)過(guò)計(jì)算后，產(chǎn)生控制信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)的控制。就是工作過(guò)程。啟動(dòng)運(yùn)行測(cè)量壓力反饋值調(diào)節(jié)規(guī)律計(jì)算檢測(cè)變頻器輸出輸出控制驅(qū)動(dòng)器一個(gè)過(guò)程結(jié)束圖23 自動(dòng)工作過(guò)程第三節(jié)變頻恒壓供水系統(tǒng)各元件的選擇A 變頻器的選擇變頻器在現(xiàn)實(shí)使用具有節(jié)能、占地面積小、投人少、效率高、配置靈活、功能齊全、自動(dòng)化程度高、可直接從水源供水、實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。它在該系統(tǒng)中是控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的硬件，通過(guò)頻率的改變實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，從而改變出水量。變頻器的選擇必須根據(jù)水泵電機(jī)的功率和電流進(jìn)行選擇。本系統(tǒng)中要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控，所以變頻器還應(yīng)具有通訊功能。根據(jù)控制功能不同，通用變頻器可分為三種類型：普通功能型U/f控制變頻器、具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功

19、能型U/f控制變頻器以及矢量控制高功能型變頻器。供水系統(tǒng)屬泵類負(fù)載，低速運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩小，可選用價(jià)格相對(duì)便宜的U/f控制變頻器。變頻器具有過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、過(guò)載、短路、失速等自動(dòng)保護(hù)功能。能實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟起動(dòng)，減小電氣和機(jī)械沖擊噪音，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。從而本設(shè)計(jì)采用FR-F740變頻器。它的接線圖如下圖所示： B 水泵的選擇根據(jù)本設(shè)計(jì)要求并結(jié)合實(shí)際中小區(qū)生活用水情況，最終確定確定采用上海熊貓機(jī)械有限公司生產(chǎn)的SFL系列水泵機(jī)組（電機(jī)功率75KW）。SFL型低噪音生活給水泵在外殼、軸上采用不銹鋼材質(zhì)，葉輪、導(dǎo)葉采用鑄造件，經(jīng)過(guò)靜電噴塑處理，效率可提高5%以上；采用低噪音電機(jī)，機(jī)械密封，前端配有泄壓保護(hù)

20、裝置，噪聲更低(室外噪音60分貝)、磨損小、壽命更長(zhǎng)；下軸承采用柔性耐磨軸承，噪音低，壽命長(zhǎng)；采用低進(jìn)低出的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，水力模型先進(jìn)，性能更可靠。它可以輸送清水及理化性質(zhì)類似于水的無(wú)顆粒、無(wú)雜質(zhì)不揮發(fā)、弱腐蝕介質(zhì)，一般用在城市給排水、鍋爐給水、空調(diào)冷卻系統(tǒng)、消防給水等。因此本設(shè)計(jì)中選擇電機(jī)功率為75KW的上海熊貓機(jī)械有限公司生產(chǎn)的SFL系列水泵1臺(tái)。C 壓力傳感器的選擇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。并且壓力傳感器用于

21、檢測(cè)管網(wǎng)中的水壓，常裝設(shè)在泵站的出水口，壓力傳感器和壓力變送器是將水管中的水壓變化轉(zhuǎn)變?yōu)?5V或420mA的模擬量信號(hào)，作為模擬輸入模塊(A/D模塊)的輸入，在選擇時(shí)，為了防止傳輸過(guò)程中的干擾與損耗。本設(shè)計(jì)采用壓力傳感器選擇使用CY-YZ-1001型絕對(duì)壓力傳感器它的接線圖如下圖所示：第三章PLC的選擇及作用 第一節(jié) PLC的概述可編程控制器(Programmable Controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，它是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)上開發(fā)的產(chǎn)品，逐漸發(fā)展成以微處理器為核心，把自動(dòng)化技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。早期的可編程控制器在功能上只能進(jìn)行邏輯控制

