家用自動(dòng)供水與水位自動(dòng)控制設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、 . . . 工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院窗體頂端畢業(yè)設(shè)計(jì)班級(jí): 06321 : 瑋 系別 : 機(jī)電工程系 設(shè)計(jì)題目 :家用自動(dòng)供水與水位自動(dòng)控制輔導(dǎo)老師 : 季萌目 錄摘要前言第一章 緒論一、可編程控制器的定義二、PLC的特點(diǎn) 三、PLC的產(chǎn)生計(jì)發(fā)展四、PLC與繼電器的區(qū)別第二章、水泵與變頻與液位控制器器一、水泵的控制與節(jié)能分析二、變頻器的調(diào)節(jié)原理三 液位控制器四 供水保護(hù)電路 第三章、變頻器恒壓供水系統(tǒng)一、系統(tǒng)介紹二、工作原理.三、PLC控制統(tǒng)四、注意事項(xiàng)五、結(jié)論致參考文獻(xiàn)窗體底端摘 要 隨著社會(huì)的飛速發(fā)展和城市建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，人口的增多以與人們生活水平的提高，對(duì)城市供水的質(zhì)量、數(shù)量、穩(wěn)定性

2、等問(wèn)題提出了越來(lái)越高的要求，我國(guó)中小城市供水的自動(dòng)化配置相對(duì)落后，機(jī)組的控制主要依靠值班人員的手操作，控制過(guò)程煩瑣，而且手動(dòng)控制無(wú)法對(duì)供水管網(wǎng)的壓力和水位變化與時(shí)做出恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。為了保證供水，機(jī)組常保持在超壓的狀態(tài)下運(yùn)行，爆損象也挺嚴(yán)重。本論文結(jié)合現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一套基于PLC的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)。   變頻調(diào)速恒壓自動(dòng)控制供水系統(tǒng)由可編程控制器、變頻器、水泵機(jī)組、壓力傳感器、工控機(jī)、與控制柜等組成。系統(tǒng)采用一臺(tái)變頻器拖動(dòng)四臺(tái)電機(jī)的運(yùn)行，起動(dòng)，調(diào)速。其中兩臺(tái)大機(jī)（220kW）和兩臺(tái)小機(jī)（160kW）采用循環(huán)使用的方式運(yùn)行。通過(guò)工控機(jī)和PLC連接，簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)了用于工控

3、機(jī)的集數(shù)據(jù)采集和通訊，設(shè)備的狀態(tài)控制和數(shù)據(jù)管理的監(jiān)控程序，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)控制。   在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中，單臺(tái)水泵工況的調(diào)節(jié)是通過(guò)變頻器來(lái)改變電源的頻率f來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速n,從而改變水泵的性能曲線來(lái)實(shí)現(xiàn)的。分析水泵的能耗比較圖，可以看出利用變頻器實(shí)現(xiàn)調(diào)速恒壓供水，當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，流量與轉(zhuǎn)速成正比，功率以轉(zhuǎn)速的三次方下降，與傳統(tǒng)供水方式閥門節(jié)流控制相比，在一定程度上可以減少能量損耗，能夠明顯節(jié)能。該系統(tǒng)能夠?qū)┧到y(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制，有效的降低能耗，保持系統(tǒng)維持在最佳運(yùn)行狀態(tài)，提高生產(chǎn)管理水平。前言我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是基于PLC變頻恒壓供水系統(tǒng), 系統(tǒng)采用變頻調(diào)速方式自動(dòng)調(diào)

4、節(jié)水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速或加、減泵. 改變以往 先啟后停方式,自動(dòng)完成泵組軟啟動(dòng)與無(wú)沖擊切換,使水壓平穩(wěn)過(guò)渡. 變頻器故障時(shí)系統(tǒng)讓可運(yùn)行, 保證不斷供水. 系統(tǒng)斷電恢復(fù)后可自動(dòng)啟動(dòng). 采用硬件/軟件備用與,使各泵進(jìn)行輪休, 延長(zhǎng)了設(shè)備的機(jī)械使用壽命.前   言      我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是基于PLC變頻恒壓供水系統(tǒng), 系統(tǒng)采用變頻調(diào)速方式自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速或加、減泵. 改變以往 先啟后停方式,自動(dòng)完成泵組軟啟動(dòng)與無(wú)沖擊切換,使水壓平穩(wěn)過(guò)渡. 變頻器故障時(shí)系統(tǒng)讓可運(yùn)行, 保證不斷供水. 系統(tǒng)斷電恢復(fù)后可自動(dòng)啟動(dòng). 采用硬件

