畢業(yè)設(shè)計(jì)論文某小區(qū)恒壓供水PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目: 某小區(qū)恒壓供水PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 姓名 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任 務(wù) 書 電子電氣工程系 系（部） 自動(dòng)化 專業(yè) 班 學(xué)生 123 學(xué)號(hào) 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 某小區(qū)恒壓供水PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作規(guī)定進(jìn)行的日期：年10 月19 日起至2010年 1 月 15日 止三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)行地點(diǎn)： 學(xué)院 四、任務(wù)書的內(nèi)容：目的：一是對(duì)學(xué)生的知識(shí)相能力進(jìn)行一次全面的考核。二是對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究基本功的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立地分析問題和解決問題的能力，為以后撰寫專業(yè)學(xué)術(shù)論文打下良好的基礎(chǔ)。任務(wù)：1、方案設(shè)計(jì)：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，搜集

2、資料，進(jìn)行調(diào)查研究，依據(jù)要求設(shè)計(jì)參數(shù)，確定設(shè)計(jì)方案。2、技術(shù)設(shè)計(jì)：3、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)：工作日程安排：第6周(2009.10.19-10.25)：下達(dá)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書， 分組明確設(shè)計(jì)課題，收集參考資料第7周（2009.10.2611.01）：編制設(shè)計(jì)方案第89周（2009.11.0211.15）：方案設(shè)計(jì)第1012周（2009.11.1612.06）：實(shí)施設(shè)計(jì)任務(wù)第1314周（2009.12.0712.20）：整理并撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，完成初稿工作第15周（）：修改設(shè)計(jì)說明書，第16周（）：經(jīng)過審查后準(zhǔn)備答辯第17周（）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）審閱評(píng)分答辯第18周 (2010.1.11-1.15) 將歸檔、清點(diǎn)

3、、裝訂、裝袋后上交歸檔設(shè)計(jì)（論文）要求：1、根據(jù)所選的課題，要求學(xué)生獨(dú)立完成設(shè)計(jì)工作，訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)解決工程實(shí)際問題的能力。2、要求學(xué)生在通讀教材、理解和掌握所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和基本方法的基礎(chǔ)上，查閱相關(guān)參考書，吃透每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合內(nèi)容進(jìn)行實(shí)例分析。3、要求學(xué)生對(duì)基本概念要做到深刻理解，對(duì)基本原理要弄清弄懂，對(duì)基本方法要熟練掌握，通過工程知識(shí)和工程技能的綜合訓(xùn)練，以達(dá)到提高分析問題、解決問題的能力。4、通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，提高學(xué)生科研和實(shí)際技能水平，提高識(shí)圖、制圖、查閱技術(shù)手冊(cè)，正確運(yùn)算、文字表達(dá)能力和組織管理的能力。5、培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作的能力，進(jìn)一步鞏固和擴(kuò)展專業(yè)知識(shí)，提高自學(xué)能力和工作適應(yīng)

4、能力。6、培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際的工作作風(fēng)和嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。學(xué)生開始執(zhí)行任務(wù)書日期： 2009 年 10 月 19日 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日學(xué)生送交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）日期：2010年 01 月 15日 教研室主任簽名： 年 月 日學(xué)生簽名： 年 月 日目 錄中文摘要及關(guān)鍵詞1引 言2第一章 緒  論6第一節(jié) 恒壓供水問題的提出6第二節(jié) 國內(nèi)恒壓供水系統(tǒng)現(xiàn)狀 8第三節(jié) 本課題總體方案11第二章 恒壓供水的原理15第一節(jié) 變頻器15第二節(jié) 軟啟動(dòng)25第三節(jié) 文本顯示器27第三章 供水系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)27第一節(jié) 主要器件的選型27第二節(jié) 供水系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)28結(jié) 論39致謝

5、40參考文獻(xiàn)41畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?cè)u(píng)定表43中文摘要及關(guān)鍵詞中 文 摘 要：此設(shè)計(jì)介紹了一種基于變頻器的小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理。系統(tǒng)PLC為總控單元采用變頻調(diào)速的方式，自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速、保持供水壓力的恒定，在用水低谷時(shí)通過變頻為小流量泵，降低電耗。在用水高峰時(shí)通過變頻轉(zhuǎn)為大流量泵，變頻頻率根據(jù)生活用水時(shí)間以及其他一些影響因素對(duì)主控PLC提供信息對(duì)變頻器進(jìn)行調(diào)解，使得水壓恒定于一定的范圍從而保證水的不間斷供給，舒適小區(qū)生活以及保障消防用水，系統(tǒng)具有節(jié)能，工作安全可靠、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，提高了供水質(zhì)量，對(duì)于小區(qū)物業(yè)而言，一次投入長(zhǎng)時(shí)間受益。中文關(guān)鍵詞：恒壓供水系統(tǒng)，變頻器，PLC

6、引 言本文是針對(duì)某生活小區(qū)實(shí)際供水需求情況，結(jié)合用戶生活用水和消防用水的需要,擬定為社區(qū)恒壓供水。隨社會(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)?，F(xiàn)將其中的改造情況介紹如下。恒壓供水系統(tǒng)對(duì)于生活小區(qū)是非常重要的，例如在生活小區(qū)供水過程中，若自來水供水因故壓力不足或短時(shí)斷水，可能影響居民生活。又如當(dāng)發(fā)生火警時(shí)，若供水壓力不足或無水供應(yīng)，不能迅速滅火，可能引起重大損失和人員傷亡。所以，生活小區(qū)采用生活/消防雙恒壓供水系統(tǒng)，具有較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。常的生

7、活用水量隨季節(jié)、晝夜、上下班的時(shí)間不同而有較大變化，因而經(jīng)常出現(xiàn)供水用水的不平衡，主要表現(xiàn)在水壓上，用水多而供水少則水壓低，用水少而供水多則水壓高。某住宅區(qū)由于自來水管網(wǎng)的水壓較低，自來水通常不能到達(dá)住宅的較高樓層。傳統(tǒng)的供水方式利用蓄水池蓄水，用水泵再次將水送至樓頂?shù)母呶凰?，再供?yīng)給用戶。蓄水池中的水一般是由市政自來水管網(wǎng)供給，這樣，有壓力的水進(jìn)入水池后變成了零壓力，造成大量的能源白白浪費(fèi)，這種供水方式不可避免通過蓄水池和高位水箱造成二次污染，影響居民的身體健康。但是為保證小區(qū)的供水正常，我們利用PLC，配以穩(wěn)流罐、負(fù)壓消除器和不同功能的傳感器等，根據(jù)網(wǎng)管的壓力，通過變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，