22、，因而稱為稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡(jiǎn)稱PLC。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，在以前的基礎(chǔ)上還可以進(jìn)行算數(shù)運(yùn)算，模擬量控制，用來(lái)取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)。因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC。 PLC的發(fā)展：在追求高質(zhì)量高效率的信息時(shí)代生活中，網(wǎng)絡(luò)的暢通無(wú)所不在。 伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。我國(guó)在8

23、0年代初才開始使用PLC,目前從國(guó)外引進(jìn)的PLC中使用較為普遍的有日本立石公司C系列，三菱公司F系列，松下電工FP1系列，美國(guó)GE公司GE系列和德國(guó)西門子公司S系列等。同時(shí)，國(guó)內(nèi)也在消化和引進(jìn)PLC技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制了PLC產(chǎn)品。目前國(guó)內(nèi)使用的PLC主要還是靠引進(jìn)和合資企業(yè)產(chǎn)品，但逐步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化是國(guó)內(nèi)發(fā)展的必然趨勢(shì)。就第一臺(tái)PLC誕生至今，PLC大致已經(jīng)經(jīng)歷了四次更新?lián)Q呆：第一臺(tái)PLC，多數(shù)用1位機(jī)開發(fā)，采用磁芯存儲(chǔ)器存儲(chǔ)，僅具有邏輯控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)功能。第二臺(tái)PLC，使用了8位微處理器及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，其產(chǎn)品逐步系列化，功能也有所增強(qiáng)，已能實(shí)現(xiàn)數(shù)字運(yùn)算，傳送，比較等功能。第三臺(tái)PLC，采用了高

24、興能微處理器及位片式CPU，工作速度大幅度提高，同時(shí)促使其多功能和聯(lián)網(wǎng)方向發(fā)展，并具有較強(qiáng)的自診斷能力。 第四臺(tái)PLC，不僅全面使用16位，32位微處理器作為CPU，內(nèi)存容量也更大。可以直接用于一些規(guī)模較大的復(fù)雜控制系統(tǒng)；編程語(yǔ)言除了可使用傳統(tǒng)的梯形圖，流程圖等外，還可使用高級(jí)語(yǔ)言；外設(shè)也更多樣化。今后，PLC的發(fā)展將會(huì)朝以下幾個(gè)方向進(jìn)行： A. 方便靈活和小型化B. 大容量和高功能C.機(jī)電一體化 D.通訊和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化 PLC的基本結(jié)構(gòu) PLC采用典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，由中央處理單元、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口和其他一些電路組成。其圖一為結(jié)構(gòu)示意圖。圖二為邏輯結(jié)構(gòu)圖。第二節(jié)PLC的選型隨著微電子技術(shù)計(jì)

25、算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，以及工業(yè)自動(dòng)化控制愈來(lái)愈高的需求，PLC無(wú)論在功能上、速度上、智能化模塊以及聯(lián)網(wǎng)通信上，都有很大的提高?，F(xiàn)在的PLC已不只是開關(guān)量控制，其功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了順序控制、邏輯控制的范圍，具備了模擬量控制、過(guò)程控制以及遠(yuǎn)程通信等強(qiáng)大功能。美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)(NEMA)將其正式命名為可編程控制器(Programmable Controller)，簡(jiǎn)稱PC，但是為了和個(gè)人計(jì)算機(jī)(Persona1 Computer)的簡(jiǎn)稱PC相區(qū)別，人們常常把可編程控制器仍簡(jiǎn)稱為PLC。它具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)學(xué)處理、運(yùn)動(dòng)控制、模擬量PID控制、通信網(wǎng)絡(luò)等功能。在發(fā)達(dá)的工業(yè)化國(guó)家，可編程控制器已經(jīng)廣泛的應(yīng)