5、/軟件備用與,使各泵進(jìn)行輪休, 延長(zhǎng)了設(shè)備的機(jī)械使用壽命.第一章    緒論隨著變壓器調(diào)速技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)生活飲用水品質(zhì)要求的不斷提高, 變頻恒壓供水系統(tǒng)已逐漸取代原有的水塔供水系統(tǒng), 廣泛應(yīng)用于多層住宅小區(qū)生活消防供水系統(tǒng), 然而, 由于新系統(tǒng)多會(huì)繼續(xù)使用原有系統(tǒng)的部分舊設(shè)備(水泵) , 在對(duì)原有供水系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造的實(shí)踐中,往往會(huì)出現(xiàn)一些在理論上意想不到的問(wèn)題. 本文介紹的變頻控制恒壓供水系統(tǒng)是在對(duì)一個(gè)典型的水塔供水系統(tǒng)的技術(shù)改造實(shí)踐中,根據(jù)盡量保留原有設(shè)備的原則設(shè)計(jì)的, 該系統(tǒng)很好的解決了舊設(shè)備需要頻繁檢修的問(wèn)題,既體現(xiàn)了變頻控制恒壓供水的技術(shù)優(yōu)勢(shì),同時(shí)有

6、效的節(jié)省了資金.                      一  可編程控制器的定義   可編程控制器是一種帶有指令存儲(chǔ)器和數(shù)字或模擬I/O接口,以位運(yùn)算為主,能完成邏輯、順序、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算功能,用于控制機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制裝置        &#

7、160;             二   PLC的特點(diǎn)1    編程簡(jiǎn)單  PLC的的基本指令不多,常用于編程的梯形圖與傳統(tǒng)的繼電器接觸控制線路圖有許多相似之處,編程的使用簡(jiǎn)便, 對(duì)程序進(jìn)行增減、修改和運(yùn)行監(jiān)視很方便. 2    可靠性高  PLC是專門為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的, 在設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中均采用了諸如屏蔽、濾波、隔離、無(wú)觸點(diǎn)、精選元器件等多層次有效的抗干擾措施,

8、因此可靠性高.    3    通用性好  4    功能強(qiáng)  PLC具有很強(qiáng)的功能,能進(jìn)行邏輯、定時(shí)、計(jì)數(shù)和步進(jìn)等控制, 能完成A/D與D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理和通信聯(lián)網(wǎng)等功能.5    使用方便  PLC體積小, 重量輕, 便于安裝.6    設(shè)計(jì)、施工和調(diào)試周期短             

9、;           三  PLC的產(chǎn)生與發(fā)展隨著社會(huì)的發(fā)展, 科技的進(jìn)步, 新的控制器件與其控制系統(tǒng)不斷涌現(xiàn). 1968年美國(guó)通用汽車公司公開招標(biāo)研制功能更強(qiáng), 使用更方便, 價(jià)格便宜,  可靠性更高的新型控制器. 一年后美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司根據(jù)GM 公司的招標(biāo)要求,  研制成功世界上第一臺(tái)可編程控制器, 型號(hào)為PDP-14, 并在GM公司汽車生產(chǎn)線上首次應(yīng)用成功. 這就較好的把繼電接觸控制簡(jiǎn)單易懂, 使用方便、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)與計(jì)算機(jī)功能完善、 靈活性強(qiáng)、

10、通用性好的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái), 并將繼電接觸控制的硬連線邏輯轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)的軟件邏輯編程的設(shè)想逐漸變成現(xiàn)實(shí). 當(dāng)時(shí)人們把這第一臺(tái)可編程控制器叫做邏輯控制器PLC, 只是用來(lái)取代繼電接觸控制, 僅有執(zhí)行繼電器邏輯、 定時(shí)、計(jì)數(shù)等較少功能. 20世紀(jì)70年代中期出現(xiàn)可微處理器和微型計(jì)算機(jī), 人們把微機(jī)技術(shù)應(yīng)用到可編程序控制器中, 使得它兼有計(jì)算機(jī)的一些功能, 不但用邏輯編程取代了硬連線邏輯, 還增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳輸與處理與對(duì)模擬量進(jìn)行控制等功能,使之真正成為一種電子計(jì)算機(jī)工業(yè)控制設(shè)備1980年美國(guó)電器制造協(xié)會(huì)把這種新的控制設(shè)備正式命名為可編程序控制器簡(jiǎn)稱為PLC.  自從美國(guó)研制出世界上第一臺(tái)P

