畢業(yè)設(shè)計(論文)-變頻調(diào)速控制柜的設(shè)計

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畢業(yè)設(shè)計專業(yè)年級學(xué)號姓名題目變頻調(diào)速控制柜的設(shè)計指導(dǎo)老師：摘要本次設(shè)計采用“一臺變頻器控制多臺水泵”的多泵控制系統(tǒng)。在這里利用PLC設(shè)計一套變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)，該系統(tǒng)可根據(jù)管網(wǎng)瞬間壓力變化自動調(diào)節(jié)某臺水泵的轉(zhuǎn)速和多臺水泵的投入及退出，使管網(wǎng)主干管出口端保持在恒定的設(shè)定壓力值，并滿足用戶的流量需求，使整個系統(tǒng)始終保持高效節(jié)能的最佳狀態(tài)?？蓪崿F(xiàn)恒壓變量、雙恒壓變量等控制方式，多種啟?？刂品绞?，該系統(tǒng)可以通過人意修改參數(shù)指令（如壓力設(shè)定值、控制順序、控制電機數(shù)量、壓力上下限、PID值、加減速時間等）；具有完善的電氣安全保護措施，對過流、過壓、欠壓、過載、斷水等故障均能自行診斷并報警。

為保證小區(qū)的供水正常，利用PLC控制的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)，按照用戶的需求按需調(diào)節(jié)水泵流量，根據(jù)夜間用水少可以只開一個小流量泵，并滿足用戶的流量需求，使真?zhèn)€系統(tǒng)始終保持高效節(jié)能的最佳狀態(tài)。關(guān)鍵詞：變頻器；可編程控制器；恒壓供水

AbstractThisdesignadopts\"oneinvertercontrolmorewaterpumppumpcontrolsystem.HereusingthePLCdesignasetofvariablefrequencyspeedregulationconstantpressurewatersupplysystem,thesystemcanautomaticallyadjustaccordingtonetworkinstantaneouspressurechangeofarotationalspeedofpumpsandwaterpumpsmoreinputandexit,pipelineZhuGanGuanoutletinaconstantsetpressurevalue,andsatisfytheuser'sdemand,thewholesystemalwaysmaintainthebestconditionofhighefficiencyandenergysaving.Canrealizeconstantpressurevariable,doubleconstantpressurevariablecontrolmode,suchasavarietyofstart-stopcontrolmode,thesystemcanbemodifiedbydisappointingparameterinstructions(suchaspressuresetdata,controltheorderquantity,controlmotor,pressureonthelowerlimit,thePIDvalue,decelerationtime,etc.);Istheperfectelectricalsafetyprotectionmeasures,lying,overvoltage,undervoltage,overloadandwaterfault,etctodiagnoseandreporttothepolice.

Inordertoensurethevillagewatersupplyisnormal,theuseofPLCcontroloffrequencyconversionvelocitymodulationconstantpressurewatersupplysystem,inaccordancewithuserrequirementsaccordingtotheneedtoadjustthepumpflow,accordingtothenightlesswatercanonlyopenasmallflowpump,andsatisfytheuser'sdemand,makethewholesystemalwaysmaintainthebestconditionofhighefficiencyandenergysaving.

Keywords：Frequencyconverter;Programmablecontroller;Constantpressurewatersupply目錄摘要……………………1第一章引言…………41.1應(yīng)用背景和選題意義…………41.2設(shè)計要求和內(nèi)容…………………5第二章系統(tǒng)的總體設(shè)計方案………72.1功能設(shè)定………72.2總體結(jié)構(gòu)關(guān)系……………………82.3總體工作流程……………………9第三章系統(tǒng)主要硬件的選擇及應(yīng)用………………113.1主要硬件的選擇………………113.2水泵控制回路………………133.3變頻器的輸入輸出回路……14第四章變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計…………164.1變頻調(diào)速系統(tǒng)簡介………………164.2變頻調(diào)速控制方式……………164.3控制系統(tǒng)的電路設(shè)計…………17第五章系統(tǒng)的軟件開發(fā)…………225.1PLC應(yīng)用的開發(fā)步驟…………225.2PLC的程序設(shè)計………………23第六章柜體設(shè)計………256.1.尺寸要求……………………256.2.功能要求………256.3.機柜的工藝性要求……………26第七章電氣布置圖的設(shè)計……………277.1低壓電器電控設(shè)備的布置原則……277.2操縱器件的布置………………287.3其他器件的布置………………287.4全文總結(jié)…………………29致謝……………31參考文獻………32引言隨著變頻技術(shù)的發(fā)展和人們對生活飲用水品質(zhì)要求的不斷提高，變頻恒壓供水系統(tǒng)以其環(huán)保、節(jié)能和高品質(zhì)的供水質(zhì)量等特點，廣泛應(yīng)用于多層住宅小區(qū)及高層建筑的生活、消防供水中。變頻恒壓供水的調(diào)速系統(tǒng)可以實現(xiàn)水泵電機無級調(diào)速，依據(jù)用水量的變化自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時保持水壓恒定以滿足用水要求，是當(dāng)今最先進、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。在實際應(yīng)用中如何充分利用專用變頻器內(nèi)置的各種功能，對合理設(shè)計變頻恒壓供水設(shè)備、降低成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量等有著重要意義。變頻恒壓供水方式與過去的水塔或高位水箱以及氣壓供水方式相比，不論是設(shè)備的投資，運行的經(jīng)濟性，還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、自動化程度等方面都具有無法比擬的優(yōu)勢，而且具有顯著的節(jié)能效果。目前變頻恒壓供水系統(tǒng)正向著高可靠性、全數(shù)字化微機控制、多品種系列化的方向發(fā)展。追求高度智能化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，是未來供水設(shè)備適應(yīng)城鎮(zhèn)建設(shè)中成片開發(fā)、智能樓宇、網(wǎng)絡(luò)供水調(diào)度和整體規(guī)劃要求的必然趨勢。