8、使水管中的壓力始終保持在合適的范圍。這種變頻恒壓供水系統(tǒng)直接取代水塔、高位水箱及傳統(tǒng)的氣壓罐供水裝置。不對(duì)市政供水管網(wǎng)產(chǎn)生負(fù)壓，適用于一切需要增高水壓、恒定流量的給水系統(tǒng)。另外水泵耗電功率與電機(jī)轉(zhuǎn)速的三次方成正比關(guān)系，所以水泵調(diào)速運(yùn)行的節(jié)能效果非常明顯，平均耗電量較通常供水方式節(jié)省40。結(jié)合使用可編程序控制器，可實(shí)現(xiàn)循環(huán)變頻，電機(jī)軟啟動(dòng)，具有短路保護(hù)、過流保護(hù)功能，工作穩(wěn)定可靠，大大延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。基于上述情況，對(duì)某生活小區(qū)供水系統(tǒng)進(jìn)行改造，采用西門子PLC作為主控單元。并充分利用變頻器的變頻作用，根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)可快速調(diào)整供水系統(tǒng)的供給需要，達(dá)到恒壓供水的目的。改造提高了系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，

9、得到了良好的控制效果論文摘要 ：建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，合理開發(fā)、節(jié)約利用和有效保護(hù)水資源是一項(xiàng)艱巨任務(wù)。根據(jù)高校用水時(shí)間集中，用水量變化較大的特點(diǎn)，分析了校園原供水系統(tǒng)存在成本高，可靠性低，水資源浪費(fèi)，管網(wǎng)系統(tǒng)待完善的問題。提出以利用自來水水壓供水與水泵提水相結(jié)合的方式，并配以變頻器、軟啟動(dòng)器、PLC、微泄露補(bǔ)償器、壓力傳感器、液位傳感器等不同功能等傳感器，根據(jù)管網(wǎng)的壓力，通過變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，使水管中的壓力始終保持在合適的范圍。從而可以解決因樓層太高導(dǎo)致壓力不足及小流量時(shí)能耗大的問題。另外水泵耗電功率與電機(jī)轉(zhuǎn)速的三次方成正比關(guān)系，所以水泵調(diào)速運(yùn)行的節(jié)能效果非常明顯，平均耗電量較通常供水方式節(jié)省

10、近四成。結(jié)合使用可編程控制器，可實(shí)現(xiàn)主泵變頻，副泵軟啟動(dòng)，具有短路保護(hù)、過流保護(hù)功能，工作穩(wěn)定可靠，大大延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命。第一章 緒  論1.1恒壓供水問題的提出 水已經(jīng)成為中國21世紀(jì)的熱點(diǎn)問題，水有其自然屬性，它既是一種特殊的、不可替換的資源，又是一種可重復(fù)使用、可再生的資源；水又有其經(jīng)濟(jì)和社會(huì)屬性，不僅工業(yè)、農(nóng)業(yè)的發(fā)展要靠水，水更是城市發(fā)展、人民生活的生命線。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

11、以滿足用水要求是當(dāng)今先進(jìn)、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)量等有著重要意義。而高校校園的供水和一般城市供水相比較則有些特殊。主要是由于校園內(nèi)學(xué)生住宿區(qū)一般都較為集中，造成了學(xué)生宿舍、食堂的用水十分集中，且用水量較大。而其它建筑物如教室、實(shí)驗(yàn)室、教師住宿區(qū)等的用水量則相對(duì)較少。同時(shí)，用水的時(shí)間性強(qiáng)，一般在早上六點(diǎn)到八點(diǎn)，中午十一點(diǎn)到下午兩點(diǎn)，下午五點(diǎn)到七點(diǎn)，晚上九點(diǎn)到十點(diǎn)四個(gè)時(shí)間段用水量最大，而其它時(shí)間則用水量一般。某高校的某區(qū)供水方式為：把城市自來水管網(wǎng)的水源取到蓄水池后，用水泵抽到校園內(nèi)高位水池，再由高

12、位水池向校園管網(wǎng)供水。這種方法的缺點(diǎn)是隨著高校的擴(kuò)招，學(xué)生人數(shù)顯著增多，造成了經(jīng)常性的供水不足，特別是學(xué)生宿舍和食堂最為明顯，影響了學(xué)生和教師的正常生活秩序。同時(shí)該供水方式還存在如下問題： （1）供水成本高。由于校園內(nèi)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。 （2）供水可靠性低。由于水泵采用人工操作方式，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)，無法做到準(zhǔn)時(shí)開機(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。 （3）水資源浪費(fèi)。除水泵不能準(zhǔn)時(shí)停機(jī)而造

13、成的溢流浪費(fèi)外。學(xué)生因高峰期供水中斷，故經(jīng)常打開閥門未關(guān)，造成來水后的浪費(fèi)。很多學(xué)生在上課前或睡覺前打開閥門，用水桶或臉盆接水、貯水，造成來水后大量溢流，極大地浪費(fèi)了水資源，增大了供水成本。 （4）校園管網(wǎng)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(huì)出現(xiàn)樓房頂層供水不足的現(xiàn)象。同時(shí)，用水量大的學(xué)生宿舍屋頂水池設(shè)計(jì)偏小，調(diào)節(jié)能力較差。 1.2國內(nèi)恒壓供水系統(tǒng)的現(xiàn)狀 國內(nèi)恒壓供水系統(tǒng)研究狀況 目前，就國內(nèi)而言，歸結(jié)起來主要采用以下三種方法:（1）水池水泵（恒壓變頻或氣壓罐）管網(wǎng)系統(tǒng)用水點(diǎn)  

14、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)跳過故障泵運(yùn)行。如圖1-1所示。（2）水池水泵高位水

15、箱用水點(diǎn) 此方式也是集中供水。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。（3）單元水箱單元增壓泵單元高位水箱各單位用水點(diǎn)   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，我們稱之為單元增壓器。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水供應(yīng)，用水有了保障，社會(huì)效益較好。圖1-1傳統(tǒng)恒壓供水方式各類供水系統(tǒng)的比較 水池水泵（恒壓變頻或氣壓罐）管網(wǎng)系統(tǒng)

