高層建筑變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)

摘要低、耗電量大，而且在用水量較少時(shí)，管網(wǎng)長(zhǎng)期處于超壓運(yùn)行狀態(tài)，爆損現(xiàn)象嚴(yán)重，電機(jī)硬起動(dòng)易產(chǎn)生水錘效應(yīng)，破壞性大，目前較少采用。(2)氣壓罐供水具有體積小、技術(shù)簡(jiǎn)單、不受高度限制等特點(diǎn)，但此方式調(diào)節(jié)量小、水泵電機(jī)為硬起動(dòng)且起動(dòng)頻繁，對(duì)電器設(shè)備要求較高、系統(tǒng)維護(hù)工作量大，而且為減少水泵起動(dòng)次數(shù)，停泵壓力往往比較高，致使水泵在低效段工作，而出水壓力無謂的增高，也使浪費(fèi)加大，從而限制了其發(fā)展。(3)水塔高位水箱供水具有控制方式簡(jiǎn)單、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)合理、短時(shí)間維修或停電可不停水等優(yōu)點(diǎn)，但存在基建投資大，占地面積大，維護(hù)不方便，水泵電機(jī)為硬起動(dòng)，啟動(dòng)電流大等缺點(diǎn)，頻繁起動(dòng)易損壞聯(lián)軸器，目前主要應(yīng)用于高層建筑。(4)液力耦合器和電池滑差離合器調(diào)速的供水方式易漏油，發(fā)熱需冷卻，效率低，改造麻煩，只能是一對(duì)一驅(qū)動(dòng)，需經(jīng)常檢修；優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了，維修方便。(5)單片機(jī)變頻調(diào)速供水系統(tǒng)也能做到變頻調(diào)速，自動(dòng)化程度要優(yōu)于上面4種供水方式，但是系統(tǒng)開發(fā)周期比較長(zhǎng)，對(duì)操作員的素質(zhì)要求比較高，可靠性比較低，維修不方便，且不適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境。綜上所述，傳統(tǒng)的供水方式普遍不同程度的存在浪費(fèi)水力、電力資源；效率低；可靠性差；自動(dòng)化程度不高等缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響了居民的用水和工業(yè)系統(tǒng)中的用水。目前的供水方式朝向高效節(jié)能、自動(dòng)可靠的方向發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)以其顯著的節(jié)能效果和穩(wěn)定可靠的控制方式，在風(fēng)機(jī)、水泵、空氣壓縮機(jī)、制冷壓縮機(jī)等高能耗設(shè)備上廣泛應(yīng)用，特別是在城鄉(xiāng)工業(yè)用水的各級(jí)加壓系統(tǒng)，居民生活用水的恒壓供水系統(tǒng)中，變頻調(diào)速水泵節(jié)能效果尤為突出，其優(yōu)越性表現(xiàn)在：一是節(jié)能顯著；二是在開、停機(jī)時(shí)能減小電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊以及供水水壓對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊；三是能減小水泵、電機(jī)自身的機(jī)械沖擊損耗?；赑LC和變頻技術(shù)的恒壓供水系統(tǒng)集變頻技術(shù)、電氣技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)于一體。采用該系統(tǒng)進(jìn)行供水可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)系統(tǒng)具有良好的節(jié)能性，這在能源日益緊缺的今天尤為重要，所以研究設(shè)計(jì)該系統(tǒng)，對(duì)于提高企業(yè)效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.3國(guó)內(nèi)外變頻供水系統(tǒng)現(xiàn)狀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)展起來的。目前國(guó)外的恒壓供水系統(tǒng)變頻器成熟可靠，恒壓控制技術(shù)先進(jìn)。國(guó)外變頻供水系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)主要采用一臺(tái)變頻器只帶一臺(tái)水泵機(jī)組的方式。這種方式運(yùn)行安全可靠，變壓方式更靈活。此方式的缺點(diǎn)必是電機(jī)數(shù)量和變頻的數(shù)量一樣多，投資成本高。目前國(guó)內(nèi)有不少公司在從事進(jìn)行變頻恒壓供水的研制推廣，國(guó)產(chǎn)變頻器主要采用進(jìn)口元件組裝或直接進(jìn)口國(guó)外變頻器，結(jié)合PLC或PID調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)恒壓供水，在小容量、控制要求低的變頻供水領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)變頻器發(fā)展較快，并以其成本低廉的優(yōu)勢(shì)占領(lǐng)了相當(dāng)部分小容量變頻恒壓供水市場(chǎng)。但在大功率大容量變頻器上，國(guó)產(chǎn)變頻器有待于進(jìn)一步改進(jìn)和完善。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，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。1.4變頻供水系統(tǒng)應(yīng)用范圍變頻恒壓供水系統(tǒng)在供水行業(yè)中的應(yīng)用，按所使用的范圍大致分為三類:(1)小區(qū)供水(加壓泵站)變頻恒壓供水系統(tǒng)這類變頻供水系統(tǒng)主要用于包括工廠、小區(qū)供水、高層建筑供水、鄉(xiāng)村加壓站，特點(diǎn)是變頻控制的電機(jī)功率小，一般在135kW以下，控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單。由于這一范圍的用戶群十分龐大，所以是目前國(guó)內(nèi)研究和推廣最多的方式。(2)國(guó)內(nèi)中小型供水廠變頻恒壓供水系統(tǒng)這類變頻供水系統(tǒng)主要用于中小供水廠或大中城市的輔助供水廠。這類變頻器、電機(jī)功率在135kV～320kW之間，電網(wǎng)電壓通常為220V或380V。受中小水廠規(guī)模和經(jīng)濟(jì)條件限制，目前主要采用國(guó)產(chǎn)通用的變頻恒壓供水變頻器。(3)大型供水廠的變頻恒壓供水系統(tǒng)這類變頻供水系統(tǒng)用于大中城市的主力供水廠，特點(diǎn)是功率大(一般都大于320kW)、機(jī)組多、多數(shù)采用高壓變頻系統(tǒng)。這類系統(tǒng)一般變頻器和控制器要求較高，多數(shù)采用了國(guó)外進(jìn)口變頻器和控制系統(tǒng)。目前，國(guó)內(nèi)除了高壓變頻供水系統(tǒng)，多數(shù)變頻供水系統(tǒng)均聲稱只要改變?nèi)萘烤涂梢酝ㄓ糜诟鞣N供水范圍，但在實(shí)際運(yùn)用中，不同供水環(huán)境對(duì)變頻器的要求和控制方式是不一致的，大多數(shù)變頻器并不能真正實(shí)現(xiàn)通用。所以在部分條件復(fù)雜的中小水廠，采用通用的恒壓供水變頻系統(tǒng)并不能完全滿足實(shí)踐要求，現(xiàn)部分中小水廠已認(rèn)識(shí)到這一情況，并針對(duì)實(shí)際情況對(duì)變頻恒壓供水系統(tǒng)加以改進(jìn)和完善。1.5設(shè)計(jì)內(nèi)容本文主要完成PLC、變頻器實(shí)現(xiàn)的生活用水供水過程的恒壓。由于供水系統(tǒng)管道長(zhǎng)、管徑大，管網(wǎng)的充壓比較慢，故系統(tǒng)是一個(gè)大滯后系統(tǒng)，不宜直接采用PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，而應(yīng)采用PLC參與控制的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。本系統(tǒng)采用通用變頻器實(shí)現(xiàn)三相水泵電機(jī)的軟啟動(dòng)和變頻調(diào)速，壓力傳感器檢測(cè)當(dāng)前水壓信號(hào)，水壓信號(hào)經(jīng)變送器輸出標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)(4-20mA)通過A／D轉(zhuǎn)換模送入PLC，經(jīng)PLC進(jìn)行壓力反饋值與設(shè)定值的PID運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果送入變頻器頻率控制端控制變頻器的輸出頻率，從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。由PLC接受控制信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的起停及切換控制。變頻器的故障輸出及報(bào)警信號(hào)以及系統(tǒng)顯示信號(hào)全部送入PLC，以方便利用PLC與上位機(jī)進(jìn)行通訊并實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。系統(tǒng)的操作與管理采用微機(jī)實(shí)現(xiàn)，運(yùn)行參數(shù)有記錄，使系統(tǒng)節(jié)能達(dá)到最佳效果。具體內(nèi)容如下：(1)對(duì)水泵電機(jī)的調(diào)速原理進(jìn)行分析。根據(jù)供水特點(diǎn)，分析水泵電機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)、運(yùn)行參數(shù)及工作點(diǎn)，分析供水系統(tǒng)對(duì)電氣調(diào)速的要求，闡述了變頻器拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的恒壓供水模式的工作原理。