變頻恒壓供水系統(tǒng)能適用生活水、工業(yè)用水以及消防用水等多種場合的供水要求，該系統(tǒng)具有以下特點:

(1)供水系統(tǒng)的控制對象是用戶管網(wǎng)的水壓，它是一個過程控制量，同其他一些過程控制量(如:溫度、流量、濃度等)一樣，對控制作用的響應(yīng)具有滯后性。同時用于水泵轉(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)中因為有管阻、水錘等因素的影響，同時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)、用水量和揚程等方面存在著較大的差異，因此其控制對象的模型具有很強的多變性。

(4)在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中，由于有定量泵的加入控制，而定量泵的控制(包括定量泉的停止和運行)是時時發(fā)生的，同時定量泵的運行狀態(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)的控制對象是時時變化的?！?.1應(yīng)用背景和選題意義近年來已被全國幾百家供水單位采用，均獲得良好的節(jié)能效果，深獲廣泛好評。交流電機變頻調(diào)速技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一項高新技術(shù)。主要原來是根據(jù)電機不同的負(fù)荷、工藝或轉(zhuǎn)矩要求，通過交流變頻調(diào)速器調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速，使其改變電機主軸的輸出特性。變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于水泵風(fēng)機等流體負(fù)載時，可使流體的流量、壓力根據(jù)實際需要自動恒壓或恒流量調(diào)節(jié)。它比采用閥門、節(jié)流孔板調(diào)節(jié)流量或壓力節(jié)省電能，同時延長設(shè)備使用壽命，占地面積大，設(shè)備啟動頻繁，電流和水壓沖擊嚴(yán)重，設(shè)備維修量大等問題。

根據(jù)流體力學(xué)原理，水泵的流量與電機轉(zhuǎn)速出正比，壓力與電機轉(zhuǎn)速的平方成正比，所以風(fēng)機水泵采用變頻調(diào)速技術(shù)后，節(jié)能效果比采用閥門控制壓力或流量的方法可節(jié)電40%~50%，節(jié)水7%。