16、用水點(diǎn)是目前國內(nèi)外普遍采用的方法。該系統(tǒng)供水采用變頻泵循環(huán)方式，以“先開先關(guān)”的順序關(guān)泵，工作泵與備用泵不固定死。1這樣，既保證供水系統(tǒng)有備用泵，又保證系統(tǒng)泵有相同的運(yùn)行時(shí)間，有效地防止因?yàn)閭溆帽瞄L(zhǎng)期不用發(fā)生銹死現(xiàn)象，提高了設(shè)備的綜合利用率，降低了維護(hù)費(fèi)用。水池水泵高位水箱用水點(diǎn)這種供水方式通過水泵抽水送至高位水箱，再由高位水箱向下供水至各用戶。但是這第種二次供水方式不可避免造成二次污染，影響居民的身體健康。所以這種方案并不可取，終將淘汰。單元水箱單元增壓泵單元高位水箱各單位用水點(diǎn)的確也達(dá)到了樓房高層的用戶不因城市供水管網(wǎng)水壓減小而用不到水的目標(biāo)，2但是它的投資較大，總費(fèi)用比上兩種方式增加一、

17、二十萬元。這些費(fèi)用要在用戶的水電費(fèi)上來扣除，這對(duì)于居民和學(xué)校來說是巨大的壓力，所以也不可取。結(jié)合校園用水的特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)效益的考慮，決定采用恒壓變頻供水系統(tǒng)。但上述的恒壓供水系統(tǒng)有一個(gè)很大的弊病，就是在一個(gè)變頻泵已經(jīng)工作但壓力仍然達(dá)不到設(shè)定壓力，需要啟動(dòng)另外一個(gè)泵時(shí)把主線路從變頻器切換到工頻線路上，從理論上講是不錯(cuò)的，變頻器輸出電壓是380V，工頻線路輸出的也是380V。但是實(shí)際應(yīng)用中工頻線路的電壓是不定的。3一般在水廠的配電室里對(duì)外輸出有兩到三個(gè)檔，一個(gè)是春秋季節(jié)時(shí)用的380V的供電電壓，另一個(gè)是夏天時(shí)用的420V或420V以上（因?yàn)橛每照{(diào)冰箱較多），設(shè)所需水壓0.2mpa，單泵只能達(dá)到0.19

18、5mpa，則需要加泵，當(dāng)線路由變頻切換到工頻時(shí)，電壓突然增大，多出來的電壓會(huì)使水泵向上抽更多的水，很有可能使水壓超過設(shè)定值，PLC根據(jù)壓力傳感器的信號(hào)令A(yù)泵退出運(yùn)行，但實(shí)際水壓并未達(dá)到0.2mpa穩(wěn)定后仍然需要加泵，B泵頻率上升至50Hz，切換線路并啟動(dòng)C泵，切換時(shí)又遇到剛才的狀況，導(dǎo)致水泵頻繁切換，但水壓始終上不去。1.3 本課題的總體方案系統(tǒng)的總體布局圖 圖1-2 系統(tǒng)總體布局圖系統(tǒng)的總體方案 系統(tǒng)采用3臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行方式，把1泵和變頻器連接，實(shí)現(xiàn)變頻運(yùn)行。為保護(hù)電機(jī)，2泵和3泵用軟起動(dòng)器來啟動(dòng)，起動(dòng)參數(shù)可調(diào)，而且采用軟起動(dòng)具有軟停車功能，即平滑減速，逐漸停機(jī)，它可以克服瞬間斷電停機(jī)沖擊電

19、流大的弊病，減輕對(duì)管道的沖擊，避免高程供水系統(tǒng)的“水錘效應(yīng)”，減少設(shè)備損壞。在工作過程中，壓力傳感器將主管網(wǎng)水壓變換為電流信號(hào)，經(jīng)模擬量輸入模塊，輸入PLC，PLC根據(jù)給定的壓力設(shè)定值與實(shí)際檢測(cè)值進(jìn)行PID運(yùn)算， 輸出控制信號(hào)經(jīng)模擬量輸出模塊至變頻器，調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的頻率。當(dāng)用水量較小時(shí)，一臺(tái)泵在變頻器的控制下恒壓運(yùn)行，當(dāng)用水量大到水泵全速運(yùn)行也不能保證管網(wǎng)的壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，壓力傳感器上傳的信號(hào)被PLC檢測(cè)到，PLC自動(dòng)將變頻泵的頻率降至出水頻率，同時(shí)將第二臺(tái)泵軟啟動(dòng)投入到工頻運(yùn)行，以保持壓力的穩(wěn)定，此時(shí)管網(wǎng)壓力恒定依靠調(diào)節(jié)變頻泵頻率實(shí)現(xiàn)；一段時(shí)間后，若2臺(tái)泵運(yùn)轉(zhuǎn)仍不能滿足壓力的要求，則依次將

20、軟啟動(dòng)下一臺(tái)水泵。當(dāng)用水量減少時(shí)，首先表現(xiàn)為變頻器已工作在最低速信號(hào)有效，這時(shí)實(shí)際壓力值大于設(shè)定壓力，PLC將最后啟動(dòng)的工頻泵停掉，以減少供水量。4一段緩沖時(shí)間后，當(dāng)變頻器仍工作在出水頻率以下時(shí)，PLC再軟停車停掉第2臺(tái)工頻運(yùn)行的電機(jī)，此時(shí)管網(wǎng)壓力恒定依靠調(diào)節(jié)變頻泵頻率實(shí)現(xiàn)。為了防止備用泵銹死，用PLC定時(shí)，B、C泵循環(huán)備用。循環(huán)時(shí)間可默認(rèn)定在每周三凌晨2點(diǎn)，因?yàn)檫@時(shí)用水量較少，備用泵循環(huán)可順利進(jìn)行。主要參數(shù)的設(shè)定可用文本顯示器來設(shè)定。5省去了改寫程序的麻煩。本系統(tǒng)的特點(diǎn) 提高備用泵的利用率，是本系統(tǒng)的第一個(gè)目的，也是第一個(gè)特點(diǎn)。節(jié)能，是設(shè)計(jì)這套系統(tǒng)的另一個(gè)重要目的。第一，普通二級(jí)加壓水廠只單

21、純手動(dòng)控制電機(jī)的啟動(dòng)和切換，這樣在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的啟動(dòng)電流，長(zhǎng)此以往對(duì)電機(jī)壽命有很大損害，而且在供水時(shí)一直按工頻全速運(yùn)轉(zhuǎn)效率低、能耗大。而本系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際壓力變化自動(dòng)調(diào)整變頻器頻率，從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，減少了能量的消耗。第二，普通恒壓供水在用水量變化較大時(shí)有高效、節(jié)能的作用，但在用水量很小的情況下，如晚上，變頻器工作在出水頻率附近，耗電量增大。下面引用我的校外導(dǎo)師的一篇文章來說明。在農(nóng)村，每村平均戶數(shù)在260戶左右，每戶每月用水量大約在3t，每月全村用水量約780t，平均每天用水約26t。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，每天早、中、晚各1h用水量之和占全天用水量的80左右，即3h供水量為21t，平均7t/h。而