11、LC以后, 日本、德國(guó)、法國(guó)等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相繼研制出各自的PLC.20世紀(jì)70年代中期在PLC中引入了微機(jī)技術(shù)、使PLC功能不斷增強(qiáng), 質(zhì)量不斷提高, 應(yīng)用日益廣泛. 目前PLC廣泛應(yīng)用于汽車制造、石油、化工、冶金、機(jī)械、電力等領(lǐng)域. 目前PLC發(fā)展方向主要是朝著小型化、廉價(jià)化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、智能化、高速化、大容量化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展, 這將使PLC功能更強(qiáng), 可靠性更高, 使用更方便,適用面更廣.                

12、60;      四 PLC與繼電器的區(qū)別首先價(jià)格上PLC比繼電器要貴, 第二PLC 在可靠性方面不如繼電器比如繼電器保護(hù)方面, PLC部繼電器是虛擬的, 傳統(tǒng)繼電器是實(shí)在的東西, 抗干擾能力傳統(tǒng)的繼電器不如PLC, 第三  PLC的作用實(shí)際上應(yīng)該是可以代替復(fù)雜的繼電器邏輯回路的控制功能,繼電器不僅用于電氣邏輯回路,更多的是用作中間繼電器 即信號(hào)隔離,另外PLC的負(fù)載能力比繼電器要強(qiáng).            

13、;     第二章  水泵與變頻器           一水泵控制節(jié)能分析   目前, 廣泛應(yīng)用的變頻調(diào)速恒壓供水方式較恒速供水節(jié)能效果明顯, 但恒壓變頻大于變頻調(diào)速供水的節(jié)能尚有潛力可挖, 首先其供水壓力是按滿足最不利供水點(diǎn)的壓力要求來(lái)設(shè)定的, 而實(shí)際的供水系統(tǒng)因遠(yuǎn)離最不利點(diǎn)而導(dǎo)致壓頭損失很大; 其次, 恒壓供水不能保證水泵始終在高效區(qū)運(yùn)行. 1變頻調(diào)速原理變頻調(diào)速供水的原理如圖所示.由圖可見(jiàn),

14、 當(dāng)流量從Q0減為Q1時(shí), 如采用恒速泵則揚(yáng)長(zhǎng)升至HB, 此時(shí)BB段的揚(yáng)程是多余的; 如采用恒壓變頻,恒壓變頻調(diào)速則其轉(zhuǎn)速將由原來(lái)的n0下降為n1以維持恒壓HA(對(duì)應(yīng)的揚(yáng)程為B點(diǎn)),此時(shí)BB段的揚(yáng)程是多余的,但B大于BB,顯見(jiàn)恒壓調(diào)速比恒速供水節(jié)能.為了進(jìn)一步節(jié)能可根據(jù)需水量的變化來(lái)設(shè)定供水壓力,即當(dāng)流量由Q0降至為Q1時(shí),若供水壓力設(shè)定為HB則管道工作特性曲線恰好相交于B(其轉(zhuǎn)速為n2), 此時(shí)水泵的揚(yáng)程完全被利用,節(jié)能效果最好. 由上述分析可知,通過(guò)智能壓力設(shè)定以使壓力隨所需供水流量變化就可獲得很好的節(jié)能效果二    變頻器的調(diào)接原理 恒壓供水的控制