常規(guī)水泵大部分時間均在額定負(fù)荷下運行，特別是自來水廠和居民區(qū)生活供水，其設(shè)計均按最大用水負(fù)荷選擇水泵，而每天24h用水負(fù)荷變化很大，在夜間用水量更少，采用變頻恒壓供水設(shè)備，可根據(jù)用水量的大小變化，自動調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，同時確保供水壓力恒定，不僅可節(jié)約大量能源，延長設(shè)備使用壽命，又解決了水源二次污染問題，是一種十分理想的高科技節(jié)能產(chǎn)品。可編程序控制器(ProgrammableLogicController簡稱PLC)是60年代在美國首先出現(xiàn)的，其目的是用來取代繼電器，以執(zhí)行邏輯判斷、計時、計數(shù)等順序控制功能.在此基礎(chǔ)上，后來又增添了不少功能，如模擬量輸入/輸出，移位寄存，四則運算，PDD閉環(huán)回路控制，中斷控制，特殊功能函數(shù)，強制I/O等等，因而使功能更加完善、靈活，適于大規(guī)模的復(fù)雜控制系統(tǒng)。PLC不但功能齊全，而且用戶使用也很方便，其標(biāo)準(zhǔn)的積木式硬件結(jié)構(gòu)以及模塊化的軟件設(shè)計，使得它可以適應(yīng)大小不同、功能繁復(fù)的控制要求.PC采用電氣操作人員習(xí)慣的梯形圖與功能助記符編程，便于用戶十分方便地讀懂程序、編寫和修改。PC具有完善的監(jiān)視和診斷功能，移定性高，抗干擾能力強，可以適應(yīng)惡劣的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境?！?.2設(shè)計要求和內(nèi)容變頻調(diào)速控制柜設(shè)計一、設(shè)計課題變頻調(diào)速控制柜設(shè)計二、設(shè)計要求1．功能要求1)有短路保護、過載保護、缺相保護、相序保護和防雷措施。要有電壓、電流、水壓以及電動機各種運行狀態(tài)的指示。2)兩臺電動機能分別實行手動或自動控制，手動、自動控制能夠切換。3)通過變頻調(diào)速，使水壓穩(wěn)定在2．5MPa。4)選擇相應(yīng)的變頻器，設(shè)定合理的參數(shù)。2．工藝要求電器元件安裝時要排列有序，符合元器件的安裝工藝要求；導(dǎo)線及母線排的布置，也要符合各自的工藝要求。3．對柜體的要求所設(shè)計的柜體要在滿足使用功能要求的前提下，滿足尺寸要求和工藝要求(可選用標(biāo)準(zhǔn)柜)。三、設(shè)備概述要求設(shè)計的控制柜的控制對象是某自來水廠兩臺55kW的三相交流異步電動機，型號為YLB250～1—4，其額定電流為96．8A，同步轉(zhuǎn)速為1500r／min，堵轉(zhuǎn)電流為677．6A，軸向負(fù)荷為28420N，用于恒壓供水，其水壓要求為2．5MPa。第二章系統(tǒng)的總體設(shè)計方案§2.1功能設(shè)定運行方式分為手動、全自動兩種。它們可以由一個按鈕操作，ON為自動方式，OFF為手動。在手動方式下，可以對控制水泵中的任意一臺進行啟動和關(guān)閉操作，該方式主要用于系統(tǒng)設(shè)計初期的測試，方便任一時期的檢修，以及緊急情況下的水泵控制，注意當(dāng)有一臺水泵工作在變頻狀態(tài)時及有超壓信號時手啟泵無效，因為此時系統(tǒng)肯定已經(jīng)能夠滿足控制要求，增開泵屬于無理操作，所以系統(tǒng)不響應(yīng)用戶要求。任意時刻的停泵要求系統(tǒng)都應(yīng)該響應(yīng)，否則不能滿足緊急情況下的停泵要求。而整個系統(tǒng)本身正常狀態(tài)下的運行主要采用全自動方式，使供水系統(tǒng)高度自動化，這也是系統(tǒng)開發(fā)的目的之一。在全自動方式下，按下啟動按鈕，系統(tǒng)就能自動賦初值，根據(jù)用水量的變化自動調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速和運行臺數(shù)，確定每臺泵的具體工作狀態(tài)，使達到最優(yōu)配置。另外，全自動方式下，系統(tǒng)應(yīng)該能夠判斷出變頻器是否正常，從而自動選擇采用哪一種運行方式（全自動工頻運行方式或全自動變頻運恒壓方式）。要對管網(wǎng)水壓進行實時數(shù)據(jù)采樣，信號直接送變頻器或者經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送PLC，從而實現(xiàn)對管網(wǎng)壓力的閉環(huán)控制。采樣點可以選擇在水泵的出口管道處，這樣比較方便且傳送距離比較近，壓力信號基本不失真；采樣點也可以選擇在管道最不利點處（一般是指供水的最高樓層），這樣壓力傳感器傳送距離比較遠，如果不采樣取其它措施的話，信號的失真度比較大，如果采取保真措施的話，成本提高，但是選擇最不利點有一個優(yōu)勢就是節(jié)能效果比較好。管網(wǎng)水壓參數(shù)的設(shè)定。給定參數(shù)值P=2.5Mpa，硬件的選擇要留有余地，特別是PLC的I/O點數(shù)和內(nèi)部繼電器數(shù)，為以后的功能擴展和系統(tǒng)升級做好準(zhǔn)備。5.要對變頻器的運行情況進行監(jiān)測，還有供水池的水位、水泵的轉(zhuǎn)速、管網(wǎng)壓力都進行監(jiān)控，對于危險情況要設(shè)置報警信號，并自動作出反應(yīng)，切除危險源，防止危險擴大。6.要具有多機的通信功能。要為以后的多臺機子的聯(lián)合控制作好準(zhǔn)備，并為以后的拓展為在局域網(wǎng)絡(luò)下運行留有余地。7.TD-200作為人機界面，要能夠完成簡單的人機交流，如系統(tǒng)的運行狀況監(jiān)控、初值的改變、參數(shù)的改變等。應(yīng)該做到系統(tǒng)正常運行時或修改一些常用的參數(shù)時，工作人員和PLC的工作交流都能夠通過TD-200進行，而不需要經(jīng)常性的用攜編程器或計算機對PLC進行修改。§2.2總體結(jié)構(gòu)關(guān)系由壓力調(diào)節(jié)器、變頻器、水泵組、水壓力傳感器等組成恒壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。壓力傳感器輸出信號Vpf經(jīng)過放大后送至壓力調(diào)節(jié)器PT，將Vpf與壓力設(shè)定值Vpg比較，對比較得出的電壓差進行PI運算，并以此結(jié)果控制變頻器輸出頻率。當(dāng)壓力傳感器的信號發(fā)生變化時，系統(tǒng)可通過壓力調(diào)節(jié)器控制變頻器的輸出頻率，從而改變水泵的轉(zhuǎn)速，達到管道水壓恒定的目的。由于變頻器具有軟啟動功能，因此，壓力調(diào)節(jié)器在PI作用下輸出信號的階躍變化不會引起變頻器輸出頻率的突變，從而避免了對變頻器自身的電流沖擊。當(dāng)壓力傳感器反饋值Vpf與設(shè)定值Vpg相等時，變頻器輸出頻率f就會保持一個恒定值，即系統(tǒng)運行在穩(wěn)定狀態(tài)。壓力調(diào)節(jié)器壓力調(diào)節(jié)器變頻調(diào)速器Vpg+接觸器組供水泵組供水管網(wǎng)壓力壓力傳感器放大器PLC保護報警——Vpf本系統(tǒng)采用PLC可編程控制和變頻器調(diào)速兩層控制的結(jié)構(gòu)。PLC負(fù)責(zé)按鈕、模擬信號和其它開關(guān)量信號的輸入，以及發(fā)出信號去控制接觸器、變頻器等電氣元件，進而控制水泵的運轉(zhuǎn)及整個系統(tǒng)的正常運行。另外PLC還負(fù)責(zé)各自異常情況的處理。而變頻器則主要負(fù)責(zé)控制當(dāng)前電機轉(zhuǎn)速，使轉(zhuǎn)速的變化能跟隨水量的變化，實現(xiàn)恒壓的閉環(huán)控制。也就是說，PLC是宏觀調(diào)控，變頻器則微觀調(diào)控，兩者緊密結(jié)合共同完成系統(tǒng)的變頻恒壓控制任務(wù)。系統(tǒng)開始運行后，PLC給變頻器FWD信號，使變頻器RUN，變頻器則給PLC提供超壓、欠壓、變頻器故障三種信號，PLC根據(jù)這三種信號進行處理，輸出控制信號。TD-200則負(fù)責(zé)對PLC的運行狀況進行監(jiān)測，它只是個人機界面，方便了操作員對PLC進行操作和控制。所以，在本系統(tǒng)中，PLC是整個控制系統(tǒng)的核心部件，TD-200則是作為輔助部件出現(xiàn)的，負(fù)責(zé)與外界的交流，變頻器是系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)。它們之間的連接關(guān)系如圖所示：TDTD200PLC變頻器圖1PLC、變頻器及TD-200的連接RS232C鏈接通信FWD信號超壓信號欠壓信號變頻器故障信號 §2.3總體工作流程系統(tǒng)開始運行之前，應(yīng)先把管壓參數(shù)SP賦給PLC、變頻器。按下全自動按鈕，系統(tǒng)開始運行，PLC給變頻器RUN信號，然后判斷變頻器是否工作正常，若正常則采用全自動變頻恒壓控制方式，反之采用全自動工頻運行方式?，F(xiàn)在假設(shè)變頻器工作正常，系統(tǒng)開始運行，水泵1變頻零轉(zhuǎn)速啟動，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可以接收的數(shù)字信號，另一路模擬信號作為反饋信號輸入變頻器模擬輸入端子，通過變頻器的PID控制，與目標(biāo)值做比較，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)水壓達到目標(biāo)值。如果一臺水泵額定轉(zhuǎn)速運行仍不能管網(wǎng)水壓達到設(shè)定值，將水泵1切換到工頻態(tài)運行，延時后變頻器的控制對象切換到水泵2，同時保持水泵1維持工頻運行，水泵2從零轉(zhuǎn)速開始運行，過程如上。在該種運行方式下，系統(tǒng)大部分時間是工作于其中一臺泵變頻運行進行微調(diào)，其它泵或工頻或停止的狀態(tài)。如果變頻器不能正常工作，系統(tǒng)采用全自動工頻運行方式，泵1先工作在工頻狀態(tài)，壓力傳感器采樣后送給PLC，看是否在控制區(qū)間內(nèi)，若在，則系統(tǒng)狀態(tài)不變；否則改變狀態(tài)，超過區(qū)間上限則切除泵1，系統(tǒng)繼續(xù)壓力信號采樣，重新建立監(jiān)控區(qū)間。如此循環(huán)掃描，直至達到控制目的。如果系統(tǒng)發(fā)生故障，則轉(zhuǎn)入故障處理程序。如果變頻器不能正常工作，則如上所述轉(zhuǎn)入工頻運行；如果其中一臺水泵發(fā)生故障，則切換該泵，其它泵正常運行。如果有其它報警信號（如水位不足），則轉(zhuǎn)入報警處理程序。第三章系統(tǒng)主要硬件的選擇及應(yīng)用§3.1主要硬件的選擇變頻恒壓供水系統(tǒng)主要由變頻控制柜、壓力傳感器、水泵等組成。變頻控制柜由斷路器、變頻器、接觸器、中間繼電器、PLC等組成。供水系統(tǒng)選用原則（I）蓄水池容量應(yīng)大于每小時最大供水量。（II）水泵揚程應(yīng)大于實際供水高度。（III）水泵流量總和應(yīng)大于實際最大供水量。變頻控制柜選型：用戶可根據(jù)供水量和供水高度確定水泵型號及臺數(shù)，然后對控制柜進行選型。變頻器的選擇配用ABB