設(shè)計(jì)一套基于PLC的變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng)。(2)從水泵運(yùn)行曲線及管網(wǎng)特性曲線入手，分析水泵工況調(diào)節(jié)的幾種方法，詳細(xì)闡述變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)耗能原理及節(jié)能原理。(3)重點(diǎn)闡述變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的構(gòu)成及其工作原理，進(jìn)行系統(tǒng)硬件的選擇及PLC程序的設(shè)計(jì)、變頻器功能預(yù)置等。系統(tǒng)由一臺(tái)變頻器拖動(dòng)三臺(tái)水泵變頻啟動(dòng)運(yùn)行，由PLC控制切換，由壓力傳感器檢測(cè)管網(wǎng)壓力，根據(jù)壓力大小進(jìn)行PID控制，調(diào)整變頻器的輸出頻率，從而改變水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速，改變流量的大小，適應(yīng)用戶用水量改變的需求，保持管網(wǎng)壓力恒定。本課題主要通過研究PLC來控制變頻器實(shí)現(xiàn)恒壓供水，通過設(shè)計(jì)解并熟悉了PLC的工作原理，編程原理以及編程方法。進(jìn)行了控制系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)、控制電路設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的控制設(shè)備選用S7-200系列的PLC（CPU222），變頻器選用西門子泵類專用的變頻器MM440。進(jìn)行了控制程序（梯形圖）的設(shè)計(jì)。在控制過程中，電控系統(tǒng)由S7-200完成，PID控制由變頻器完成。最后，對(duì)變頻恒壓供水系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，對(duì)該系統(tǒng)在供水中所取得的節(jié)約電耗、恒定壓力、保護(hù)管網(wǎng)等進(jìn)行了總結(jié)，指出變頻技術(shù)在供水領(lǐng)域所取得的成果及局限性。第二章變頻恒壓供水的理論分析第二章變頻器恒壓供水的理論分析第二章變頻恒壓供水的理論分析2.1水泵的工作原理供水所用水泵主要是離心泵，普通離心泵如圖2-1所示，葉輪安裝在泵2內(nèi)，并緊固在泵軸3上，泵軸由電機(jī)直接帶動(dòng)，泵殼中央有一液體吸入口4與吸入管5連接，液體經(jīng)底閥6和吸入管進(jìn)入泵內(nèi)，泵殼上的液體排出口8與排出管9連接。在泵啟動(dòng)前，泵殼內(nèi)灌滿被輸送的液體:啟動(dòng)后，葉輪由軸帶動(dòng)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片間的液體也必須隨著轉(zhuǎn)動(dòng)。在離心力的作用下，液體從葉輪中心被拋向外緣并獲得能量，以高速離開葉輪外緣進(jìn)入泵殼。在蝸殼中，液體由于流道的逐漸擴(kuò)大而減速，又將部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，最后以較高的壓力流入排出管道，送至需要場(chǎng)所。液體由葉輪中心流向外緣時(shí)，在葉輪中心形成了一定的真空，由于貯槽液面上方的壓力大于泵入口處的壓力，液體便被連續(xù)壓入葉輪中?？梢?，只要葉輪不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)，液體便會(huì)不斷地被吸入和排出[5]。圖2-1離心泵結(jié)構(gòu)示意圖2.2水泵的調(diào)節(jié)方式水泵的調(diào)速運(yùn)行，是指水泵在運(yùn)行中根據(jù)運(yùn)行環(huán)境的需要，人為的改變運(yùn)行工作狀況點(diǎn)(簡(jiǎn)稱工況點(diǎn))的位置，使流量、揚(yáng)程、軸功率等運(yùn)行參數(shù)適應(yīng)新的工作狀況的需要。水泵的調(diào)節(jié)方式與節(jié)能的關(guān)系非常密切，過去普遍采用改變閥門或擋板開度的節(jié)流調(diào)節(jié)方式，即改變裝置管網(wǎng)的特性曲線進(jìn)行調(diào)節(jié)。大量的統(tǒng)計(jì)調(diào)查表明，一些在運(yùn)行中需要進(jìn)行調(diào)節(jié)的水泵，其能量浪費(fèi)的主要原因，往往是由于采用不合適的調(diào)節(jié)方式。因此，研究并設(shè)計(jì)它們的調(diào)節(jié)方式，是節(jié)能最有效的途徑和關(guān)鍵所在。水泵的調(diào)節(jié)方式可分為恒速調(diào)節(jié)與變速調(diào)節(jié)。詳細(xì)劃分如下[6]：2.3異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速原理水泵電機(jī)多采用三相異步電動(dòng)機(jī)，而其轉(zhuǎn)速公式為：(2.1)式中：f表示電源頻率，p表示電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)，s表示轉(zhuǎn)差率。從上式可知，三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有：(l)改變電源頻率(2)改變電機(jī)極對(duì)數(shù)(3)改變轉(zhuǎn)差率改變電機(jī)極對(duì)數(shù)調(diào)速的調(diào)控方式控制簡(jiǎn)單，投資省，節(jié)能效果顯著，效率高，但需要專門的變極電機(jī)，是有級(jí)調(diào)速，而且級(jí)差比較大，即變速時(shí)轉(zhuǎn)速變化較大，轉(zhuǎn)矩也變化大，因此只適用于特定轉(zhuǎn)速的生產(chǎn)機(jī)器。改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速為了保證其較大的調(diào)速范圍一般采用串級(jí)調(diào)速的方式，其最大優(yōu)點(diǎn)是它可以回收轉(zhuǎn)差功率，節(jié)能效果好，且調(diào)速性能也好，但由于線路過于復(fù)雜，增加了中間環(huán)節(jié)的電能損耗[7]，且成本高而影響它的推廣價(jià)值。下面重點(diǎn)分析改變電源頻率調(diào)速的方法及特點(diǎn)。根據(jù)公式可知，當(dāng)轉(zhuǎn)差率變化不大時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n基本上與電源頻率f成正比。連續(xù)調(diào)節(jié)電源頻率，就可以平滑地改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。但是，單一地調(diào)節(jié)電源頻率，將導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行性能惡化。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，已出現(xiàn)了各種性能良好、工作可靠的變頻調(diào)速電源裝置，它們促進(jìn)了變頻調(diào)速的廣泛應(yīng)用。2.4供水電機(jī)的搭配供水電機(jī)驅(qū)動(dòng)離心泵運(yùn)行，和離心泵共同組成了供水系統(tǒng)的整體，電機(jī)的配置主要以水泵供水負(fù)載來決定。電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械所需要的功率來選擇，盡量使電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行。選擇時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn):(1)如果電動(dòng)機(jī)功率選得過小，就會(huì)出現(xiàn)“小馬拉大車”現(xiàn)象，造成電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過載，使其絕緣因發(fā)熱而損壞，甚至電動(dòng)機(jī)被燒毀。(2)如果電動(dòng)機(jī)功率選得過大，就會(huì)出現(xiàn)“小馬拉小車”現(xiàn)象，其輸出機(jī)械功率不能得到充分利用，功率因數(shù)和效率都不高，不但對(duì)用戶和電網(wǎng)不利，而且還會(huì)造成電能浪費(fèi)。因此，要正確選擇電動(dòng)機(jī)的功率，對(duì)恒定負(fù)載連續(xù)工作方式，如果知道負(fù)載的功率(生產(chǎn)機(jī)械軸上的功率)（kW），可按式(2.1)計(jì)算所需電動(dòng)機(jī)的功率[6](kW)：(2.1)式中，為生產(chǎn)機(jī)械的效率，為電動(dòng)機(jī)的效率，即傳動(dòng)效率。按上式求出的功率，不一定與產(chǎn)品功率相同。因此，所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)等于或稍大于計(jì)算所得的功率。2.5恒壓供水系統(tǒng)的能耗分析在供水系統(tǒng)中，最根本的控制對(duì)象是流量。因此，要討論節(jié)能問題，必須從考察調(diào)節(jié)流量的方法入手。常見的方法有閥門控制法和轉(zhuǎn)速控制法兩種。供水系統(tǒng)中對(duì)水壓流量的控制，傳統(tǒng)上采用閥門調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)。由于水泵的軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，因此水泵用變頻器來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速能實(shí)現(xiàn)壓力或流量的自動(dòng)控制，同時(shí)可獲得大量節(jié)能。