15、原理   SAMI STAR變頻器具有REMOTE和LOCAL兩種操作方式。LOCAL操作方式下，通過(guò)LOCAL START/STOP開關(guān)啟停變頻器，通過(guò)f REF LOCAL INPUT0 輸入端口的電位開關(guān)人工調(diào)節(jié)變頻器工作頻率；通過(guò)LOCAL/REMOTE輸入點(diǎn)可以將變頻器切換到REMOTE操作方式下，在REMOTE方式下，通過(guò)REMOTESTART/STOP輸入點(diǎn)進(jìn)行PLC遠(yuǎn)程啟停變頻器，通過(guò)f REF REMOTE INPUT0端口輸入頻率控制信號(hào)（百分比）控制變頻器工作頻率。根據(jù)供水量情況，我們把變頻器的工作頻率上限設(shè)定為水泵基頻，即頻率變化圍控制在0

16、50Hz，在此圍水泵運(yùn)行頻率和定子相壓成正比（與與變頻器輸入頻率成正比），這使得變頻器輸入、水泵運(yùn)行頻率和泵的輸出壓力成較好的線形關(guān)系，可得到較好的控制效果。SAMI STAR變頻器對(duì)用戶開放的I/0接口位于TERMINAL BLOCK CARD上，主要使用的有：X11-1（REMOTE START/STOP）；X11-4（LOCAL/REMOTE）；X11-13/14（f REF REMOTE INPUT0 、420mA信號(hào) 輸入）；X11-15/16（輸出420mA變頻器運(yùn)行頻率信號(hào)）；X11-17/18（輸出420mA變頻泵運(yùn)行電流信號(hào)）。變頻器由PLC遠(yuǎn)程控制時(shí)，啟動(dòng)是由PLC向X11

17、-4輸出信號(hào)，使變頻器切換到外部設(shè)備控制方式（REMOTE方式），再向X11-1輸出信號(hào)，啟動(dòng)變頻器。在恒壓調(diào)節(jié)時(shí)，PLC處理器把檢測(cè)到的壓力信號(hào)作為反饋值，與PID運(yùn)算的壓力設(shè)定值（由調(diào)度人員根據(jù)情況在REView上設(shè)定）進(jìn)行比較，再經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算得到調(diào)節(jié)后的修正值，通過(guò)模擬量輸出模板（1771-OFE）輸出到X11-13/14，作為REMOTE方式下變頻器的頻率控制信號(hào)，由于該信號(hào)是相對(duì)變頻器工作頻率上限的百分比，所以變頻器將輸入信號(hào)進(jìn)行部運(yùn)算后轉(zhuǎn)為真實(shí)工作頻率。   為了使三期變頻恒壓供水自動(dòng)控制系統(tǒng)與全廠自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，全面實(shí)現(xiàn)對(duì)恒壓供水系統(tǒng)的

18、運(yùn)行情況和設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視和遠(yuǎn)程控制，更加安全可靠地實(shí)現(xiàn)恒壓供水，我們使用PLC進(jìn)行PID運(yùn)算和監(jiān)控。   PLC的PID運(yùn)算調(diào)節(jié)通過(guò)該型處理器專用PID指令完成，通過(guò)設(shè)置各參數(shù)即可由PLC完成PID運(yùn)算調(diào)節(jié)。PID程序段流程如圖4。PID指令必須以一樣的時(shí)間間隔周期性地執(zhí)行，可采用計(jì)時(shí)器，定時(shí)中斷或?qū)崟r(shí)采樣的等方法，此處選用了定時(shí)方法；PV是PID指令采樣的壓力控制反饋值，SP是PID指令的壓力控制設(shè)定值，KP為PID的比例增益，KI為PID的積分增益，KD為PID的微分增益，這五個(gè)控制參數(shù)作為主要的PID參數(shù)參與控制，確定PID參數(shù)時(shí)要兼顧系統(tǒng)靈敏性和穩(wěn)定性，

19、由于我們恒壓控制要求和設(shè)備的性能條件，參數(shù)設(shè)定更強(qiáng)調(diào)穩(wěn)定性（與KI），由于微分環(huán)節(jié)有放大噪聲的特點(diǎn)，我們將KD盡量設(shè)置得較小；SWM為PID指令轉(zhuǎn)為手動(dòng)直接調(diào)頻的開關(guān)，SO設(shè)定為PID指令的在手動(dòng)控制輸出方式時(shí)的輸出值，當(dāng)變頻器從PID自控調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)為手動(dòng)直接調(diào)頻時(shí)，SO替代PID運(yùn)算結(jié)果作為轉(zhuǎn)換時(shí)的輸出值，將SO設(shè)定為控制值就可實(shí)現(xiàn)無(wú)縫轉(zhuǎn)換，減小變頻器運(yùn)行頻率的震蕩。DB為PID指令的死區(qū)設(shè)定值，輸出超出死區(qū)時(shí)PID指令通過(guò)自動(dòng)運(yùn)算限制輸出超出限定圍。   為了防止運(yùn)行時(shí)由于壓力變送器不可預(yù)見(jiàn)的故障造成PLC的PID運(yùn)算調(diào)節(jié)失實(shí)，從而造成管網(wǎng)壓力失恒引發(fā)失壓或爆管的