ACS600系列變頻器。ACS

600系列變頻器是ABB公司采用直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）技術(shù)，結(jié)合諸多先進的生產(chǎn)制造工藝推出的高性能變頻器。它具有很寬的功率范圍，優(yōu)良的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制特性,完整的保護功能以及靈活的編程能力，較高的可靠性和較小的體積。主要技術(shù)數(shù)據(jù)：

·功率范圍：2.2-3000kW

·電源電壓：380/400/415/440/460/480/500VAC

3相±10%；

·電源頻率：48-63Hz

·控制連接：2個可編程的模擬輸入（AI）；1個可編程的模擬輸出（AO）；5個可編程的數(shù)字輸入（DI）；2個可編程的數(shù)字輸出（DO）。

·連續(xù)負(fù)載能力：150%

In，每10分鐘允許1分鐘

·串行通訊能力：標(biāo)準(zhǔn)的RS—485接口可使變頻器方便地與計算機連接。

·保護特性：過流保護、I2t、過壓保護、欠壓保護、過熱保護、短路保護、接地保護、欠壓緩沖、電機欠/過載保護、堵轉(zhuǎn)保護、串行通訊故障保護、AI信號丟失保護等。

外型結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便。產(chǎn)品經(jīng)過多種電氣安全規(guī)范認(rèn)證，符合GE、UL及質(zhì)量認(rèn)證體系ISO9001和ISO4001等。