22、其他21h供水總量為5.4t，平均0.26t/h。如該村選用的潛水電泵是2OOQj3252/4，額定流量32m/h，額定功率7.5KW，則在除早、中、晚三時(shí)的時(shí)間里，其流量占額定流量的0.81，不足1，而在早中晚三時(shí)，流量占額定流量的21。根據(jù)試驗(yàn)，當(dāng)2OOQj3252/4潛水電泵與變頻設(shè)備合理匹配的情況下，當(dāng)流量達(dá)到額定流量21，其能耗為3.1KW。由上面的分析可知，早中晚三時(shí)供水總量為80，而耗電量為9.3kW·h；而其他21個(gè)小時(shí)，供水總量為20，而耗電量為34.65kW·h。6早、中、晚三時(shí)供水量80，只占全天耗電的21，而其余時(shí)間供水量20，耗電卻占全天的79。這

23、顯然是極不合理的現(xiàn)象。因此，必須解決好微小流量時(shí)能耗大效率低的問題。當(dāng)流量較小時(shí)，恒壓供水模式將轉(zhuǎn)換成壓差供水模式。壓差供水模式的工作過程如下，當(dāng)流量條件滿足壓差方式時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換。變頻泵以50Hz的頻率開啟，向微泄露補(bǔ)償器壓水，當(dāng)壓力達(dá)到壓差上限時(shí)，水泵停止供水并停機(jī)。這時(shí)管道的壓力由微泄露補(bǔ)償器來提供。當(dāng)壓力傳感器檢測(cè)到壓力低于壓差下限時(shí)，變頻泵再次以工頻把補(bǔ)償器壓滿。在壓力達(dá)到壓差上限時(shí)，定時(shí)器同時(shí)計(jì)時(shí)，在變頻器若干次的啟停后（系統(tǒng)默認(rèn)為4次），PLC自動(dòng)比較壓力由壓差上限到壓差下限的的時(shí)間是否低于系統(tǒng)設(shè)定的頻率上升時(shí)間，若都低于說明需水量已增大，系統(tǒng)就自動(dòng)切換到恒壓供水狀態(tài)。微泄露補(bǔ)

24、償器是比傳統(tǒng)的壓力罐、氣壓罐更先進(jìn)、更環(huán)保的恒壓裝置。只使用普通氣囊儲(chǔ)氣，而微泄露補(bǔ)償器使用高質(zhì)量橡膠囊儲(chǔ)氣，杜絕了二次污染。本系統(tǒng)是由變頻技術(shù)、壓差恒壓自動(dòng)轉(zhuǎn)換技術(shù)及微泄露補(bǔ)償技術(shù)組成。采用這種技術(shù)供水時(shí)，變頻設(shè)備能自動(dòng)的根據(jù)供水流量轉(zhuǎn)換供水方式，并利用微泄漏補(bǔ)償器儲(chǔ)能，來實(shí)現(xiàn)微小流量下高效率供水的目標(biāo)。1.4本課題的主要工作 本文所做的工作分為兩個(gè)方面，一是電氣圖的設(shè)計(jì)；二是PLC程序的編制滿足工藝要求。全文主體思路共分為5章，第一章概述恒壓供水問題的提出和意義，國內(nèi)恒壓供水系統(tǒng)的現(xiàn)狀，明確論文要解決的問題并提出總體方案；第二章概述恒壓供水方案解決的基礎(chǔ)上，介紹恒壓供水系統(tǒng)的主要器件的原理

25、和使用方法。第三章詳細(xì)介紹全自動(dòng)供水系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。第四章詳細(xì)闡述供水系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。第五章是結(jié)論，總結(jié)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路及優(yōu)點(diǎn)。第二章 恒壓供水系統(tǒng)的原理 2.1變頻器 變頻器的基本原理 變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們公司現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交直交方式（VVVF變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。變頻器的電路一般由整流環(huán)節(jié)、中間直流環(huán)節(jié)、逆變環(huán)節(jié)和控制環(huán)節(jié)4個(gè)部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，

26、中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無功功率。 從理論上可知電機(jī)的轉(zhuǎn)速N與供電頻率f有以下關(guān)系：  ( q-電機(jī)極數(shù)  s-轉(zhuǎn)差率)                       （2-1）               &#

27、160; 由上式可知，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，如果不改變電動(dòng)機(jī)的級(jí)數(shù)，只要改變頻率f即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率f在050Hz的范圍內(nèi)變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。變頻器在工頻以下和工頻以上工作時(shí)的情況：（1）變頻器小于50Hz時(shí)，由于I*R很小，所以U/F=E/F不變時(shí)，磁通為常數(shù)，轉(zhuǎn)矩和電流成正比，這也就是為什么通常用變頻器的過流能力來描述其過載（轉(zhuǎn)矩）能力，并成為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。（2）變頻器50Hz以上時(shí)，通常的電機(jī)是按50Hz電壓設(shè)計(jì)制造的，其額定轉(zhuǎn)矩也是在這個(gè)電壓范圍內(nèi)給出的。因此在額定頻率

28、之下的調(diào)速稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。 (T=Te， P<=Pe)變頻器輸出頻率大于50Hz頻率時(shí)，電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要以和頻率成反比的線性關(guān)系下降。當(dāng)電機(jī)以大于50Hz頻率速度運(yùn)行時(shí)，電機(jī)負(fù)載的大小必須要給予考慮，以防止電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的不足。舉例，電機(jī)在100Hz時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大約要降低到50Hz時(shí)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的1/2。因此在額定頻率之上的調(diào)速稱為恒功率調(diào)速。下面用公式來定性的分析一下頻率在50Hz時(shí)的情況。眾所周知，對(duì)一個(gè)特定的電機(jī)來說， 其額定電壓和額定電流是不變的。如變頻器和電機(jī)額定值都是: 15kW/380V/30A， 電機(jī)可以工作在50Hz以上。    當(dāng)轉(zhuǎn)速