閉環(huán)恒壓供水系統(tǒng)正越來越多地取代高位水箱、水塔等設(shè)施及閥門調(diào)節(jié)。(1)閥門控制法：通過關(guān)小或開大閥門來調(diào)節(jié)流量，而轉(zhuǎn)速保持不變。閥門控制法的實(shí)質(zhì)是水泵本身的供水能力不變，而是通過改變水路中的阻力大小來強(qiáng)行改變流量，以適應(yīng)用戶對(duì)流量的要求。這時(shí)，管阻特性將隨閥門開度的改變而改變，但是揚(yáng)程特性不變。如圖2-2所示，設(shè)用戶所需流量QX為額定流量的60%(即QX=60%QN)。當(dāng)通過關(guān)小閥門來實(shí)現(xiàn)時(shí)，管阻特性將改變?yōu)榍€③，而揚(yáng)程特性則仍為曲線①，故供水系統(tǒng)的工作點(diǎn)移至E點(diǎn)，這時(shí)，流量減小為QE(=Qx)；揚(yáng)程增加為HE；供水功率PC與面積ODEJ成正比。圖2-2調(diào)節(jié)流量的方法與比較(2)恒壓控制法：即通過改變水泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量，而閥門開度保持不變，也稱為轉(zhuǎn)速控制法。轉(zhuǎn)速控制法的實(shí)質(zhì)是通過改變水泵的供水能力來適應(yīng)用戶對(duì)流量的要求。當(dāng)水泵的餓轉(zhuǎn)速改變時(shí)，揚(yáng)程特性將隨之改變，而管阻特性不變。以用戶所需流量等于60%Qn為例，當(dāng)通過降低轉(zhuǎn)速使得Qx=60%Qn時(shí)，揚(yáng)程特性仍為曲線②，故工作點(diǎn)移向C點(diǎn)。這時(shí)流量減小為QE（=Qx），揚(yáng)程減小為Hc，供水功率PC與面積0DCK成正比。比較上述兩種調(diào)節(jié)流量的方法可以看出，在所需流量小于額定流量(Qx<100%QN)的情況下，轉(zhuǎn)速控制時(shí)的揚(yáng)程比閥門控制方式小得多，所以轉(zhuǎn)速控制方式所需的供水功率也比閥門控制方式小得多。兩者之差△P便是轉(zhuǎn)速控制方式節(jié)約的供水功率，它與面積KCEJ成正比。這是變頻調(diào)速供水系統(tǒng)具有節(jié)能效果最基本的方面。對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行的控制，歸根結(jié)底是為了滿足用戶對(duì)流量的要求。所以，流量是供水系統(tǒng)的基本控制對(duì)象。而流量的大小又取決于揚(yáng)程，但是揚(yáng)程難以進(jìn)行具體測(cè)量和控制?？紤]到動(dòng)態(tài)情況下，管道中水壓的大小與供水能力（由流量QG表示）和用水要求（由流水量QU表示）之間的平衡情況有關(guān)。如：供水能力QG>用水需求QU，則壓力上升（P↑）；如：供水能力QG<用水需求QU，則壓力上升（P↓）；如：供水能力QG=用水需求QU，則壓力上升（P不變）。可見，供水能力與用水需求之間的矛盾具體地反映在流體壓力的變化上。從而，壓力就成為了用來作為控制流量大小的參變量。就是說，保持供水系統(tǒng)中某處的壓力的恒定，也就保證了使該處的供水能力和用水流量處于平衡狀態(tài)，恰到好處地滿足了用戶所需的用水流量，這就是恒壓供水所要達(dá)到的目的。

2.6供水系統(tǒng)的安全性問題2.6.1水錘效應(yīng)異步電動(dòng)機(jī)在全電壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，從靜止?fàn)顟B(tài)加速到額定轉(zhuǎn)速所需要的時(shí)間只有在0.25S。這意味著在0.25S的時(shí)間里，水的流量從零增到額定流量。由于水具有動(dòng)量和不可壓縮性，因此，在極短時(shí)間內(nèi)流量的巨大變化將引起對(duì)管道的壓強(qiáng)過高或過低的沖擊，并產(chǎn)生空化現(xiàn)象。壓力沖擊將使管壁受力而產(chǎn)生噪聲，猶如錘子敲擊管子一樣，故稱為水錘效應(yīng)。水錘效應(yīng)具有極大的破壞性，壓強(qiáng)過高，將引起管道的破裂，反之，壓強(qiáng)過低又會(huì)導(dǎo)致管道的癟塌。此外，水錘效應(yīng)也可能破壞閥門和固定件。在直接停機(jī)時(shí)，供水系統(tǒng)的水頭將克服電動(dòng)機(jī)的慣性而使系統(tǒng)急劇地停止。這也同樣會(huì)引起壓力沖擊和水錘效應(yīng)。2.6.2產(chǎn)生水錘效應(yīng)的原因及消除方法產(chǎn)生水錘效應(yīng)的根本原因，是水泵在起動(dòng)和制動(dòng)過程中的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩太大，短時(shí)間內(nèi)流量的巨大變化而引起的。采用變頻調(diào)速，通過減少動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩，可以實(shí)現(xiàn)徹底消除水錘效應(yīng)。水泵的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩大小決定了水泵加速過程的快慢，決定了加速過程流量變化的快慢，也就決定了水錘效應(yīng)的強(qiáng)弱。拖動(dòng)系統(tǒng)中，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩；：是電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩；：是供水系統(tǒng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。圖2-3反映了全壓起動(dòng)和變頻起動(dòng)過程中動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩情況。圖中曲線①是異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，曲線②是水泵的機(jī)械特性，圖2-4b)中的鋸齒狀線是變頻起動(dòng)過程中的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩。由圖2-3可知，水泵在直接起動(dòng)過程時(shí)，因動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩很大，造成了強(qiáng)烈的水錘效應(yīng)，通過變頻起動(dòng)，可有效地降低動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩消除水錘效應(yīng)。停機(jī)過程效果類似。OOO①②a)全壓?jiǎn)?dòng)b）變頻起動(dòng)圖2-3水泵的直接起動(dòng)和變頻起動(dòng)在拖動(dòng)系統(tǒng)中，決定加速過程的是動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩由圖2.3a可知，水泵在直接啟動(dòng)過程中，拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩寫的大小如陰影部分所示，是很大的。所以，加速過程很快。2.6.3延長(zhǎng)水泵壽命的其他因素水錘效應(yīng)的消除，無疑可大大延長(zhǎng)水泵及管道系統(tǒng)的壽命。此外，由于水泵平均轉(zhuǎn)速下降、工作過程中平均轉(zhuǎn)矩減小的原因，使:(1)葉片承受的應(yīng)力大為減小。(2)軸承的磨損也大為減小。所以，采用了變頻調(diào)速以后，水泵的工作壽命將大大延長(zhǎng)。第三章變頻恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第三章變頻器恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第三章變頻恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的構(gòu)成方案恒壓變頻供水系統(tǒng)主要有壓力變送器、變頻器、恒壓控制單元、水泵機(jī)組以及低壓電器組成。系統(tǒng)主要的任務(wù)是利用恒壓控制單元使變頻器控制一臺(tái)水泵或循環(huán)控制多臺(tái)水泵，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的恒定和水泵電機(jī)的軟起動(dòng)以及變頻水泵與工頻水泵的切換，同時(shí)還要能對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸和監(jiān)控。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)要求，有以下幾種方案可供選擇：(1)有供水基板的變頻器+水泵機(jī)組+壓力傳感器這種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，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供水基板上，通過設(shè)置指令代碼實(shí)現(xiàn)PLC和PID等電控系統(tǒng)的功能。它雖然微化了電路結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)備成本，但在壓力設(shè)定和壓力反饋值的顯示方面比較麻煩，無法自動(dòng)實(shí)現(xiàn)不同時(shí)段的不同恒壓要求，在調(diào)試時(shí)，PID調(diào)節(jié)參數(shù)尋優(yōu)困難，調(diào)節(jié)范圍小，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)性能不易保證。其輸出接口的擴(kuò)展功能缺乏靈活性，數(shù)據(jù)通信困難，并且限制了帶負(fù)載的容量，因此僅適用于要求不高的小容量場(chǎng)合。