ABB變頻器獨特的直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）功能是目前最佳的電機控制方式，它可以對所有交流電機的核心變量進行直接控制，無需速度反饋就可以實現(xiàn)電機速度和轉(zhuǎn)矩的精確控制。ACS600變頻器內(nèi)置PID、PFC、預(yù)磁通等八種應(yīng)用，只需選擇需要的應(yīng)用，相應(yīng)的所有參數(shù)都自動設(shè)置，輸入輸出端子也將自動配置，這些預(yù)設(shè)的應(yīng)用配置大大節(jié)約了調(diào)試時間，減少出錯。（2）PLC的選擇采用西門子S7-200型。SIMATIC

S7-200

可編程序控制器是模塊化中小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用；大范圍的各種功能模塊可以非常好的滿足和適應(yīng)自動控制任務(wù)，各種單獨的模塊之泛組合以用于擴展；簡單實用的分散式結(jié)構(gòu)和多界面網(wǎng)絡(luò)能力，使得應(yīng)用十分靈活；方便用戶和簡易的無風(fēng)扇設(shè)計；當(dāng)控制任務(wù)增加時，可以自由擴展；大范圍的集成功能使得它的功能非常強勁。

多種的性能遞增的CPU和豐富的且?guī)в性S多方便功能的I/O擴展模塊，使用戶可以完全根據(jù)實際應(yīng)用選擇合適的模塊。當(dāng)任務(wù)規(guī)模擴大，可隨時使用附加模塊對PLC進行擴展。

應(yīng)用范圍

1.

該系統(tǒng)既可用于生產(chǎn)、生活用水，亦可用于熱水供應(yīng)，恒壓噴淋等系統(tǒng)。

a.

可廣泛用于工業(yè)企業(yè)、生活、生產(chǎn)供水系統(tǒng)及企業(yè)自備并改造工程，自來水廠、生活小區(qū)及消防供水系統(tǒng)。

b.

可用于各種場合的恒壓、變壓、冷卻水和循環(huán)供水系統(tǒng)。

c.

可用于污水泵站、污水處理及污水提升系統(tǒng)。

d.

可用于農(nóng)業(yè)排灌、園林噴淋、水景和音樂噴泉系統(tǒng)。

e.

可用于賓館、大型公共建筑供水及消防系統(tǒng)。

2.

技術(shù)指標(biāo)