20、嚴(yán)重事故。我們分別在1#和2#變頻泵后輸水管上安裝壓力變送器，可以同時(shí)測(cè)到出廠輸水管線上的壓力；在PLC程序上對(duì)壓力信號(hào)進(jìn)行了相應(yīng)的處理，在程序中設(shè)置選擇軟開關(guān)，調(diào)度人員可以在RSView上將其中一臺(tái)壓力變送器的值設(shè)定為“控制反饋值”，另一臺(tái)壓力變送器的值則設(shè)為“參考反饋值”（見(jiàn)圖2：變頻恒壓供水系統(tǒng)控制圖形界面（RSView工作站）；對(duì)1#壓力和2#壓力值進(jìn)行比較，相差0.置運(yùn)行）。壓力變送器正常工作時(shí)，“控制反饋值”經(jīng)過(guò)平均濾波處理后，分別比較壓力報(bào)警上限和下限值，如果超出控制圍，變頻器控制轉(zhuǎn)換為遠(yuǎn)程直接手動(dòng)調(diào)頻控制，否則“控制反饋值”作為PID調(diào)節(jié)的參數(shù)PV。  &#

21、160;同時(shí)為了在就地手動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)在控制現(xiàn)場(chǎng)對(duì)變頻泵進(jìn)行開停控制和運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)視。我們?cè)谧冾l泵工作現(xiàn)場(chǎng)安裝了A-B公司的PanelView圖形工作終端，該工作終端提供圖形交互界面和觸摸輸入方式，以從站的方式與PLC進(jìn)行通信，進(jìn)行數(shù)據(jù)和控制命令的交換，提供就地監(jiān)控操作的通道。   根據(jù)我廠建立自動(dòng)控制系統(tǒng)的原則“分散控制、集中管理、現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值守”，變頻恒壓供水技術(shù)的應(yīng)用提高了我廠自控系統(tǒng)的整體水平，真正作到了操作簡(jiǎn)便安全，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人職守，運(yùn)行安全可靠。三  液位控制器 電路工作原理該液位自動(dòng)控制器電路由電源電路和液位檢測(cè)控制電路組成，如圖所示。圖 液位自動(dòng)控制

22、器電路電源電路由電源開關(guān)S1、電源變壓器T、整流橋堆UR1、UR2和濾波電容器C1、C2組成。液位檢測(cè)控制電路由檢測(cè)電極ac、控制按鈕S2、S3、電阻器R1M、晶體管V1、V2、發(fā)光二極管VL1、VL2、繼電器K、交流接觸器KM和二極管VD組成。接通電源后，交流220V電壓經(jīng)T降壓后，在T的W2繞組和W3繞組上分別產(chǎn)生交流6V電壓和交流12V電壓。交流12V電壓經(jīng)UR2整流與C2濾波后，為與其驅(qū)動(dòng)電路提供12V工作電壓，同時(shí)將VL1點(diǎn)亮。在儲(chǔ)液池液位低于下限時(shí)，電極ac均懸空，T的二次繞組與整流濾波電路之間的回路處于開路狀態(tài)，V2處于截止?fàn)顟B(tài)，V1飽和導(dǎo)通，K通電吸合，其常閉觸頭K1斷開，常開