(2)通用變頻器+單片機(jī)(包括變頻控制、調(diào)節(jié)器控制)+人機(jī)界面+壓力傳感器這種方式控制精度高、控制算法靈活、參數(shù)調(diào)整方便，具有較高的性價(jià)比，但開發(fā)周期長(zhǎng)，程序一旦固化，修改較為麻煩，因此現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的靈活性差，同時(shí)變頻器在運(yùn)行時(shí)，將產(chǎn)生干擾，變頻器的功率越大，產(chǎn)生的干擾越大，所以必須采取相應(yīng)的抗干擾措施來保證系統(tǒng)的可靠性。該系統(tǒng)適用于某一特定領(lǐng)域的小容量的變頻恒壓供水中。從變頻恒壓供水的原理分析可知，該系統(tǒng)主要有壓力傳感器、壓力變送器、變頻器、液位變送器、恒壓控制單元、水泵機(jī)組以及低壓電器組成。系統(tǒng)主要的設(shè)計(jì)任務(wù)是利用恒壓控制單元使變頻器控制一臺(tái)水泵或循環(huán)控制多臺(tái)水泵，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的恒定和水泵電機(jī)的軟啟動(dòng)以及變頻水泵與工頻水泵的切換，同時(shí)還要能對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。(3)通用變頻器+PLC(包括變頻控制、調(diào)節(jié)器控制)+人機(jī)界面+壓力傳感器這種控制方式靈活方便。具有良好的通信接口，可以方便地與其他的系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通用性強(qiáng)；由于PLC產(chǎn)品的系列化和模塊化，用戶可靈活組成各種規(guī)模和要求不同控制系統(tǒng)。在硬件設(shè)計(jì)上，只需確定PLC的硬件配置和I/O的外部接線，當(dāng)控制要求發(fā)生改變時(shí)，可以方便地通過PC機(jī)來改變存貯器中的控制程序，所以現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試方便。同時(shí)由于PLC的抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高，因此系統(tǒng)的可靠性大大提高。該系統(tǒng)能適用于各類不同要求的恒壓供水場(chǎng)合，并且與供水機(jī)組的容量大小無關(guān)。通過對(duì)以上這幾種方案的比較和分析，可以看出第三種控制方案更適合于本系統(tǒng)。這種控制方案既有擴(kuò)展功能靈活方便、便于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)，又能達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定性及控制精度的要求。圖3-1變頻恒壓供水系統(tǒng)控制圖3.2原理框圖設(shè)計(jì)作為一個(gè)控制系統(tǒng)，報(bào)警是必不可少的重要組成部分。由于本系統(tǒng)能適用于不同的供水領(lǐng)域，所以為了保證系統(tǒng)安全、可靠、平穩(wěn)的運(yùn)行，防止因電機(jī)過載、變頻器報(bào)警、電網(wǎng)過大波動(dòng)、供水水源中斷造成故障，因此系統(tǒng)必須要對(duì)各種報(bào)警量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，由PLC判斷報(bào)警類別，進(jìn)行顯示和保護(hù)動(dòng)作控制，以免造成不必要的損失。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。變頻恒壓供水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖3-2所示：圖3-2變頻恒壓供水系統(tǒng)框恒壓供水系統(tǒng)通過安裝在用戶供水管道上的壓力變送器實(shí)時(shí)地測(cè)量參考點(diǎn)的水壓，檢測(cè)管網(wǎng)出水壓力，并將其轉(zhuǎn)換為4—20mA的電信號(hào)，此檢測(cè)信號(hào)是實(shí)現(xiàn)恒壓供水的關(guān)鍵參數(shù)。由于電信號(hào)為模擬量，故必須通過PLC的A/D轉(zhuǎn)換模塊才能讀入并與設(shè)定值進(jìn)行比較，將比較后的偏差值進(jìn)行PID運(yùn)算，再將運(yùn)算后的數(shù)字信號(hào)通過D/A轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)作為變頻器的輸入信號(hào)，控制變頻器的輸出頻率，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制水泵的供水流量，最終使用戶供水管道上的壓力恒定，實(shí)現(xiàn)變頻恒壓供水。3.3供水系統(tǒng)方案的確定1．用戶需求供水系統(tǒng)總體要求：(1)由多臺(tái)水泵機(jī)組實(shí)現(xiàn)供水，流量范圍120m3/h，揚(yáng)程80米左右；(2)設(shè)置一臺(tái)小泵作為輔助泵，用于小流量時(shí)的供水；(3)供水壓力要求恒定，尤其在換泵時(shí)波動(dòng)要??；(4)系統(tǒng)能自動(dòng)可靠運(yùn)行，為方便檢修和應(yīng)急，應(yīng)具備手動(dòng)功能；(5)各主泵均能可靠地實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)；(6)具有完善的保護(hù)和報(bào)警功能；(7)系統(tǒng)要求較高的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行性能。2．方案確定確定供水系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案的基本依據(jù)是設(shè)計(jì)供水能力能滿足系統(tǒng)最不利點(diǎn)用水需求，同時(shí)還需要結(jié)合用戶用水量變化類型，考慮方案適用性、節(jié)能性及其它技術(shù)要求。根據(jù)用戶的用水時(shí)段特點(diǎn)可將用戶用水量變化類型分為連續(xù)型、間歇型兩大類，根據(jù)流量的變化特點(diǎn)，還可進(jìn)一步細(xì)分為高流量變化型，低流量變化型，全流量變化型等。不同季節(jié)、不同月份，流量變化類型也會(huì)改變。連續(xù)型是指一天內(nèi)很少有流量為零的時(shí)候，或本身管網(wǎng)的正常泄漏就保持有一定的流量。間歇型指一天內(nèi)有多段用水低谷時(shí)間，流量很小或?yàn)榱恪２捎米冾l調(diào)速方式來實(shí)現(xiàn)低流量時(shí)的恒壓供水節(jié)能效果比較明顯，與通常的工頻氣壓給水設(shè)備相比平均節(jié)能可達(dá)30%。水泵變頻軟起動(dòng)沖擊電流小，也有利于電機(jī)泵的壽命，此外水泵在低速運(yùn)行時(shí)，噪聲小。采用多臺(tái)水泵并聯(lián)供水，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為設(shè)定值。多泵并聯(lián)代替一、二臺(tái)大泵單獨(dú)供水不會(huì)增加投資，而其好處是多方面的。首先是節(jié)能，每臺(tái)泵都可以較高效率運(yùn)行，長(zhǎng)期運(yùn)行費(fèi)用少；其二，供水可靠性好，一臺(tái)泵故障時(shí)，一般并不影響系統(tǒng)供水，小泵的維修更換也方便；其三，小泵起動(dòng)電流小，不要求增加電源容量；其四，只須按單臺(tái)泵來配置變頻器容量，減少投資。處于供水低谷小流量或夜間小流量時(shí)，為進(jìn)一步減少功耗，采用一臺(tái)小流量泵來維持正常的泄漏和水壓。多泵變頻循環(huán)工作方式的可靠切換，是實(shí)現(xiàn)多泵分級(jí)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵，可選用編程靈活、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、調(diào)試方便、維護(hù)工作量小的PLC通過編程來實(shí)現(xiàn)。3.4控制方案變頻恒壓供水系統(tǒng)的控制方案有多種，有1臺(tái)變頻器控制一臺(tái)水泵的簡(jiǎn)單控制方案，也有一臺(tái)變頻器控制幾臺(tái)水泵的方案，下面重點(diǎn)介紹一臺(tái)變頻器控制幾臺(tái)水泵的特點(diǎn)。利用單臺(tái)變頻器控制多臺(tái)水泵的控制方案適用于大多數(shù)供水系統(tǒng)，是目前應(yīng)用中比較先進(jìn)的一種方案。控制系統(tǒng)的工作原理如下:根據(jù)系統(tǒng)用水量的變化，控制系統(tǒng)控制2臺(tái)水泵按1—2—3—4—1的順序運(yùn)行，以保證正常供水。開始工作時(shí)，系統(tǒng)用水量不多，只有1號(hào)泵在變頻器控制下運(yùn)行，2號(hào)泵處于停止?fàn)顟B(tài)，控制系統(tǒng)處于狀態(tài)1。當(dāng)用水量增加，變頻器輸出頻率增加，則1號(hào)泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速也增加，當(dāng)變頻器增加到最高輸出頻率時(shí)，表示只有1臺(tái)水泵工作己不能滿足系統(tǒng)用水的要求，此時(shí)，通過控制系統(tǒng)，1號(hào)泵從變頻器電源轉(zhuǎn)換到普通的交流電源，而變頻器電源啟動(dòng)2號(hào)泵電機(jī)，控制系統(tǒng)處于狀態(tài)2。當(dāng)系統(tǒng)用水高峰過后，用水量減少時(shí)，變頻器輸出頻率減少，若減至設(shè)定頻率時(shí)，表示只有1臺(tái)水泵工作已能滿足系統(tǒng)用水的要求，此時(shí)，通過控制系統(tǒng)，可將1號(hào)泵電機(jī)停運(yùn)，2號(hào)泵電機(jī)仍由變頻器電源供電，這時(shí)控制系統(tǒng)處于狀態(tài)3。當(dāng)用水量再次增加，變頻器輸出頻率增加，則2號(hào)泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速也增加，當(dāng)變頻器增加到最高輸出頻率時(shí)，表示只有1臺(tái)水泵工作已不能滿足系統(tǒng)用水的要求，此時(shí)，通過控制系統(tǒng)的控制，2號(hào)泵從變頻器電源轉(zhuǎn)換到普通的交流電源，而變頻器電源啟動(dòng)1號(hào)泵電機(jī)，控制系統(tǒng)處于狀態(tài)4。