a．最大供水高度：200米

b．最大流量：1000立方米/小時

c．壓力波動：≤0.25兆帕

d．水泵電機功率：0.75KW-280KW(2)水泵及電動機的選擇兩臺55kW的三相交流異步電動機，型號為YLB250～1—4，其額定電流為96．8A，同步轉(zhuǎn)速為1500r／min，堵轉(zhuǎn)電流為677．6A，軸向負(fù)荷為28420N，用于恒壓供水，其水壓要求為2．5MPa。查手冊選IS200-150-350型水泵。(3)壓力傳感器的選擇由于每種應(yīng)用都有其各自的特點，因此，必須在選擇過程中充分考慮整個系統(tǒng)的各方面影響。確定壓力源的輸入，希望的輸出和各種相關(guān)的操作條件。安裝位置和方向，與壓力源的遠近程度、導(dǎo)線應(yīng)力、接口和壓力連接、確定封裝形式能承受的沖擊性能和影響的精度范圍。在受溫度波動影響的測量過程中，必須有更高級的傳感器用于補償和校準(zhǔn)偏移量，如此才能消除材料產(chǎn)生的溫度系數(shù)。諸如濕度和污染等周圍環(huán)境。精度方面的權(quán)衡結(jié)果是通過微處理器控制某些特性并消除不希望的結(jié)果。系統(tǒng)組成（如電源、放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、控制電路）與傳感器模擬輸出信號的兼容性必須達到希望的解決方案和全部設(shè)計的精度?！?.2水泵控制回路生活給水設(shè)備，一般可分為匹配式和非匹配式。非匹配式供水設(shè)備的特點是水泵的供水量，總大于系統(tǒng)的用水量。但是需配置蓄水設(shè)施，如高位水箱、水塔等，利用高位水箱、水塔等向系統(tǒng)供水。當(dāng)水箱、水塔中存儲的水處于低位時，水泵啟動，向水箱、水塔中供水，當(dāng)水箱、水塔中存儲的水處于高位時，水泵停止。通過循環(huán)往復(fù)的工作，向用水系統(tǒng)供水。配式供水設(shè)備的特點是供水量總是適應(yīng)用水量的變化而變化，設(shè)有多余的水，也沒有蓄水設(shè)施（但需要有消防供水的除外）。應(yīng)用變頻調(diào)速設(shè)備調(diào)節(jié)水量，就是一種完全匹配式的供水方式，它通過改變水泵電機的供電頻率，調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，通過線儀表檢測出供水壓力并加以控制，以保證在用水量變化時，供水量隨之變化，實現(xiàn)供水量與用水量的相互搭配。它的優(yōu)點是省去了蓄水設(shè)備，也不用氣壓罐，增加了建筑物的建筑面積并減少了載荷，節(jié)約了電能。缺點是如果停電，則會停水，造成生活的不便。本系統(tǒng)采用單臺變頻器控制多臺水泵的控制方案適用于大多數(shù)供水系統(tǒng)，是目前應(yīng)用中比較先進的一種方案?？刂葡到y(tǒng)的工作原理如下： 1#泵變頻運行1#泵變頻運行2#泵停止1#泵工頻運行2#泵變頻運行1#泵變頻運行2#泵工頻運行1#泵停止2#泵變頻運行圖2.單臺變頻器控制多臺水泵開始工作時，系統(tǒng)用水量不多，只有1號泵在變頻器控制下運行，2號泵處于停止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)用水量增加，變頻器輸出頻率增加，則1號泵電機的轉(zhuǎn)速也增加，當(dāng)變頻器增加到最高輸出頻率時，表示只有1臺水泵工作已不能滿足系統(tǒng)用水的要求，此時，通過控制系統(tǒng)，1號泵從變頻器電源轉(zhuǎn)換到普通的交流電源，而變頻器電源啟動2號泵電機，控制處于狀態(tài)2。當(dāng)用水高峰以后，用水量減少時，變頻器輸出頻率減少，若減少設(shè)定頻率時，表示只有一臺水泵已能滿足用水量的要求，此時，通過控制系統(tǒng)，可將1號泵電機停運，2號電機仍由變頻器電源供電，這時，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號泵電機的轉(zhuǎn)速也增加，當(dāng)變頻器增加到最高輸出頻率時，表示只有一臺水泵工作已不能滿足系統(tǒng)用水的要求，此時，通過控制系統(tǒng)的控制，2號泵從變頻器電源轉(zhuǎn)換到普通的交流電源，而變頻器電源啟動1號泵電機，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，用水量又減少，變頻器輸出頻率減少，若減少到設(shè)定頻率時，表示只有一臺水泵工作已能滿足用水的要求，此時通過控制系統(tǒng)的控制，可將2號泵電機停運，一號泵電機仍由變頻器供電，這時，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)用水量的需要?！?.3變頻器的輸入輸出電路本系統(tǒng)中的變頻器的輸入信號有兩種，一種是控制信號，它包括PLC輸出給變頻器FWD信號和壓力傳感器送來的壓力信號，F(xiàn)WD信號由PLC的YIC輸出，壓力信號是作為變頻器的PID單元的反饋輸入信號；另一種是輸入電源信號，本系統(tǒng)采用的三相380V的交流電源。三相電流輸入連接在端子L1/R，L2/S，L3/T上。若采用三相輸入，則用主電路的電源端子L1/R，L2/S，L3/T通過線路保護用斷路器或帶漏電保護的斷路器連接至三相交流電源，不許要考慮連接相序。如果條件允許，還可以在電源電路中串入一個電磁接觸器，這樣就可以保證變頻器保護功能動作時能切除電源和防止故障擴大，以保證安全。盡量不要采用主電路電源ON/OFF的方法控制變頻器的停止和運行，應(yīng)該用控制電路端子FWD、REV或者鍵盤面板上REV、FWD和STOP鍵控制變頻器的運行和停止。變頻器的運行要根據(jù)可編程控制器輸出Q1.0(DCOM1-DI2)是否閉合來確定,變頻器的停止要根據(jù)可編程控制器輸出Q0.7(DCOM1-DI1)是否閉合來確定。將變頻器的內(nèi)部可編程繼電器RO1,RO2設(shè)定成頻率達到。相關(guān)參數(shù)設(shè)定如下表所示:代碼功能設(shè)定值代碼功能設(shè)定值9902APPLICMACRO02102STOPFUNCTION11001EX1COMMANDS33201SUPERV1PARAM01031003DIRECTION13202SUPERV1LIMLO15HZ1102EXT1/EXT263203SUPERV1LIMHI50HZ1103EXTREF1SEL03204SUPERV2PARAM0103變頻器的參數(shù)設(shè)定變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計§4.1變頻調(diào)速系統(tǒng)簡介隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子器件的理論研究和制造工藝水平的不斷提高，電力電子器件在容量、耐壓、特性和類型等方面得到了很大的發(fā)展。