29、為50Hz時(shí)，變頻器的輸出電壓為380V，電流為30A。 這時(shí)如果增大輸出頻率到60Hz，變頻器的最大輸出電壓電流還只能為380V/30A。 很顯然輸出功率不變。所以我們稱之為恒功率調(diào)速。    這時(shí)的轉(zhuǎn)矩情況怎樣呢？由于功率是角速度與轉(zhuǎn)矩的乘積。因?yàn)楣β什蛔?，角速度增加了，所以轉(zhuǎn)矩會(huì)相應(yīng)減小。7我們還可以再換一個(gè)角度來看：從電機(jī)的定子電壓    (I-電流，R-電子電阻，E-感應(yīng)電勢(shì))           

30、0;    （2-2）    可以看出，U、I不變時(shí)，E也不變。而   (k-常數(shù)，f-頻率，X-磁通)                           （2-3）所以當(dāng)f由50->60Hz時(shí)，X會(huì)相應(yīng)減小。對(duì)于電機(jī)來說，  &#

31、160; (K-常數(shù)，I-電流，X-磁通)                         （2-4）因此轉(zhuǎn)矩T會(huì)跟著磁通X減小而減小。    結(jié)論：當(dāng)變頻器輸出頻率從50Hz以上增加時(shí)，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)減小。變頻器結(jié)構(gòu)電路圖 主回路主要由整流電路、限流電路、濾波電路、制動(dòng)電路、逆變電路和檢測(cè)取樣電路部分組成。變頻器結(jié)

32、構(gòu)圖如圖2-1所示。 圖2-1變頻器結(jié)構(gòu)圖變頻器的配線1、主回路端子臺(tái)的配線圖如圖2-2所示。圖2-2 變頻器配線圖2、控制回路端子（1）控制回路端子圖變頻器實(shí)際應(yīng)用中接線端子排列如圖2-3所示。圖2-3 變頻器端子圖（2）控制回路端子功能說明變頻器中所用的各個(gè)端子說明如表2-1所示。JP1跳線說明：電源：1-2短接，8V+輸出5V/50mA。電源：2-3短接，V+輸出10V/10mA。表2-1 變頻器端子功能表種類端子符號(hào)端子功能備   注模擬輸入V+向外提供+5V/50mA電源或+10V/10mA電源由控制板上JP1選擇V-向外提供-10V/10mA電源VI1頻率設(shè)定電

33、壓信號(hào)輸入端1010VVI2頻率設(shè)定電壓信號(hào)輸入端2-1010VII頻率設(shè)定電流信號(hào)輸入正端（電流流入端）020mAGND頻率設(shè)定電壓信號(hào)的公共端（V+、V-電源地），頻率設(shè)定電流信號(hào)輸入負(fù)端（電流流出端）控制端子X1多功能輸入端子1多功能輸入端子的具體功能由參數(shù)L-63 L-69設(shè)定，端子與CM端閉合有效X2多功能輸入端子2X3多功能輸入端子3X4多功能輸入端子4X5多功能輸入端子5X6多功能輸入端子6X7多功能輸入端子7，也可作外部脈沖信號(hào)的輸入端子 FWD正轉(zhuǎn)控制命令端與CM端閉合有效，F(xiàn)WD-CM決定面板控制方式時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向。REV逆轉(zhuǎn)控制命令端RST故障復(fù)位輸入端CM控制端子的公共端

34、+24向外提供的+24V/50mA的電源  （CM端子為該電源地）模擬輸出AM可編程電壓信號(hào)輸出端，外接電壓表頭（由參數(shù)b-10設(shè)定）最大允許電流1mA輸出電壓010VFM可編程頻率信號(hào)輸出端，外接頻率計(jì)（由參數(shù)b-11設(shè)定）最高輸出信號(hào)頻率50KHz、幅值10VAM-AM、FM端子的公共端內(nèi)部與GND端相連OC   輸出OC1OC2可編程開路集電極輸出，由參數(shù)b-15及b-16設(shè)定最大負(fù)載電流50mA，最高承受電壓24V故障輸出TATBTC變頻器正常：TA-TB閉合TA-TC斷開變頻器故障：TA-TB斷開TA-TC閉合觸點(diǎn)容量：AC250V 1A阻性負(fù)載RS48

35、5通訊ABRS485通訊端子3、變頻器的基本配線圖如圖2-4所示。圖2-4 變頻器基本配線圖2.1.4 故障診斷與對(duì)策當(dāng)變頻器有故障時(shí)，1泵故障輸入置1，1泵停止，具體故障如表2-2。表2-2 變頻器故障對(duì)策表故障代碼故障說明可能原因?qū)?#160;   策Er.01加速中過流1. 加速時(shí)間過短2. 轉(zhuǎn)矩提升過高或V/F曲線不合適1. 延長(zhǎng)加速時(shí)間2. 降低轉(zhuǎn)矩提升電壓、調(diào)整V/F曲線Er.02減速中過流減速時(shí)間太短增加減速時(shí)間Er.03運(yùn)行中過流負(fù)載發(fā)生突變減小負(fù)載波動(dòng)Er.04加速中過壓1. 輸入電壓太高2. 電源頻繁開、關(guān)1. 檢查電源電壓2. 用變頻器的控制端子控制變

36、頻器的起、停Er.05減速中過壓1. 減速時(shí)間太短2. 輸入電壓異常1. 延長(zhǎng)減速時(shí)間2. 檢查電源電壓3. 安裝或重新選擇制動(dòng)電阻Er.06運(yùn)行中過壓1. 電源電壓異常2. 有能量回饋性負(fù)載1. 檢查電源電壓2. 安裝或重新選擇制動(dòng)電阻Er.07停機(jī)時(shí)過壓電源電壓異常檢查電源電壓Er.08運(yùn)行中欠壓1. 電源電壓異常2. 電網(wǎng)中有大的負(fù)載起動(dòng)1. 檢查電源電壓2. 分開供電Er.09變頻器過載1. 負(fù)載過大2. 加速時(shí)間過短3. 轉(zhuǎn)矩提升過高或V/F曲線 不合適4.電網(wǎng)電壓過低1. 減小負(fù)載或更換成較大容量變頻器2. 延長(zhǎng)加速時(shí)間3. 降低轉(zhuǎn)矩提升電壓、調(diào)整V/F曲線4. 檢查電網(wǎng)電壓Er.