當(dāng)控制系統(tǒng)處于狀態(tài)4時(shí)，用水量減少，變頻器輸出頻率減少，若減至設(shè)定頻率時(shí)，表示只有1臺(tái)水泵工作已能滿足系統(tǒng)供水的要求，此時(shí)，通過控制系統(tǒng)的控制，2號(hào)泵從變頻器電源轉(zhuǎn)換到普通的交流電源，而變頻器啟動(dòng)1號(hào)泵電機(jī)，控制系統(tǒng)處于狀態(tài)4。當(dāng)控制系統(tǒng)處于狀態(tài)4時(shí)，用水量又減少，變頻器輸出頻率減少，若減至設(shè)定頻率時(shí)，表示只有1臺(tái)水泵工作已能滿足系統(tǒng)用水的要求，此時(shí)，通過控制系統(tǒng)的控制，可將2號(hào)泵電機(jī)停運(yùn)，1號(hào)泵電機(jī)仍由變頻器供電，這時(shí)，控制系統(tǒng)又回到了狀態(tài)1。如此循環(huán)往復(fù)的工作，以滿足系統(tǒng)用水的需要[11]第四章系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)第四章系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)主要配置的選型4.1.1水泵機(jī)組的選型根據(jù)系統(tǒng)要求的總流量范圍、揚(yáng)程大小，確定供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)供水壓力(水泵揚(yáng)程)，考慮到用水量類型為連續(xù)型低流量變化型，確定采用3臺(tái)主水泵機(jī)組和1臺(tái)輔助泵機(jī)組，型號(hào)及參數(shù)見表4-1。表4-1水泵型號(hào)及參數(shù)用水量/（）揚(yáng)程/水泵型號(hào)電動(dòng)機(jī)功率/kw配用變頻器/kw36310065LG50-205222224110050LG24-20511114.1.2壓力變送器的選型CYYB-120系列壓力變送器為兩線制4～20mA電流信號(hào)輸出產(chǎn)品。它采用CYYB-105系列壓力傳感器的壓力敏感元件。經(jīng)后續(xù)電路給電橋供電，并對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行放大、溫度補(bǔ)償及非線性修正、V/I變換等處理，對(duì)供電電壓要求寬松，具有4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。一對(duì)導(dǎo)線同時(shí)用于電源供電及信號(hào)傳輸，輸出信號(hào)與環(huán)路導(dǎo)線電阻無關(guān)，抗干擾性強(qiáng)、便于電纜鋪設(shè)及遠(yuǎn)距離傳輸，與數(shù)字顯示儀表、A/D轉(zhuǎn)換器及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接方便。CYYB-120系列壓力變送器新增加了全密封結(jié)構(gòu)帶現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字顯示的隔爆型產(chǎn)品?？蓮V泛應(yīng)用于航空航天、科學(xué)試驗(yàn)、石油化工、制冷設(shè)備、污水處理、工程機(jī)械等液壓系統(tǒng)產(chǎn)品及所有壓力測(cè)控領(lǐng)域[13]。主要特點(diǎn)：（1）高穩(wěn)定性、高精度、寬的工作溫度范圍；（2）抗沖擊、耐震動(dòng)、體積小、防水；（3）標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出、良好的互換性、抗干擾性強(qiáng)；（4）最具有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格。4.1.3液位變送器的選型SL980-投入式液位變送器，廣泛用于儲(chǔ)水池、污水池、水井、水箱的水位測(cè)量，油池、油罐的油位測(cè)量，江河湖海的深度測(cè)量。接受與液體深度成正比的液壓信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為開關(guān)量輸出，送給計(jì)算機(jī)、記錄儀、調(diào)節(jié)儀或變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)液位的全自動(dòng)控制。主要特點(diǎn)是：安裝簡(jiǎn)單，精度高，可靠性高，性能穩(wěn)定，能實(shí)現(xiàn)自身保護(hù)等。4.1.4其他低壓電器的選型1.斷路器的選擇（1），選擇。斷路器具有隔離,過電流及欠電壓等保護(hù)功能,當(dāng)變頻器的輸入側(cè)發(fā)生短路或電源電壓過低等故障時(shí),可迅速進(jìn)行保護(hù)?？紤]變頻器允許的過載能力為150%，時(shí)間為1min。所以為了避免誤動(dòng)作，斷路器的額定電流應(yīng)選（A）(3.2)式中為變頻器的額定輸出電流所以，選90A。（2）斷路器選擇。在電動(dòng)機(jī)要求實(shí)現(xiàn)工頻和變頻切換驅(qū)動(dòng)的電路中，斷路器應(yīng)按電動(dòng)機(jī)在工頻下起動(dòng)電流來考慮，斷路器的額定電流應(yīng)選(A)式中為電動(dòng)機(jī)的額定電流，=60A。所以選160A。2.接觸器的選擇接觸器的選擇應(yīng)考慮到電動(dòng)機(jī)在工頻下的起動(dòng)情況，其觸點(diǎn)電流通常可按電動(dòng)機(jī)的額定電流再加大一個(gè)檔次來選擇，由于電動(dòng)機(jī)的額定電流為60A，所以接觸器的觸點(diǎn)電流選70A即可。1）交流接觸器交流接觸器是廣泛用作電力的開斷和控制電路。它利用主接點(diǎn)來開閉電路，用輔助接點(diǎn)來執(zhí)行控制指令。主接點(diǎn)一般只有常開接點(diǎn)，而輔助接點(diǎn)常有兩對(duì)具有常開和常閉功能的接點(diǎn)，小型的接觸器也經(jīng)常作為中間繼電器配合主電路使用。由銀鎢合金制成，具有良好的導(dǎo)電性和耐高溫?zé)g性。該控制系統(tǒng)中的接觸器均選交流接觸器。電機(jī)所選用的接觸器的主觸頭在主電路中，所以主觸頭通斷負(fù)載額定電壓為被控制線路額定電壓AC380V，線圈在控制回路中，線圈電壓取AC220V。主觸頭額定電流經(jīng)驗(yàn)公式：(4.1)它們的型號(hào)如下：表4-2交流接觸器型號(hào)編號(hào)接觸器型號(hào)主觸點(diǎn)額定電壓/V主觸點(diǎn)類型KM1—KM15CJ10-20220常開2）直流接觸器主觸點(diǎn)額定電壓選擇直流440V，線圈電壓選擇直流24V。數(shù)字量擴(kuò)展模塊均為直流接觸器，因此它們的型號(hào)為：表4-3直流接觸器型號(hào)編號(hào)接觸器型號(hào)主觸點(diǎn)額定電壓/V主觸點(diǎn)類型YV1CZ0-40/20440常閉YV2CZ0-40/20440常閉YV3CZ0-40/20440常閉H1CZ0-40/20440常開H2CZ0-40/20440常開3）熱繼電器選型熱繼電器主要是用于電氣設(shè)備（主要是電動(dòng)機(jī)）的過負(fù)荷保護(hù)。熱繼電器是一種利用電流熱效應(yīng)原理工作的電器，它具有與電動(dòng)機(jī)容許過載性相近的反時(shí)限動(dòng)作特性，主要與接觸器配合使用，用于對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的過負(fù)荷和斷相及電流不平衡的保護(hù)及其他電氣設(shè)備發(fā)熱狀態(tài)的控制。三相異步電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，常會(huì)遇到因電氣或機(jī)械原因等引起的過電流（過載和斷相）現(xiàn)象。如果過電流不嚴(yán)重，持續(xù)時(shí)間短，繞組不超過允許升溫，這種過電流是允許的；如果過電流情況嚴(yán)重，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，則會(huì)加快電動(dòng)機(jī)絕緣老化，甚至燒毀電動(dòng)機(jī)，因此，在電動(dòng)機(jī)回路中應(yīng)設(shè)置電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置。常用的電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置種類很多，使用最多、最普遍的是雙金屬片式熱繼電器。繼電器的主要技術(shù)參數(shù)：1）額定參數(shù)。主要有工作電壓和電流，吸合電壓和電流，釋放電壓和電流等。2）動(dòng)作特性參數(shù)。①返回系數(shù)②儲(chǔ)備系數(shù)③響應(yīng)時(shí)間。3）整定參數(shù)。包括整定值和靈敏度。所以選擇熱元件額定電流為2.4A的型號(hào)為JR0-20/3的熱繼電器。4）電源模塊S7-200的CPU單元有一個(gè)內(nèi)部電源，它為CPU模塊、擴(kuò)展模塊和DC24V用戶供電。每一個(gè)CPU模塊都有一個(gè)DC24V傳感器電源，它為本機(jī)的輸入點(diǎn)或擴(kuò)展模塊的繼電器線圈提供電源，如果要求的負(fù)載電流大于該電源的額定值，應(yīng)增加一個(gè)DC24V電源為擴(kuò)展模塊供電。本設(shè)計(jì)選用SITOPPS207電源模塊,該模塊電源有60W和100W兩種功率類型，其功能和設(shè)計(jì)能夠與SIMATICS7-200CN系統(tǒng)完美匹配。也可以同時(shí)向其它負(fù)載提供24V供電，如傳感器和驅(qū)動(dòng)等感性,容性負(fù)載。此電源模塊安裝方式靈活，既可使用標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝，也可通過螺釘墻面安裝。靈活的安裝方式和緊湊的設(shè)計(jì)節(jié)約安裝空間，可廣泛應(yīng)用于小型的OEM設(shè)備控制系統(tǒng)，配電箱或開關(guān)柜中。