23、觸頭K2接通，KM吸合，加液泵電動(dòng)機(jī)M通電開始工作，同時(shí)VL2點(diǎn)亮。當(dāng)儲(chǔ)液池液位上升至電極c處時(shí)，電極a和電極c通過(guò)液體的電阻接通，T的V2繞組上的交流6V電壓經(jīng)URI整流、C1濾波與R1限流后加至V2的基極，使V2導(dǎo)通，V1截止，K和KM釋放，加液泵電動(dòng)機(jī)M停轉(zhuǎn)。同時(shí)VL2熄滅，K的常閉觸頭K1又接通。當(dāng)液位再次下降至電極a、b以下時(shí)，K和KM再次通電工作，電路進(jìn)人下一個(gè)工作循環(huán)下。S2為手動(dòng)停止按鈕，S3為手動(dòng)強(qiáng)制運(yùn)行按鈕。在液位處于上、下限之間時(shí)，通過(guò)S2和S3可任意停止或起動(dòng)加液泵電動(dòng)機(jī)。元器件選擇R1R4選用14W的金屬膜電阻器或碳膜電阻器。C1和C2均選用耐壓值為25V的鋁電解電容

24、器。VD選用1N4007型硅整流二極管。VL1和VL2均選用5mm的發(fā)光二極管。V1選用58050或3DG12型硅NPN晶體管；V2選用59014或3DG6型硅NPN晶體管。UR1和UR2均選用1A、50V的整流橋堆。K選用JRX-13F型12V直流繼電器。KM選用CDC10型220V交流接觸器。S1選用5A、220V的電源開關(guān)；S2和S3均選用動(dòng)合按鈕。T選用5SW的電源變壓器。電極ac可使用不銹鋼制作。四  供水保護(hù)電路一般家用小功率水泵供水電路沒(méi)有保護(hù)措施，在實(shí)際運(yùn)行中會(huì)因逆止閥日久漏水，使水泵在無(wú)水情況下運(yùn)行而燒壞電機(jī)，或因自控電路失靈造成水滿溢出。筆者針對(duì)上述缺陷在電路中增

25、加了自動(dòng)保護(hù)電路，真正實(shí)現(xiàn)了水塔無(wú)人管理，電路安全可靠，現(xiàn)介紹如下。電路見(jiàn)附圖。、等是抽水電路主要元件，工作原理讀者不難自行分析。缺水保護(hù)電路主要由探針和組成，若抽水時(shí)間間隔過(guò)久，管存水漏至以下，則水回路、開路，飽和導(dǎo)通，使基極鉗位于低電位。當(dāng)水塔水位降至下限以下時(shí)，由于基極為低電平而不能導(dǎo)通，故無(wú)法抽水。只有給泵加水且水位超過(guò)點(diǎn)使截止時(shí)，才能解除對(duì)的控制，抽水電路才能正常抽水，即導(dǎo)通，截止，導(dǎo)通，吸合，閉合，水泵抽水。如逆止閥不漏水，管水位在點(diǎn)以上，則當(dāng)水塔水位降至點(diǎn)以下時(shí)，水泵自動(dòng)抽水。、組成泵缺水提示電路。 、等組成防水滿溢出電路。若抽水電路控制失靈，水位升至上限仍不關(guān)機(jī)，當(dāng)水位繼續(xù)升高

26、至點(diǎn)時(shí)，則、接通，由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止，可控硅導(dǎo)通，吸合，斷開水泵電源，抽水停止，閉合，亮，提示溢水關(guān)機(jī)。水塔探針采用鍍鉻金屬或鋁材制作，引線焊點(diǎn)應(yīng)高于 水面以防水蝕。塑料上水管的針、針用鍍鋅長(zhǎng)木螺釘擰入構(gòu)成，焊牢引線以減小電阻。在塑料管管壁開一洞，用強(qiáng)力膠斜粘一去底塑料瓶，擰上瓶蓋，以備加水之用。  第三章變頻器恒壓供水系統(tǒng)一   系統(tǒng)介紹1.1 變頻恒壓供水系統(tǒng)原理如圖1所示，它主要是由PLC、變頻器、PID調(diào)節(jié)器、TC時(shí)間控制器、壓力傳感器、液位傳感器、動(dòng)力控制線路以與4臺(tái)水泵等組成。用戶通過(guò)控制柜面板上的指示燈和按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)來(lái)了解和控制系統(tǒng)