37、10電機(jī)過載1. 負(fù)載過大2. 加速時(shí)間過短3. 保護(hù)系數(shù)設(shè)定過小4. 轉(zhuǎn)矩提升過高或V/F曲線 不合適1. 減小負(fù)載2. 延長(zhǎng)加速時(shí)間3. 加大電機(jī)過載保護(hù)系數(shù)（H-2）4. 降低轉(zhuǎn)矩提升電壓、調(diào)整V/F曲線Er.11變頻器過熱1. 風(fēng)道阻塞2. 環(huán)境溫度過高3. 風(fēng)扇損壞1. 清理風(fēng)道或改善通風(fēng)條件2. 改善通風(fēng)條件、降低載波頻率3. 更換風(fēng)扇Er.12輸出接地1. 變頻器的輸出端接地2. 變頻器與電機(jī)的連線過長(zhǎng) 且載波頻率過高1. 檢查連接線2. 縮短接線、降低載波頻率Er.13干擾由于周圍電磁干擾而引起的誤動(dòng)作給變頻器周圍的干擾源加吸收電路Er.14輸出缺相變頻器與電機(jī)之間的接線不良或

38、斷開檢查接線Er.15IPM故障1. 輸出短路或接地2. 負(fù)載過重1. 檢查接線2. 減輕負(fù)載Er.16外部設(shè)備故障變頻器的外部設(shè)備故障輸入端子有信號(hào)輸入檢查信號(hào)源及相關(guān)設(shè)備Er.17電流檢測(cè)錯(cuò)誤1. 電流檢測(cè)器件或電路損壞2. 輔助電源有問題向廠家尋求服務(wù)Er.18PID反饋故障1. PID反饋信號(hào)線斷開2. 用于檢測(cè)反饋信號(hào)的傳感器發(fā)生故障3. 反饋信號(hào)與設(shè)定不符1. 檢查反饋通道2. 檢查傳感器有無故障3. 核實(shí)反饋信號(hào)是否符合設(shè)定要求2.2軟起動(dòng) 軟起動(dòng)的基本原理 軟起動(dòng)器是一種用來控制鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)的新設(shè)備，集電機(jī)軟起動(dòng)、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的新型電機(jī)控制裝置，國外

39、稱為 Soft Starter。軟啟器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器，將其接入電源和電動(dòng)機(jī)定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路。使用軟啟動(dòng)器啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動(dòng)機(jī)逐漸加速，直到晶閘管全導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上，實(shí)現(xiàn)平滑啟動(dòng)，降低啟動(dòng)電流，避免啟動(dòng)過流跳閘。待電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，啟動(dòng)過程結(jié)束，軟啟動(dòng)器自動(dòng)用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的晶閘管，為電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供額定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長(zhǎng)軟啟動(dòng)器的使用壽命，提高其工作效率，又使電網(wǎng)避免了諧波污染。9軟啟動(dòng)器同時(shí)還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動(dòng)過程相反，電壓逐漸降低，轉(zhuǎn)數(shù)逐漸下降到零，避免自由停車引

40、起的轉(zhuǎn)矩沖擊。常見故障的排除 STR軟啟動(dòng)器有10種保護(hù)功能。當(dāng)軟啟動(dòng)器故障保護(hù)功能動(dòng)作時(shí)，軟啟動(dòng)器立即停機(jī)。操作鍵盤顯示故障保護(hù)代碼，用戶可根據(jù)代碼所對(duì)應(yīng)的故障原因進(jìn)行分析處理。在故障排除后，可通過復(fù)位鍵RESET進(jìn)行復(fù)位。使軟啟動(dòng)器回到啟動(dòng)準(zhǔn)備狀態(tài)。詳見表2-3。表2-3 軟啟動(dòng)器故障對(duì)策表常見故障原因說明處理辦法Phr進(jìn)線電源相序錯(cuò)誤調(diào)換任兩相進(jìn)線Pho進(jìn)線電源缺相檢查進(jìn)線使之可靠接入Pr01 起動(dòng)峰值電流過流保護(hù)起動(dòng)電流超過4倍Ie調(diào)整起動(dòng)時(shí)間及起始電壓Pr02I2t保護(hù)調(diào)整限流參數(shù)或起動(dòng)時(shí)間參數(shù)設(shè)定Pr03電動(dòng)機(jī)過流保護(hù)避免負(fù)載急劇變化Pr04電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)減小電機(jī)負(fù)載Pr05 非法

41、起動(dòng)保護(hù)重新確認(rèn)控制模式Pr06在起動(dòng)或運(yùn)行中缺相檢查進(jìn)線電源Pr07干擾保護(hù)處理干擾源 Pr08設(shè)定參數(shù)丟失重新設(shè)定各參數(shù)OH過熱保護(hù)降低起動(dòng)頻度2.3 文本顯示器 在PLC程序設(shè)計(jì)中，有一些參數(shù)需要根據(jù)實(shí)際情況變動(dòng)，這時(shí)如果再重新改變程序的話，會(huì)增加出錯(cuò)率。這時(shí)通過串口線把PLC的RS232端口和文本顯示器的RS232端口連接起來，顯示器中設(shè)置的參數(shù)和PLC里設(shè)定的特定寄存器值相對(duì)應(yīng)。通過屏幕鍵盤的操作可該變程序里寄存器的數(shù)值。10文本顯示器面板如下圖所示。 圖2-5 文本顯示器面第三章 供水系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 3.1主要器件選型 供水泵的選擇 如我們學(xué)校里，設(shè)定每人一天的用水量為30升，

42、我校共有32000多名學(xué)生、2600多名教職工，共34000多人，可按30000人來計(jì)算。則一天的最大用水量為                                         

43、; （3-1）每小時(shí)最大時(shí)的用水量為                                         （3-2）最高的樓為11層，每層高度按3m計(jì)算，則樓高為33m，供水高度為33m。

44、一般由現(xiàn)實(shí)需要還要加上一層，即供水高度為36m，再加上經(jīng)驗(yàn)值15m20m，則泵的總揚(yáng)程為5156m。選擇離心泵ISG80-50-200，適配15KW的電機(jī)（Y160M2-2），共3臺(tái)。變頻器和軟起動(dòng)選型 由于電機(jī)的功率為15KW，選擇康沃生產(chǎn)的P2系列CVF-P2-4T0185，軟起動(dòng)器選擇STR015A，功率為18.5KW。3.2供水系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì) 恒壓供水思路 本系統(tǒng)具體控制方案為：1、供水（1）單泵工作開機(jī)延時(shí)5秒，首先開啟真空泵，開啟1泵真空電磁閥和1泵電動(dòng)閥，真空泵工作1分鐘后（可以設(shè)置），開啟變頻1泵，關(guān)閉真空泵，關(guān)閉1泵真空電磁閥；1泵按2HZ/S速度上升至出水頻率（可以設(shè)置），