進入90年代電力電子器件向著大容量、高頻率、響應(yīng)快、低損耗的方向發(fā)展。作為應(yīng)用現(xiàn)代電力電子器件與微計算機技術(shù)有機結(jié)合的交流變頻調(diào)速裝置，隨著產(chǎn)品的開發(fā)創(chuàng)新和推廣應(yīng)用，使得交流異步電動機調(diào)速領(lǐng)域發(fā)生一場巨大的技術(shù)革命。目前自動恒壓供水系統(tǒng)應(yīng)用的電動機調(diào)速裝置均采用交流變頻技術(shù)，而系統(tǒng)的控制裝置采用PLC控制器，因PLC不僅可實現(xiàn)泵組、閥門的邏輯控制，并可完成系統(tǒng)的數(shù)字PID調(diào)節(jié)功能，可對系統(tǒng)中的各種運行參數(shù)、控制點的實時監(jiān)控，并完成系統(tǒng)運行工況的CRT畫面顯示、故障報警及打印報表等功能。自動恒壓供水系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口，可與城市供水系統(tǒng)的上位機聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)城區(qū)供水系統(tǒng)的優(yōu)化控制，為城市供水系統(tǒng)提供了現(xiàn)代化的調(diào)度、管理、監(jiān)控及經(jīng)濟運行的手段。變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)能實現(xiàn)水泵電機無級調(diào)速，依據(jù)用水量的變化自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行參數(shù)，保持水壓恒定以滿足用水要求，是當(dāng)今先進合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)是以保證用戶用水水壓恒定為目標(biāo)，實現(xiàn)系統(tǒng)自動控制調(diào)節(jié)。它由控制器、變頻器、壓力傳感器、水泵構(gòu)成。水泵啟動后，壓力傳感器向控制器提供控制點的壓力信號，當(dāng)該點的壓力不等于設(shè)定值時，控制器通過調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率以改變拖動水泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)管道壓力。由于通過壓力傳感器將用戶水壓情況反饋到控制器，構(gòu)成了閉環(huán)控制系統(tǒng)，因此用戶水壓調(diào)節(jié)及時，波動較小，效果較好?！?.2變頻調(diào)速控制方式常見的變頻調(diào)速模式有兩種,一種是開環(huán)控制,另一種是速度反饋控制,如下圖所示,本系統(tǒng)根據(jù)恒壓的控制要求,采用的是PID調(diào)節(jié)方式(內(nèi)含于變頻器中)的閉環(huán)控制。 主主控機器變頻器水泵FWD信號變頻器故障信號開環(huán)控制 主主控機器變頻器水泵壓力傳感器FWD信號超壓信號欠壓信號變頻器故障信號閉環(huán)控制變頻調(diào)速控制方式號4.3控制系統(tǒng)的電路設(shè)計4.3.1控制電路的設(shè)計原理恒壓供水控制系統(tǒng)的基本控制策略是：采用電動機調(diào)速裝置與可編程控制器(PLC)構(gòu)成控制系統(tǒng)，進行優(yōu)化控制泵組的調(diào)速運行，并自動調(diào)整泵組的運行臺數(shù)，完成供水壓力的閉環(huán)控制，在管網(wǎng)流量變化時達到穩(wěn)定供水壓力和節(jié)約電能的目的。系統(tǒng)的控制目標(biāo)是泵站總管的出水壓力，系統(tǒng)設(shè)定的給水壓力值與反饋的總管壓力實際值進行比較，其差值輸入CPU運算處理后，發(fā)出控制指令，控制泵電動機的投運臺數(shù)和運行變量泵電動機的轉(zhuǎn)速，從而達到給水總管壓力穩(wěn)定在設(shè)定的壓力值上。根據(jù)以上原理，本系統(tǒng)的泵機原理圖及其控制回路如下所示：PIDPIDRSTABB變頻器ACS6007.5KWUVW——M1M2水源KM2KM4KM1KM3PLCS7-200CPU224操作控制信號壓力傳感器交流電源泵機原理圖壓力信號壓力信號PID調(diào)節(jié)器變頻器水泵PLC控制回路系統(tǒng)控制回路4.3.2主電路的設(shè)計電氣控制系統(tǒng)主回路如圖所示，圖中M1、M2為兩臺電機，交流接觸器KM1-KM4控制兩臺電機的運行，KH1、KH2為電機M1、M2過載保護作用的熱繼電器，QF1、QF2、QF3、QF4分別為主電路、變頻器和兩臺泵的工頻運行空氣開關(guān)。水泵的控制回路基本上采用通用的設(shè)計方法，三相電源引出后，先通過保險、空氣開關(guān)進行短路或過電流保護，其后接上接觸器，利用它來控制水泵的啟動和停止，最后接上所用的三相異步電機和水泵。在水泵的出水口處必須設(shè)置逆止閥，防止水倒流，以保證水泵能夠從零轉(zhuǎn)速開始運行。有一點就是本系統(tǒng)中實驗采用的水泵（電動機）是220V/380V的三相異步電動機，既可以用380V的電源，也可以用220V的電源，若采用380V的變頻器輸出，則電機也必須選用380V的三相接入。4.3.3PLC的配置本系統(tǒng)由SEIMENSS7-200的CPU224，ABBACS600系列7.5KW的變頻器和具有壓力顯示的PID調(diào)節(jié)器組成。系統(tǒng)占用PLC的4個輸入點,6個輸出點。具體分配如下：QQ⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙1L0.00.10.20.3．2L0.40.50.6．