27、的運(yùn)行。通過(guò)安裝在出水管網(wǎng)上的壓力傳感器，把出口壓力信號(hào)變成4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送入PID調(diào)節(jié)器，經(jīng)運(yùn)算與給定壓力參數(shù)進(jìn)行比較，得出一調(diào)節(jié)參數(shù)，送給變頻器，由變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)系統(tǒng)供水量，使供水系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力保持在給定壓力上；當(dāng)用水量超過(guò)一臺(tái)泵的供水量時(shí)，通過(guò)PLC控制器加泵。根據(jù)用水量的大小由PLC控制工作泵數(shù)量的增減與變頻器對(duì)水泵的調(diào)速，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。當(dāng)供水負(fù)載變化時(shí)，輸入電機(jī)的電壓和頻率也隨之變化，這樣就構(gòu)成了以設(shè)定壓力為基準(zhǔn)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。同時(shí)系統(tǒng)配備的時(shí)間控制器和PID控制器，使其具有定時(shí)換泵運(yùn)行功能（即鐘控功能，由時(shí)間控制器實(shí)現(xiàn)）和雙工作壓力設(shè)定功能（PID控制器和時(shí)間

28、控制器實(shí)現(xiàn)）。此外，系統(tǒng)還設(shè)有多種保護(hù)功能，尤其是硬件/軟件備用水泵功能，充分保證了水泵的與時(shí)維修和系統(tǒng)的正常供水。正常情況（無(wú)泵檢修）時(shí)，各泵的運(yùn)行順序?yàn)?#，2#，3#，4#。                      二   工作原理2.1 運(yùn)行方式該系統(tǒng)有手動(dòng)和自動(dòng)兩種運(yùn)行方式：. 手動(dòng)運(yùn)行按下按鈕啟動(dòng)或停止水泵，可根據(jù)需要分別控制1#-4#泵的啟停

29、。該方式主要供檢修與變頻器故障時(shí)用。. 自動(dòng)運(yùn)行合上自動(dòng)開關(guān)后，1#泵電機(jī)通電，變頻器輸出頻率從0Hz上升，同時(shí)PID調(diào)節(jié)器接收到自壓力傳感器的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算與給定壓力參數(shù)進(jìn)行比較，將調(diào)節(jié)參數(shù)送給變頻器，如壓力不夠，則頻率上升到50Hz，1#泵由變頻切換為工頻，啟2#變頻，變頻器逐漸上升頻率至給定值，加泵依次類推；如用水量減小，從先啟的泵開始減，同時(shí)根據(jù)PID調(diào)節(jié)器給的調(diào)節(jié)參數(shù)使系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。若有電源瞬時(shí)停電的情況，則系統(tǒng)停機(jī)；待電源恢復(fù)正常后，系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行，然后按自動(dòng)運(yùn)行方式啟動(dòng)1#泵變頻，直至在給定水壓值上穩(wěn)定運(yùn)行。變頻自動(dòng)功能是該系統(tǒng)最基本的功能，系統(tǒng)自動(dòng)完成對(duì)多臺(tái)泵軟起動(dòng)、停止、

30、循環(huán)變頻的全部操作過(guò)程。2.2 故障處理2.2.1 故障報(bào)警當(dāng)出現(xiàn)缺相、變頻器故障、液位下限、超壓、差壓等情況時(shí)，系統(tǒng)皆能發(fā)出聲響報(bào)警信號(hào)；特別是當(dāng)出現(xiàn)缺相、變頻器故障、液位下限、超壓時(shí)，系統(tǒng)還會(huì)自動(dòng)停機(jī)，并發(fā)出聲響報(bào)警信號(hào)，通知維修人員前來(lái)維修。此外，變頻器故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)停機(jī)，此時(shí)可切換至手動(dòng)方式保證系統(tǒng)不間斷供水。2.2.2 水泵檢修為維護(hù)和檢修水泵，要求在系統(tǒng)正常供水狀態(tài)下，在一段時(shí)間間隔使某一臺(tái)水泵停運(yùn)，系統(tǒng)設(shè)有水泵強(qiáng)制備用功能（硬件備用），可隨意備用某一臺(tái)水泵，同時(shí)不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行；為了使水泵進(jìn)行輪休，系統(tǒng)還設(shè)有軟件備用功能（鐘控功能，由時(shí)間控制器實(shí)現(xiàn)），工作泵與備用N泵具有周期