45、再按1HZ/S速度工作。（2）進(jìn)泵當(dāng)1泵到達(dá)全速但壓力達(dá)不到設(shè)定值，延時(shí)（可以設(shè)置）開啟真空泵，開啟2泵真空電磁閥和2泵電動(dòng)閥，真空工作1分鐘后（可以設(shè)置），軟起工頻2泵，關(guān)閉真空泵，關(guān)閉2泵真空電磁閥；1泵下降至出水頻率（可以設(shè)置），若壓力超過設(shè)定壓力，重新執(zhí)行單泵工作程序。（3）退泵當(dāng)1泵頻率下降至出水頻率（可以設(shè)置），實(shí)際壓力超過設(shè)定壓力，延時(shí)（可以設(shè)置），停止2泵，關(guān)閉2泵電動(dòng)閥，重新執(zhí)行單泵工作程序；（4）3泵為手動(dòng)/自動(dòng)備用泵，本系統(tǒng)考慮到當(dāng)遇到特殊情況時(shí)兩個(gè)泵達(dá)不到需求時(shí)，要啟動(dòng)3泵。故在PLC程序中編寫了進(jìn)退3泵的程序。（5）電動(dòng)閥門可自動(dòng)，也可手動(dòng)控制。2、取水當(dāng)蓄水池水位下

46、降到水位下限后，停止所有工作供水泵，并開啟取水電動(dòng)閥；到達(dá)工作上限時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)，關(guān)閉取水電動(dòng)閥，按照以上程序執(zhí)行。3、工作狀態(tài)系統(tǒng)分自動(dòng)和手動(dòng)控制，在自動(dòng)狀態(tài)下執(zhí)行自動(dòng)程序，在手動(dòng)狀態(tài)下能夠手動(dòng)啟動(dòng)所有負(fù)載。具體思路如圖3-1所示。圖3-1 恒壓供水思路圖強(qiáng)電驅(qū)動(dòng)線路1 系統(tǒng)采用3臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行方式，功率為15kw，兩備一用。把1泵和變頻器連接，實(shí)現(xiàn)變頻運(yùn)行。2泵和3泵用軟起動(dòng)器來啟動(dòng)，起動(dòng)參數(shù)可調(diào)，而且采用的軟起動(dòng)器具有軟停車功能。在變頻器的接點(diǎn)中，常開觸點(diǎn)KM7代表手動(dòng)，常開觸點(diǎn)KM8代表自動(dòng)，當(dāng)需要系統(tǒng)自動(dòng)時(shí)，KM8閉合，由PLC的模擬量模塊輸出電壓信號(hào)來改變變頻器頻率，變頻器中的A

47、M，AM-接點(diǎn)連接模擬量模塊中的頻率輸入端口，并進(jìn)行處理；當(dāng)旋鈕打到手動(dòng)檔時(shí)，KM7閉合，由滑動(dòng)變阻器來改變VI1口的輸入電壓，進(jìn)而改變頻率，從而調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速。KA1線圈連接+24V和OC1端口，作用是當(dāng)變頻器啟動(dòng)完成后，線圈通電。當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，TA、TC內(nèi)置開關(guān)閉合，P01口接通。FWD和CM接通時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，因?yàn)楸鞠到y(tǒng)不需要電機(jī)反轉(zhuǎn)，故沒有顯示反轉(zhuǎn)接口。軟啟動(dòng)器的STOP、COM和RUN端口連接方式如圖3-2，當(dāng)RUN和COM接通時(shí)，軟啟動(dòng)器啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)間可以設(shè)置。啟動(dòng)完成后，12V和OC端口接通。K12和K14接口分別接P03和24V，當(dāng)軟啟動(dòng)器出現(xiàn)故障時(shí)，兩端口的內(nèi)置開關(guān)接通，P

48、03有信號(hào)，PLC會(huì)自動(dòng)令水泵停止工作并令3泵啟動(dòng)接替2泵。3泵故障設(shè)置同2泵。變頻器和兩個(gè)軟啟動(dòng)器的啟動(dòng)完成端口連接的線圈電路中都連接有一個(gè)二極管，它的作用是為了消除繼電器線圈中的剩余電量，防止浪涌電流燒毀端口內(nèi)部器件。兩軟啟動(dòng)器下面的線路是為定時(shí)轉(zhuǎn)換備用泵而設(shè)計(jì)的，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)默認(rèn)開一號(hào)線路，即KM9，KM10閉合，KM11，KM12斷開；當(dāng)設(shè)定時(shí)間與系統(tǒng)內(nèi)部時(shí)間相等時(shí)，KM9，KM10斷開，KM11，KM12閉合。最初的設(shè)計(jì)想法是把KM9和KM10定義為三個(gè)常閉觸點(diǎn)，這樣定義I/O口和編程時(shí)都會(huì)簡(jiǎn)便一些，比如把KM9和KM10分別改為常閉觸點(diǎn)KM11和KM12。當(dāng)需要備用泵轉(zhuǎn)換時(shí)，只讓KM

49、11（KM11歸于KM11）和KM12（KM12歸于KM12）動(dòng)作即可。但從實(shí)際考慮一個(gè)接觸器只有一個(gè)輔助常閉觸點(diǎn)，這樣一個(gè)電路就需要三個(gè)接觸器，這樣運(yùn)作起來更麻煩了；輔助觸頭是有三個(gè)常閉觸點(diǎn)的，但輔助觸頭絕對(duì)不能用到主電路的控制上。所以用四個(gè)常開觸點(diǎn)更安全。主要參數(shù)的設(shè)定可用文本顯示器來設(shè)定，省去了改寫程序的麻煩。圖3-2 強(qiáng)電驅(qū)動(dòng)圖1強(qiáng)電驅(qū)動(dòng)線路2 圖3-3 強(qiáng)電驅(qū)動(dòng)圖2電路圖左邊的是真空泵的主電路，斷路器QF4和熱繼電器FR1用來保證電機(jī)安全運(yùn)行，KM1的作用是在PLC中用來控制真空泵的開閉。三個(gè)電壓表用來檢測(cè)主電源線中電壓是否穩(wěn)定。最右邊的電路是為控制電路和PLC供電設(shè)計(jì)的。先通過變壓