4.2PLC的選型4.2.1I/O點(diǎn)的分配恒壓變頻供水控制系統(tǒng)的輸入輸出點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)如表4-4所示。表4-4I/O分配表輸入器件輸出器件編號(hào)符號(hào)名稱編號(hào)符號(hào)名稱1SB1啟動(dòng)1KM11#泵變頻2SB2停止2KM22#泵變頻3S1液位傳感器3KM31#泵工頻4S2變頻器達(dá)到上限4KM42#泵工頻5S3變頻器達(dá)到下限5KM5備用泵工頻6S41#水泵故障6L1報(bào)警指示燈7S52#水泵故障8S63#水泵故障9S7變頻器故障4.2.2PLC選型的基本原則這是PLC應(yīng)用設(shè)計(jì)中很重要的一步，目前，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的PLC種類很多，在選用PLC時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面[15]。（1）規(guī)模要適當(dāng)；（2）功能要相當(dāng)，結(jié)構(gòu)要合理；（3）輸入，輸出功能及負(fù)載能力的選擇要正確；（4）要考慮環(huán)境條件。根據(jù)以上原則，這次設(shè)計(jì)選擇西門子S7-200系列的CPU222AC/DC。S7-200編程語言和程序結(jié)構(gòu)PLC為用戶提供了完整的編程語言，以適應(yīng)編制用戶程序的需要。PLC提供的編程語言通常有以下幾種：梯形圖、指令表、功能圖和功能塊圖。1.梯形圖(LAD)梯形圖(LAD)編程語言是從繼電器控制系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上演變而來的。PLC梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)梯形圖的基本思想是一致的，只是在使用符號(hào)和表達(dá)方式上有一定區(qū)別。梯形圖的一個(gè)關(guān)鍵概念是“能流”(PowerFlow)。如果有“能流”從左至右流向線圈，則線圈被激勵(lì)。如沒有，則線圈末被激勵(lì)?！澳芰鳌币酝ㄟ^被激勵(lì)(ON)的常開接點(diǎn)和未被激勵(lì)(OFF)的常閉接點(diǎn)自左向右流?！澳芰鳌痹谌魏螘r(shí)候都不會(huì)通過接點(diǎn)自右向左流。在梯形圖中，觸點(diǎn)代表邏輯“輸入”條件，如開關(guān)、按鈕、內(nèi)部條件等；線圈通常代表邏輯“輸出”結(jié)果，如燈、電機(jī)接觸器、中間繼電器等。對(duì)S7—200PLC來說，還有一種輸出“盒”，它代表附加的指令，如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和功能指令等。梯形圖語言簡(jiǎn)單明了，易于理解，是所有編程語言的首選。2.指令表(STL)指令表(STL)編程語言類似于計(jì)算機(jī)中的助記符語言，它是可編程控制器最基礎(chǔ)的編程語言。所謂指令表編程，是用一個(gè)或幾個(gè)容易記憶的字符來代表可編程控制器的某種操作功能。3.順序功能流程圖(SFC)順序功能流程圖(SFC)編程是一種圖形化的編程方法，亦稱功能圖。使用它可以對(duì)具有并發(fā)、選擇等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)進(jìn)行編程，許多PLC都提供了用于SFC編程的指令。4.功能塊圖(FBD)S7—200的PLC專門提供了FBD編程語言，利用FBD可以查看到像普通邏輯門圖形的邏輯盒指令。它沒有梯形圖編程器中的觸點(diǎn)和線圈，但有與之等價(jià)的指令，這些指令是作為盒指令出現(xiàn)的，程序邏輯由這些盒指令之間的連接決定。也就是說，一個(gè)指令(例如AND盒)的輸出可以允許另一條指令(例如定時(shí)器)，這樣可以建立所需要的控制邏輯。這樣的連接思想可以解決范圍廣泛的邏輯問題。FBD編程語言有利于程序流的跟蹤，但在目前使用較少。在編程語言的選擇上，具體是用梯形圖編程還是語句表編程或使用功能圖編程，這主要取決于以下幾點(diǎn)：①有些PLC使用梯形圖編程不是很方便，則可用語句表編程，但梯形圖比語句表直觀。②經(jīng)驗(yàn)豐富的人員可用語句表直接編程，就像使用匯編語言一樣。4.3變頻器的選型根據(jù)控制功能不同，通用變頻器分為三種類型。普通功能型u/f控制變頻器，具有轉(zhuǎn)矩控制功的高功能型u/f控制變頻器，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。綜合以上因素，選用西門子變頻器MicroMaster440，它是全新一代可以廣泛應(yīng)用的多功能標(biāo)準(zhǔn)變頻器。（1）它采用高性能的矢量控制技術(shù)，提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動(dòng)態(tài)特性，同時(shí)具備超強(qiáng)的過載能力，以滿足廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合。創(chuàng)新的BiCo（內(nèi)部功能互聯(lián)）功能有無可比擬的靈活性。（2）主要特征a.200V-240V±10%，單相/三相，交流，0.12kW-45kW；380V-480V±10%，三相，交流，0.37kW-250kW；b.矢量控制方式，可構(gòu)成閉環(huán)矢量控制，閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制；c.高過載能力，內(nèi)置制動(dòng)單元；d.三組參數(shù)切換功能。控制功能：線性v/f控制，平方v/f控制，可編程多點(diǎn)設(shè)定v/f控制，磁通電流控制免測(cè)速矢量控制，閉環(huán)矢量控制，閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制，節(jié)能控制模式；e.標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)調(diào)試軟件；f.數(shù)字量輸入6個(gè)，模擬量輸入2個(gè)，模擬量輸出2個(gè)，繼電器輸出3個(gè)；g.獨(dú)立I/O端子板，方便維護(hù)；h.采用BiCo技術(shù)，實(shí)現(xiàn)I/O端口自由連接；i.內(nèi)置PID控制器，參數(shù)自整定；j.集成RS485通訊接口，可選PROFIBUS-DP/Device-Net通訊模塊；k.具有15個(gè)固定頻率，4個(gè)跳轉(zhuǎn)頻率，可編程；l.可實(shí)現(xiàn)主/從控制及力矩控制方式；m.在電源消失或故障時(shí)具有"自動(dòng)再起動(dòng)"功能；n.靈活的斜坡函數(shù)發(fā)生器，帶有起始段和結(jié)束段的平滑特性；o.快速電流限制（FCL），防止運(yùn)行中不應(yīng)有的跳閘；p.有直流制動(dòng)和復(fù)合制動(dòng)方式提高制動(dòng)性能。（3）保護(hù)功能

過載能力為200%額定負(fù)載電流，持續(xù)時(shí)間3秒和150%額定負(fù)載電流，持續(xù)時(shí)間60秒；過電壓、欠電壓保護(hù)；參數(shù)值功能說明0禁止數(shù)字輸入1ON/OFF1（接通正轉(zhuǎn),停車命令1）2ON/OFF1（接通反轉(zhuǎn),停車命令1）3OFF2（停車命令2），按慣性自由停車4OFF3（停車命令3），按斜坡函數(shù)曲線快速降速9故障確認(rèn)10正向點(diǎn)動(dòng)11反響點(diǎn)動(dòng)12反轉(zhuǎn)13MOP（電動(dòng)電位計(jì)）升速（增加頻率）14MOP降速（減少頻率）15固定頻率設(shè)定值（直接選擇）16固定頻率設(shè)定值（直接選擇+ON命令）17固定頻率設(shè)定值（二進(jìn)制編碼選擇+ON命令）25直流注入制動(dòng)變頻器、電機(jī)過熱保護(hù)；接地故障保護(hù)，短路保護(hù)；閉鎖電機(jī)保護(hù)，防止失速保護(hù)；采用PIN編號(hào)實(shí)現(xiàn)參數(shù)連鎖。表4-5MM440數(shù)字輸入端口功能設(shè)置 4.4主電路方案設(shè)計(jì)三臺(tái)大容量的主水泵(1#,2#,3#)根據(jù)供水狀態(tài)的不同，具有變頻、工頻兩種運(yùn)行方式，因此每臺(tái)主水泵均要求通過兩個(gè)接觸器分別與工頻電源和變頻電源輸出相聯(lián)；輔助泵只運(yùn)行在工頻狀態(tài)，通過一個(gè)接觸器接入工頻。連線時(shí)一定要注意，保證水泵旋向正確，接觸器的選擇依據(jù)電動(dòng)機(jī)制容量來確定。QF1,QF2,QF3,QF4,QF5,QF6分別為主電路、變頻器和各水泵的工頻運(yùn)行空氣開關(guān)，F(xiàn)R1,FR2,FR3,FR4為工頻運(yùn)行時(shí)的電機(jī)過載保護(hù)用熱繼電器，變頻運(yùn)行時(shí)由變頻器來實(shí)現(xiàn)電機(jī)過載保護(hù)。變頻器的主電路輸出端子(U,V,W)經(jīng)接觸器接至三相電動(dòng)機(jī)上，當(dāng)旋轉(zhuǎn)方向與工頻時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)向不一致時(shí)，需要調(diào)換輸出端子(U,V,W)的相序，否則無法工作。變頻器和電動(dòng)機(jī)之間的配線長(zhǎng)度應(yīng)控制在100m以內(nèi)。在變頻器起動(dòng)、運(yùn)行和停止操作中，必須用觸摸面板的運(yùn)行和停止鍵或者是外控端子FWD(REV)來操作，不得以主電路空氣開關(guān)QF2的通斷來進(jìn)行。為了改善變頻器的功率因素，還應(yīng)在變頻器的(Pl,P+)端子之間需接入相應(yīng)的DC電抗器。變頻器接地端子必須可靠接地，以保證安全，減少噪聲。圖4-1給出了供水系統(tǒng)電氣控制主回路的主要聯(lián)線關(guān)系