31、定時(shí)切換功能，周期間隔由時(shí)間控制器設(shè)定：1小時(shí)每次96小時(shí)每次連續(xù)可調(diào)。                          三 PLC控制系統(tǒng)該系統(tǒng)采用的是歐姆龍可編程序控制器SYSMAC CPM2A系列，I/O點(diǎn)數(shù)為60點(diǎn)，PLC編程采用OMRON CX-Programmer，它是Omron PLC的32位視窗軟件支持工具，提供完整的編

32、程環(huán)境，可進(jìn)行離線編程和在線連接和調(diào)試，并能實(shí)現(xiàn)梯形圖與語(yǔ)句表的相互轉(zhuǎn)換。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的性價(jià)比，該系統(tǒng)采用開關(guān)量的輸入/輸出來(lái)控制電機(jī)的啟停、定時(shí)切換、軟起動(dòng)、循環(huán)變頻與故障的報(bào)警等，而電機(jī)轉(zhuǎn)速、水壓量等模擬量則由PID調(diào)節(jié)器和變頻器來(lái)控制。泵組的切換示意圖如圖2。開始時(shí)，若硬件、軟件皆無(wú)備用（兩者同時(shí)有效時(shí)硬件優(yōu)先），1#泵變頻啟動(dòng)，轉(zhuǎn)速?gòu)?開始隨頻率上升，如變頻器頻率到達(dá)50Hz而此時(shí)水壓還在下限值，延時(shí)一段時(shí)間（避免由于干擾而引起誤動(dòng)作）后，1#泵切換至工頻運(yùn)行，同時(shí)變頻器頻率由50Hz滑停至0Hz，2#泵變頻啟動(dòng)，如水壓仍不滿足，則依次啟動(dòng)3#、4#泵，泵的切換過(guò)程同上；若開始時(shí)1

33、#泵備用，則直接啟2#變頻，轉(zhuǎn)速?gòu)?開始隨頻率上升，如變頻器頻率到達(dá)50Hz而此時(shí)水壓還在下限值，延時(shí)一段時(shí)間后，2#泵切換至工頻運(yùn)行，同時(shí)變頻器頻率由50Hz滑停至0Hz，3#泵變頻啟動(dòng)，如水壓仍不滿足，則啟動(dòng)4#泵，泵的切換過(guò)程同上；若1#、2#泵都備用，則直接啟3#變頻，具體泵的切換過(guò)程與上述類同。同樣，若3臺(tái)泵（假設(shè)為1#、2#和3#）運(yùn)行時(shí)，3#泵變頻運(yùn)行降到0Hz，此時(shí)水壓仍處于上限值，則延時(shí)一段時(shí)間后使1#泵停止，變頻器頻率從0Hz迅速上升，若此后水壓仍處于上限值，則延時(shí)一段時(shí)間后使2#泵停止。這樣的切換過(guò)程，有效地減少泵的頻繁啟停，同時(shí)在實(shí)際管網(wǎng)對(duì)水壓波動(dòng)做出反應(yīng)之前，由變頻器

34、迅速調(diào)節(jié)，使水壓平穩(wěn)過(guò)渡，從而有效的避免了高樓用戶短時(shí)間停水的情況發(fā)生。以往的變頻恒壓供水系統(tǒng)在水壓高時(shí)，通常是采用停變頻泵，再將變頻器以工頻運(yùn)行方式切換到正在以工頻運(yùn)行的泵上進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種切換的方式理論上要比直接切工頻的方式先進(jìn)，但其容易引起泵組的頻繁啟停，從而減少設(shè)備的使用壽命。而在該系統(tǒng)中，直接停工頻泵，同時(shí)由變頻器迅速調(diào)節(jié)，只要參數(shù)設(shè)置合適，即可實(shí)現(xiàn)泵組的無(wú)沖擊切換，使水壓過(guò)渡平穩(wěn)，有效的防止了水壓的大圍波動(dòng)與水壓太低時(shí)的短時(shí)缺水現(xiàn)象，提高了供水品質(zhì)。                        四 注意事項(xiàng)1要使系統(tǒng)穩(wěn)定的運(yùn)行，有幾個(gè)參數(shù)需特別注意：. 變頻轉(zhuǎn)工頻開關(guān)切換時(shí)間TMC設(shè)置TMC是為了確保在加泵時(shí)，泵由變頻轉(zhuǎn)為工頻的過(guò)程中