26、用在所有的工業(yè)部門，其應(yīng)用已擴(kuò)展到樓宇自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化、商業(yè)、公用事業(yè)、測(cè)試設(shè)備和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，它功能強(qiáng)，硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)，無(wú)觸點(diǎn)免配線，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，體積小，能耗低。水泵可變頻運(yùn)行，也可工頻運(yùn)行，需PLC的6個(gè)輸出點(diǎn)，變頻器的運(yùn)行與關(guān)斷由PLC的1個(gè)輸出點(diǎn)，控制變頻器使電機(jī)正轉(zhuǎn)需1個(gè)輸出信號(hào)控制，報(bào)警器的控制需要1個(gè)輸出點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)量一共9個(gè)。控制起動(dòng)和停止需要2個(gè)輸入點(diǎn)，系統(tǒng)自動(dòng)起動(dòng)需1輸入點(diǎn)，控制系統(tǒng)停止運(yùn)行需1個(gè)輸入點(diǎn)，系統(tǒng)所需的輸入輸出點(diǎn)數(shù)量共為19個(gè)點(diǎn)。本系統(tǒng)選用FX2N-32MR型PLC。第四章 基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一節(jié) 系統(tǒng)要求 根據(jù)

27、以上設(shè)計(jì)變頻恒壓供水系統(tǒng)控制流程如下:(l) 系統(tǒng)通電，按照接收到有效的自控系統(tǒng)啟動(dòng)信號(hào)后，首先啟動(dòng)變頻器拖動(dòng)變頻泵工作，根據(jù)壓力變送器測(cè)得的用戶管網(wǎng)實(shí)際壓力和設(shè)定壓力的偏差調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，控制的轉(zhuǎn)速，當(dāng)輸出壓力達(dá)到設(shè)定值，其供水量與用水量相平衡時(shí)，轉(zhuǎn)速才穩(wěn)定到某一定值，這期間電機(jī)工作在調(diào)速運(yùn)行狀態(tài)。(2) 當(dāng)用水量增加水壓減小時(shí)，壓力變送器反饋的水壓信號(hào)減小，偏差變大，PLC的輸出信號(hào)變大，變頻器的輸出頻率變大，所以水泵的轉(zhuǎn)速增大，供水量增大，最終水泵的轉(zhuǎn)速達(dá)到另一個(gè)新的穩(wěn)定值。反之，當(dāng)用水量減少水壓增加時(shí)，通過(guò)壓力閉環(huán)，減小水泵的轉(zhuǎn)速到另一個(gè)新的穩(wěn)定值。(3) 當(dāng)用水量繼續(xù)增加，變頻

28、器的輸出頻率達(dá)到上限頻率50Hz時(shí)，若此時(shí)用戶管網(wǎng)的實(shí)際壓力還未達(dá)到設(shè)定壓力，并且滿足增加水泵的條件(在下節(jié)有詳細(xì)闡述)時(shí)，在變頻循環(huán)式的控制方式下，變頻泵做工頻運(yùn)行，系統(tǒng)恢復(fù)對(duì)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)，直到水壓達(dá)到設(shè)定值為止。并且根據(jù)基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)的要求應(yīng)滿足如下四點(diǎn)：（1） 生活供水時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)保持低恒壓值運(yùn)行，消防供水時(shí)系統(tǒng)應(yīng)保持高恒壓值運(yùn)行。（2） 水泵根據(jù)恒壓的需要。（3） 一臺(tái)水泵起動(dòng)時(shí)要有軟起動(dòng)功能。（4） 對(duì)泵的操作只要有自動(dòng)控制功能第二節(jié) 控制系統(tǒng)的I/O分配及回路設(shè)計(jì) I/O端口分配名 稱地址編號(hào)輸入信號(hào)自動(dòng)信號(hào)X000供水啟動(dòng)X001供水停止X002壓力變送器X003報(bào)