圖4-1主電路圖4.5控制電路設(shè)計(jì)在控制電路的設(shè)計(jì)中，必須要考慮弱電和強(qiáng)電之間的隔離的問題。為了保護(hù)PLC設(shè)備，PLC輸出端口并不是直接和交流接觸器連接，而是在PLC輸出端口和交流接觸器之間引入中間繼電器，通過中間繼電器控制接觸器線圈的得電/失電，進(jìn)而控制電機(jī)或者閥門的動(dòng)作。通過隔離，可延長(zhǎng)系統(tǒng)的使用壽命，增強(qiáng)系統(tǒng)工作的可靠性。控制電路之中還要考慮電路之間互鎖的關(guān)系，這對(duì)于變頻器安全運(yùn)行十分重要。變頻器的輸出端嚴(yán)禁和工頻電源相連，也就是說不允許一臺(tái)電機(jī)同時(shí)接到工頻電源和變頻電源的情況出現(xiàn)。因此，在控制電路中多處對(duì)各主泵電機(jī)的工頻/變頻運(yùn)行接觸器作了互鎖設(shè)計(jì)；另外，變頻器是按單臺(tái)電機(jī)容量配置，不允許同時(shí)帶多臺(tái)電機(jī)運(yùn)行，為此對(duì)各電機(jī)的變頻運(yùn)行也作了互鎖設(shè)計(jì)。為提高互鎖的可靠性，在PLC控制程序設(shè)計(jì)時(shí)，進(jìn)一步通過PLC內(nèi)部的軟繼電器來做互鎖?？刂齐娐分羞€考慮了電機(jī)和閥門的當(dāng)前工作狀態(tài)指示的設(shè)計(jì)，為了節(jié)省PLC的輸出端口，在電路中可以采用PLC輸出端子的中間繼電器的相應(yīng)常開觸點(diǎn)的斷開和閉合來控制相應(yīng)電機(jī)和閥門的指示燈的亮和熄滅，指示當(dāng)前系統(tǒng)電機(jī)和閥門的工作狀態(tài)。出于可靠性及檢修方面的考慮，設(shè)計(jì)了手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換控制電路。通過轉(zhuǎn)換關(guān)及相應(yīng)的電路來實(shí)現(xiàn)。圖4-2給出了供水系統(tǒng)的部份電氣控制線路圖。圖4-2手動(dòng)控制線路圖圖4-2中，SA為手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，KA為手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換用中間繼電器，打在①位置為手動(dòng)狀態(tài)，打在②位置KA吸合，為自動(dòng)狀態(tài)。在手動(dòng)狀態(tài)，通過按鈕SB1-SB14控制各臺(tái)泵的起停。在自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)執(zhí)行PLC的控制程序，自動(dòng)控制泵的起停。中間繼電器KA的7個(gè)常閉觸點(diǎn)串接在四臺(tái)泵的手動(dòng)控制電路上，控制四臺(tái)泵的手動(dòng)運(yùn)行。中間繼電器KA的常開觸點(diǎn)接PLC的XO，控制自動(dòng)變頻運(yùn)行程序的執(zhí)行。在自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，四臺(tái)泵在PLC的控制下能夠有序而平穩(wěn)地切換、運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)電源的通斷，由中間繼電器KA1-KA7控制接觸器KM1-KM7的線圈來實(shí)現(xiàn)。HLO為自動(dòng)運(yùn)行指示燈。FR1,FR2,FR3，F(xiàn)R4為四臺(tái)泵的熱繼電器的常閉觸點(diǎn)，對(duì)電機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)。4.6PID參數(shù)的設(shè)置由于SIEMENSMM440變頻器自帶了PID模塊，我們不需要進(jìn)行PID調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)，只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的參數(shù)設(shè)置就可以了。首先將設(shè)置模擬輸入的DIP開關(guān)1撥到ON位置，選擇為4～20mA輸入，將DIP開關(guān)2撥到OFF位置選擇電動(dòng)機(jī)的頻率，OFF位置為50Hz。其它參數(shù)的設(shè)置如表4-5所示[17]。表4-5MM440參數(shù)預(yù)置表參數(shù)名稱參數(shù)名稱P0003=2用戶訪問級(jí)別為專家級(jí)P2255=100PID的增益系數(shù)P0004=22參數(shù)濾過，選擇PID應(yīng)用宏P(guān)2256=100PID微調(diào)信號(hào)的增益系數(shù)P0700=2選擇命令源，選擇為端子控制P2257=10SPID設(shè)定值的斜坡加速時(shí)間P1000=2頻率設(shè)定選擇為模擬設(shè)定值P2258=10SPID設(shè)定值的斜坡減速時(shí)間P1080=5Hz最小頻率R2260=100%顯示PID的總設(shè)定值P1082=50Hz最大頻率R2261=3SPID設(shè)定值的濾波時(shí)間常數(shù)P2200=1閉環(huán)控制選擇，PID功能有效R2262=100%顯示濾波后的PID設(shè)定值P2231=1允許存儲(chǔ)P2240的設(shè)定值P2265=3SPID反饋立場(chǎng)撥時(shí)間常數(shù)P2240=75%鍵盤給定的PID設(shè)定值P2267=100PID反饋信號(hào)的上限值P2253=2250:0選擇P2240的值作為PID給定P2268=0PID反饋信號(hào)的下限值P2250=100%顯示P2240的設(shè)定值輸出P2269=100%PID反饋信號(hào)的的增益P2254=0.0缺省值，對(duì)微調(diào)信號(hào)沒有選擇P2291=100PID輸出的上限P2292=0.00PID輸出的下限P2280=3.00PID的比例增益系數(shù)P2285=7.00SPID的微分時(shí)間P2294=100%實(shí)際的PID控制器輸出4.7恒壓變頻供水的工藝流程系統(tǒng)開始運(yùn)行之前，應(yīng)先把管壓參數(shù)SP賦給PLC。按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)開始運(yùn)行，PLC給變頻器FWD信號(hào)，然后判斷變頻器能否工作正常，正常的話采用全自動(dòng)變頻恒壓控制方式?，F(xiàn)在假設(shè)變頻器工作正常，系統(tǒng)開始運(yùn)行，水泵1變頻零轉(zhuǎn)速啟動(dòng)，待運(yùn)轉(zhuǎn)正常后壓力傳感器開始采樣，隨著PLC的不斷掃描，系統(tǒng)不斷輸入管壓信號(hào)的采樣結(jié)果，采樣結(jié)果通過模擬輸入輸出單元將模擬輸入值轉(zhuǎn)換為PLC可以接受的數(shù)字信號(hào)，與目標(biāo)值作比較，將偏差調(diào)整為零，也就是提高或降低水泵轉(zhuǎn)速，使管網(wǎng)水壓達(dá)到目標(biāo)值。如果一臺(tái)水泵額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行仍不能使管網(wǎng)水壓達(dá)到設(shè)定值，將水泵1切換到工頻態(tài)運(yùn)行，延時(shí)后變頻器的控制對(duì)象切換到水泵2，同時(shí)保持水泵1維持工頻運(yùn)行，水泵2從零轉(zhuǎn)速開始運(yùn)行，過程如上。泵3、泵4的工作情況也是如此。在該種運(yùn)行方式下，系統(tǒng)大部分時(shí)間是工作于其中一臺(tái)泵變頻運(yùn)行進(jìn)行微調(diào)，其它泵或工頻或停止的狀態(tài)本系統(tǒng)為2組水泵輪流工作，2組水泵的選擇由人工直接操作。因?yàn)?組水泵的原理型號(hào)相同，所以下面以水泵1組為例介紹恒壓供水的工藝流程。流程圖見圖4-3。該系統(tǒng)的主要運(yùn)行過程如下：1.系統(tǒng)啟動(dòng)按下SAN1按鈕，系統(tǒng)水泵1組開始啟動(dòng)。首先將水泵1組的兩個(gè)碟閥關(guān)閉。即JF1和JF3置1，延時(shí)1秒鐘，確定蝶閥關(guān)閉后接通1號(hào)水泵變頻開關(guān)。隨后開變頻器，即FWD置1。當(dāng)變頻器FWD端置1時(shí)，變頻器將正轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)且頻率逐漸上升。當(dāng)頻率到達(dá)50Hz時(shí)，水泵已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，延時(shí)4S，開碟閥1，即將JF1置0、JF2置1。隨后PLC的PID調(diào)節(jié)將控制變頻器頻率從而達(dá)到恒壓的效果。2.變頻轉(zhuǎn)工頻變頻轉(zhuǎn)工頻的情況只可能發(fā)生在1號(hào)水泵。首先要進(jìn)行條件判定，即只有當(dāng)1號(hào)水泵處于變頻狀態(tài)時(shí)才可能有變頻轉(zhuǎn)工頻現(xiàn)象（這在程序中用觸點(diǎn)來確定）。然后，必須1號(hào)水泵已經(jīng)到了工作極限（程序中用VD208表示即50Hz）且壓力依然小于設(shè)定值時(shí)才會(huì)出現(xiàn)變頻轉(zhuǎn)工頻的現(xiàn)象（這在程序中用條件判定來確定，即PID計(jì)算結(jié)果VD250大于VD208）。當(dāng)上述條件符合時(shí)，不能馬上切換到工頻，還要進(jìn)行相位比較，當(dāng)相位一致時(shí)，才能切換（程序中由鑒頻鑒相器來判斷，鑒頻鑒相器輸出為0時(shí)，頻率相位都相同,具體見3.6章）。具體切換過程是關(guān)變頻器然后馬上關(guān)閉1號(hào)水泵變頻開關(guān)再然后接通工頻開關(guān)。切換過程中應(yīng)該有短時(shí)間的延時(shí)（程序中延時(shí)為0.1S）。隨后，因該馬上將2號(hào)水泵變頻開關(guān)接通，然后開變頻器，隨后按照（1）啟動(dòng)流程的介紹來啟動(dòng)2號(hào)水泵。3.工頻轉(zhuǎn)變頻同樣，工頻轉(zhuǎn)變頻同樣只可能發(fā)生在1號(hào)水泵。