50、器把380V轉(zhuǎn)換成220V，用低通濾波器濾掉高頻諧波，最后通過開關(guān)電源就得到24V和5V。電動(dòng)閥控制電路 圖3-4中控制四個(gè)電動(dòng)閥的接觸器分別是KM2、KM3、KM4、KM5。電動(dòng)閥里有兩個(gè)限位開關(guān)，三個(gè)接線端子。其中兩個(gè)常開、常閉觸點(diǎn)是主管閥門的開啟和閉合。連接在端子排中的1號(hào)位的是公共端，2號(hào)位的常閉觸點(diǎn)的作用是關(guān)閉電動(dòng)閥，3號(hào)位的常開觸點(diǎn)閉合后電動(dòng)閥開啟。當(dāng)電動(dòng)閥開到90°時(shí)，會(huì)碰到5號(hào)位的關(guān)到位限位開關(guān)，線圈就會(huì)通電說明電動(dòng)閥已經(jīng)完全打開。同樣，當(dāng)關(guān)閉電動(dòng)閥時(shí)，反轉(zhuǎn)到90°時(shí)，會(huì)碰到4號(hào)位的開到位的限位開關(guān)，線圈通電表明電動(dòng)閥已經(jīng)成功關(guān)閉。圖3-4 電動(dòng)閥控制線路3

51、.2.5 PLC接線圖(1) 控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)及地址分配根據(jù)圖1所示及控制要求，統(tǒng)計(jì)控制系統(tǒng)的輸入、輸出信號(hào)的名稱，代碼及地址編號(hào)如下表1所示。水位上、下限信號(hào)分別為I0.1、I0.2。(2) PLC系統(tǒng)選型系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點(diǎn)8個(gè)，開關(guān)量輸出點(diǎn)10個(gè)，選用西門子主機(jī)CPU222(8入6繼電器輸出)1臺(tái)，加上擴(kuò)展模塊EM222(8繼電器輸出)1臺(tái)。即可滿足用戶供水控制要求圖4所示為PLC及擴(kuò)展模塊外圍接線圖。火災(zāi)時(shí)，災(zāi)信號(hào)SA1被觸動(dòng)，I0.0為1。 PLC配置實(shí)物(1) 程序中使用的PLC內(nèi)部器件及功能，如表2所示。在本實(shí)例中，根據(jù)用戶要求，生活壓力設(shè)定為0.35MPa，消防壓力設(shè)定為0.

52、60MPa。壓力低、壓力高信號(hào)分別由變頻器內(nèi)部主控板14腳、15腳給出。供水運(yùn)行下限頻率、供水運(yùn)行上限頻率由變頻器程序設(shè)定。在本系統(tǒng)中，運(yùn)行下限頻率設(shè)為20Hz， 運(yùn)行上限頻率設(shè)為50Hz。(2) 系統(tǒng)PLC控制程序PLC控制程序如圖5所示。控制線路 下面兩圖為本系統(tǒng)的控制線路。電源線為三相線的A、B相線，為了防止過載、短路和欠電壓，最開始設(shè)置上了斷路器。下面的K按鈕是應(yīng)急按鈕。再下面的手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)是用來選擇手動(dòng)還是自動(dòng)。接觸器最多只有四個(gè)常開觸點(diǎn)，拿手動(dòng)來說，需要兩個(gè)10型的接觸器和兩個(gè)40型的輔助觸頭，共16個(gè)常開觸點(diǎn)，KM8同理。每個(gè)泵閥門都有自動(dòng)和手動(dòng)，這是在實(shí)際需要的立場(chǎng)上設(shè)計(jì)的。當(dāng)

53、手動(dòng)時(shí)，KM7閉合2SB1為啟動(dòng)按鈕，2SB2為停止按鈕，當(dāng)2SB1按下時(shí)，KM13自聯(lián)鎖，以下各環(huán)節(jié)一樣；當(dāng)自動(dòng)時(shí)，KM8閉合由PLC控制的J繼電器來決定各個(gè)J開關(guān)的開閉。右邊的那一列指示燈是用來指示各開關(guān)按鈕、泵和閥門是否動(dòng)作到位。到位后按鈕閉合，指示燈亮。指示燈這一列的電源接線接在急停按鈕下的轉(zhuǎn)換開關(guān)處，各電路環(huán)節(jié)在右邊均有注解。圖3-6 控制線路1圖3-7為兩個(gè)電動(dòng)閥，循環(huán)控制線路和三個(gè)電磁閥的手動(dòng)/自動(dòng)控制線路。在循環(huán)控制線路中由于接觸器觸點(diǎn)較多，只能用兩個(gè)接觸器并聯(lián)在一起使用。循環(huán)控制那兩欄必須是兩個(gè)開關(guān)同時(shí)接通指示燈才能亮。三個(gè)泵的電動(dòng)閥的開到位限位開關(guān)、關(guān)到位限位開關(guān)也在指示燈

54、上有體現(xiàn)，正常工作時(shí)相應(yīng)的燈亮。另外，接觸器不能串聯(lián)，線圈通電后，靜鐵心磁化，吸合動(dòng)鐵心，這時(shí)主電路才接通。如果兩個(gè)接觸器串聯(lián)，也就是兩個(gè)線圈串聯(lián)，通電后，兩個(gè)線圈可視作同時(shí)得電，控制電路里回路是存在的。但由于靜鐵心磁化后產(chǎn)生的吸力不可能完全相等，所以兩個(gè)動(dòng)鐵心吸合必定有快有慢。鐵心先吸合的接觸器在鐵心吸合后線圈電感增大，其端電壓也大，這就可能導(dǎo)致另一個(gè)接觸器線圈壓降過低，鐵心一直吸合不上。這就相當(dāng)于單獨(dú)的一個(gè)110V接觸器接在220V電路中了，當(dāng)然導(dǎo)致控制電路回路中電流過大，時(shí)間一長(zhǎng)可能會(huì)燒毀線圈。圖3-7 控制線路2結(jié) 論 此次設(shè)計(jì)是以智能小區(qū)的供水狀況為設(shè)計(jì)課題，包括：恒壓供水系統(tǒng)原理、恒壓供水系統(tǒng)的電氣實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)的硬件選型、系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)和軟件電路設(shè)計(jì)等，本設(shè)計(jì)一共包含四大章設(shè)計(jì)內(nèi)容，其主體是由變頻技術(shù)、壓差恒壓自動(dòng)轉(zhuǎn)換技術(shù)、微泄漏補(bǔ)償技術(shù)組成的，是現(xiàn)階段水處理行業(yè)較為先進(jìn)的供水方法。本系統(tǒng)與現(xiàn)在普通二級(jí)加壓水廠相比，具有簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)、控制方便、節(jié)能降耗的優(yōu)點(diǎn)。首先，普通二級(jí)加壓水廠只單純手動(dòng)控制電機(jī)的啟動(dòng)和切換，這樣在電