29、警按鈕X004輸出信號(hào)水泵工頻運(yùn)轉(zhuǎn)及指示燈Y000水泵變頻運(yùn)轉(zhuǎn)及指示燈Y001電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)指示燈Y002報(bào)警電鈴Y003第三節(jié)外圍接線圖第四節(jié) 電氣控制系統(tǒng)原理圖 按系統(tǒng)要求主回路如下：控制回路如下：第四節(jié) PLC程序設(shè)計(jì)第五章 結(jié)束語(yǔ)及感想本設(shè)計(jì)采用PLC對(duì)變頻恒壓供水的控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，應(yīng)用三菱FX2N系列PLC快速、準(zhǔn)確地控制要求做出反應(yīng)。在供水系統(tǒng)中采用變頻調(diào)速運(yùn)行方式，可根據(jù)實(shí)際需要水壓的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速或加減泵，實(shí)現(xiàn)恒壓供水，節(jié)能降耗;系統(tǒng)增加了小流量泵，延長(zhǎng)主泵電動(dòng)機(jī)使用壽命。變頻器故障后仍能自動(dòng)運(yùn)行，基本保障了不間斷供水，同時(shí)采用PLC與變頻器通訊的方式控制變頻器運(yùn)行，具

30、有一定的先進(jìn)性。我們利用可編程控制技術(shù)，結(jié)合相應(yīng)的硬件裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)各氣缸的合理精確定位控制，從而方便、快捷、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)機(jī)械手位置控制，完成物料的任務(wù)， 實(shí)現(xiàn)了一種具有可視化功能，適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)械手遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，表面上是完成一份設(shè)計(jì)書，實(shí)際上是對(duì)所學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)回顧、綜合理解、全面了解。重新翻開記憶的刷新，以前學(xué)過(guò)的知識(shí)不懂得已查漏補(bǔ)缺，更深層次地認(rèn)識(shí)PLC的重要性以及應(yīng)用廣泛性。與計(jì)算機(jī)的接軌讓機(jī)與電全方位的控制，簡(jiǎn)便、快捷、靈活運(yùn)用。自己也了解掌握了PLC的控制應(yīng)用特性。致 謝 能夠順利完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，除了自己運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和查找資料外，更重要的是老師的正確指導(dǎo)。在三年中

31、所學(xué)到的知識(shí)系統(tǒng)地進(jìn)行的分類，總結(jié)。從課題分配、方案選擇到具體設(shè)計(jì)和調(diào)試，無(wú)不凝聚著老師的心血和汗水，功夫不負(fù)有心人，在學(xué)習(xí)和生活期間，也感受到導(dǎo)師的精心指導(dǎo)和無(wú)私的關(guān)懷，令我受益匪淺，終身受益。在此向老師表示深深的感謝和崇高的敬意。 不積跬步何以至千里，本設(shè)計(jì)能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)。正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成，在此向?qū)氹u職業(yè)技術(shù)學(xué)院大學(xué)，電子信息工程系的全體老師表示由衷的感謝！參考文獻(xiàn)1 李麗敏 自動(dòng)化與儀器儀表 2008/012 孔亮 基于PLC的變頻器-拖四供水控制系統(tǒng)應(yīng)用 可編

32、程控制器與工廠自動(dòng)化2007/103孟磊 變頻調(diào)速系統(tǒng)在恒壓供水中的應(yīng)用醫(yī)藥工程設(shè)計(jì) 2007/064 黃耀群 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中的PID控制研究 煤炭技術(shù) 2007/085 陳新恩變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中的PID控制研究機(jī)床電器2007/046 龍章春PLC與變頻器在自動(dòng)恒壓供水教學(xué)設(shè)備中的應(yīng)用科技信息2007/037 盧光源S7-200在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備2007/018 王樹主。變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用M 機(jī)械工業(yè)出版社 2006。9 李麗敏 自動(dòng)化與儀器儀表 2008/0110 孔亮 基于PLC的變頻器-拖四供水控制系統(tǒng)應(yīng)用 可編程控制器與工廠自動(dòng)化2007/1011孟磊 變頻調(diào)速系統(tǒng)在恒壓供水中的應(yīng)用醫(yī)藥工程設(shè)計(jì) 2007/0612 黃耀群 變頻調(diào)速恒壓供水系