前提為2臺(tái)水泵都在工作，2號(hào)水泵工作頻率已經(jīng)到了最低值（程序中用VD204表示），且壓力依然不夠（在程序中壓力不夠用PID計(jì)算結(jié)果VD250小于VD204表示）。滿足上面條件后就能馬上關(guān)閉2號(hào)水泵。但是此時(shí)還不能將1號(hào)水泵由工頻轉(zhuǎn)到變頻，首先要將變頻器調(diào)整到50Hz，然后進(jìn)行鑒相后才能轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換過程為切斷1號(hào)水泵工頻，然后馬上接通1號(hào)水泵變頻。4.關(guān)閉水泵組碟閥當(dāng)按下關(guān)閉水泵組碟閥按鈕時(shí)，將JF1、JF3置1即可。圖4-3恒壓工作流程圖5.關(guān)閉水泵組關(guān)閉水泵組的條件是必須關(guān)閉了水泵組碟閥。確定關(guān)閉后，進(jìn)行判斷1號(hào)水泵是否在工頻運(yùn)行。如果是，直接關(guān)閉1號(hào)水泵，然后關(guān)閉FWD使變頻器頻率慢慢降低，從而關(guān)閉2號(hào)水泵。然后將1組水泵相關(guān)的信號(hào)置0，程序結(jié)束。第五章總結(jié)與期望第五章總結(jié)與期望5.1總結(jié)本課題主要研究的是高層建筑的恒壓變頻供水。為此設(shè)計(jì)了一套具有高性能的變頻器控制系統(tǒng)來代替原有的手動(dòng)啟動(dòng)、閥門控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)重點(diǎn)是根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的需求，自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出頻率控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而保持系統(tǒng)工況壓力的穩(wěn)定。根據(jù)供水的要求，此裝置屬于一拖二閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，且變頻器帶動(dòng)的電機(jī)可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。減少系統(tǒng)波動(dòng)現(xiàn)象和對(duì)電源電網(wǎng)的沖擊。此裝置在變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，可自動(dòng)關(guān)閉電動(dòng)閥門，系統(tǒng)退出變頻式運(yùn)行，以避免中斷供水。在工頻方式運(yùn)行下，系統(tǒng)帶有降壓?jiǎn)?dòng)裝置，在工頻啟動(dòng)時(shí)，由于啟動(dòng)電流過大，而避免對(duì)電網(wǎng)沖擊的影響，并可延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命。裝置啟動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)與電動(dòng)閥門同時(shí)開啟，停止時(shí)先關(guān)閉電動(dòng)閥門，電動(dòng)機(jī)延時(shí)停止，防止水錘現(xiàn)象，延長(zhǎng)水泵使用壽命。5.2期望現(xiàn)有系統(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)控功能，將來還可以通過對(duì)更多現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與傳輸，如電壓、電流、功率、水壓、水位、水流量等，通過開發(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.這部份工作有待在以后的學(xué)習(xí)與工作中來進(jìn)一步開展下去。隨著各方面技術(shù)的發(fā)展以及網(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)采用基于GPRS的無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸、通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)等。另外本文的設(shè)計(jì)、控制方法完全可以用于恒風(fēng)壓控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的變頻節(jié)能，因?yàn)轱L(fēng)機(jī)和水泵的能耗大約占整個(gè)電能能耗的三分之一左右。所以變頻恒壓供水技術(shù)在逐漸走向成熟的過程中，仍然有必要對(duì)其進(jìn)行更深入的研究。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1．王廷才主編《變頻器原理及應(yīng)用》機(jī)械工業(yè)出版社2．《西門子MM440變頻器使用手冊(cè)》3．《全自動(dòng)恒壓供水控制系統(tǒng)》葛寶琴華北電力技術(shù)4．《高層建筑變頻恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》陳景文陜西科技大學(xué)碩士論文5．《居民小區(qū)變頻恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》王嵐南京理工大學(xué)碩士論文6.金傳偉，毛宗源．變頻調(diào)速技術(shù)在水泵控制系統(tǒng)中的應(yīng)用．電子技術(shù)應(yīng)用.20007.馬桂梅，譚光儀.陳次昌泵變頻調(diào)速時(shí)的節(jié)能方案討論.四川工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào).20038.崔金貴.變頻調(diào)速恒壓供水在建筑給水應(yīng)用的理論探討.蘭州鐵道學(xué)院學(xué)報(bào).20009.吳民強(qiáng).泵與風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)水利電力出版社.199410.張燕賓.變頻調(diào)速應(yīng)用實(shí)踐機(jī)械工業(yè)出版社.200211.付娟.交流調(diào)速技米電子工業(yè)出版社.200212.葉汝裕.水泵風(fēng)機(jī)的節(jié)電及技術(shù)改造重慶大學(xué)出版社.199813.徐士鳴.泵與風(fēng)機(jī)原理與應(yīng)用.大連理工大學(xué)出版社.1992致謝致謝對(duì)于這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成，我首先要感謝張小潔老師，是她細(xì)心的給我講解了許多關(guān)于PLC、變頻器、供水原理相關(guān)的知識(shí)，并在設(shè)計(jì)過程中所遇到的難題都給了非常重要的意見，本次設(shè)計(jì)能夠有較好的主體框架也得益于張小潔老師的指導(dǎo)，導(dǎo)師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、崇高的敬業(yè)精神與為人師表的風(fēng)范，使我受益匪淺，在此，謹(jǐn)向張老師表示我最衷心的感謝。最后，我要感謝關(guān)心我們畢業(yè)設(shè)計(jì)的系領(lǐng)導(dǎo)和各位老師，感謝你們?nèi)陙頌槲覀兏冻龅男燎诤顾?；同時(shí)還要感謝學(xué)院圖書館給我們提供的各種資料?；贑8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營(yíng)養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測(cè)試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測(cè)儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測(cè)儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測(cè)量?jī)x的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號(hào)檢測(cè)儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專用單片機(jī)核的可測(cè)性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測(cè)微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測(cè)基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時(shí)控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測(cè)量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動(dòng)低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測(cè)量?jī)x的研制基于單片機(jī)的紅外測(cè)油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測(cè)漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于AVR單片機(jī)的低壓無功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)信號(hào)的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實(shí)踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的多道脈沖幅度分析儀研究機(jī)器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究HYPERLINK"/de