3L0.71.01.1地NL1S7-200CPU2241M0.00.10.20.30.40.50.60.72M1.01.11.21.31.41.5ML+I⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙101102103104201202203N1R01R02KA水池缺水開關(guān)PLC的I/O分配輸入功能輸出功能I0.0變頻器高頻達到R01Q0.0KM11#電機接變頻器I0.1變頻器低頻達到R02Q0.1KM22#電機接工頻電源I0.3啟動Q0.2KM32#電機接變頻器Q0.3KM42#電機接工頻電源Q0.7變頻器DCOM1-DI1I0.7水池水位下限信號Q1.0變頻器DCOM1-DI2利用變頻器的兩個可編程繼電器輸出端口R01和R02進行功能設(shè)定。當(dāng)變頻器達到最高頻率時，R01的常開觸點R01B-R01C閉合；當(dāng)變頻器達到最低頻率時，R02的常開觸點R02B-R02C閉合?？梢砸源俗鳛镃PU224的輸入信號，判斷是否進行加泵和切泵。采用具有模擬量輸入/輸出的PID調(diào)節(jié)器，將壓力傳感器的信號（4-20mA或0-5V）送給調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器再將模擬量輸出給變頻器進行頻率調(diào)節(jié)4.3.4控制電路的設(shè)計本系統(tǒng)的電氣控制線路如下圖所示，圖中，SA為手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，KA為手動/自動中間繼電器，打在1位置為手動狀態(tài)，打在2位置為自動狀態(tài)，同時KA吸合。在手動狀態(tài)，可以按動SB1-SB4控制兩臺泵的起停。在自動狀態(tài)下，系統(tǒng)根據(jù)PLC的程序運行，自動控制泵的起停。HL1-HL5為各種運行指示燈，中間繼電器KA的常開觸點接I0.3，控制自動狀態(tài)時的起動。中間繼電器KA的兩個常閉觸點，接在兩臺泵的手動控制電路上，控制兩臺泵的手動運行。在自動狀態(tài)時，兩臺泵在PLC的控制下，能夠有序而平穩(wěn)地切換、運行。KH1、KH2為兩臺泵的熱繼電器的常閉觸點，可對電機進行過流保護。KM1KM1KM2KM1KM2KA4NL1QF621HL2HL3HL4HL5101102103104KM1KM2KM3KM4HL1SA235KA11KA222222KA39a9b1101102103104N接PLC的輸出自動/手動轉(zhuǎn)換變頻1#泵電機工頻變頻2#泵電機工頻KM5KM3KM2KM1SB1SB2KM2KM5KM1KM4SB3SB4KM4KH1KH2控制線路圖第五章．系統(tǒng)的軟件開發(fā)§5.1PLC應(yīng)用的開發(fā)步驟本系統(tǒng)的程序開發(fā)主要是PLC的程序開發(fā),采用的是根據(jù)系統(tǒng)的控制流程和控制目標(biāo),在計算機上先編輯好PLC軟件,然后傳給PLC的方法,所用軟件是由采用西門子提供在Windows操作系統(tǒng)下的專門軟件STEP7一Micro/WIN32，通過PC/PPI電纜與CPU224相連，來實現(xiàn)程序的上傳、下載及程序的調(diào)試等功能。PLC的應(yīng)用設(shè)計,一般應(yīng)按下述幾個步驟進行：(1).熟悉被控對象首先要全面詳細(xì)的了解被控對象的機械結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝過程，了解機械設(shè)備的運動內(nèi)容，運動方式和步驟，歸納出工作循環(huán)圖或狀態(tài)（功能）流程圖。（2）明確控制任務(wù)與設(shè)計要求要了解工藝過程和機械運動與電氣執(zhí)行元件之間的關(guān)系和對電控系統(tǒng)的控制要求。例如機械部件的傳動與驅(qū)動，液壓、氣動的控制，儀表、傳感器的連接與驅(qū)動等。歸納出電氣執(zhí)行元件的動作節(jié)拍圖。（3）制定電氣控制方案（4）確定電控系統(tǒng)的輸入輸出信號（5）PLC的選型和硬件配置選擇合適的PLC型號并確定各種硬件配置，本系統(tǒng)選定了德國西門子公司的S7-200系列的S7-200CPU224。（6）PLC元件的編號分配對各種輸入輸出信號占用的PLC輸入輸出端點及其他元件進行編號分配，并設(shè)計出PLC的外部設(shè)計圖。（7）程序開發(fā)用PLC廠家提供的專用軟件按照特定的規(guī)則，開發(fā)出梯形圖程序或語句表程序。（8）模擬運行與調(diào)試程序?qū)㈤_發(fā)好的程序傳入PLC中，再逐條檢查與驗證，并修改開發(fā)時的語法，數(shù)據(jù)錯誤，然后可以在實驗室里進行模擬運行和調(diào)試程序?！?.2PLC的程序設(shè)計5.2.1程序的流程圖開始開始主泵循環(huán)軟啟動f≤fLNf≥50HZ小泵變頻YYN開始開始1#泵已開？1#泵檢修？N原變頻泵轉(zhuǎn)定速運行，變頻啟動1#泵N2#泵已開？Y2#泵檢修？原變頻泵轉(zhuǎn)定速運行，變頻啟動2#泵低壓計時Y開泵程序流程開始開始1#泵已關(guān)？是變頻泵？關(guān)1#泵是唯一開的泵？關(guān)1#泵，開2#泵2#泵已關(guān)？是變頻泵？關(guān)2#泵是唯一開的泵？關(guān)2#泵，開1#泵NNNNNNYYYYY關(guān)泵程序流程第六章柜體設(shè)計6.1.尺寸要求機柜為電氣元器件和各種附件提供必須的安裝空間，因而首先遇到的是尺寸問題。由于工程設(shè)計和機柜本身配件的需要，對機柜的外形尺寸、安裝尺寸和某些互換尺寸必須作出一些規(guī)定，一般都以標(biāo)準(zhǔn)的形式加以規(guī)范。外型尺寸mm（寬ⅹ高ⅹ深）=600ⅹ900ⅹ250（一拖二）=700ⅹ1800ⅹ400（一拖多臺）注：15KW以上柜體按照泵的功率及臺數(shù)而定?？刂乒癜惭b尺寸15-30KW30-75KW90-315KWA450500600B250400400C350450450D700350350H65010001200參考圖號圖一圖二圖二安裝孔尺寸外掛式4—8×404—14×406.2.功能要求機柜的功能要求包括產(chǎn)品的功能要求和機柜結(jié)構(gòu)的功能要求這兩個方面。歸納起來大致有①電氣元器件及其附件的安裝要求；②外殼防護要求；③屏蔽和接地要求；④通風(fēng)散熱要求；⑤人機學(xué)要求；⑥布線要求；⑦機柜的強度和剛性要求等。

6.3.機柜的工藝性要求機柜的工藝性要求是指在滿足使用功能要求的前提下，對機柜的總體及零件、部件制造的可行性和經(jīng)濟性的要求，以及機柜滿足電氣設(shè)備裝配的工藝性和可維修性要求。

在設(shè)計一般的配電、控制柜時，柜體都可選用標(biāo)準(zhǔn)系列柜。對于非標(biāo)準(zhǔn)柜，可根據(jù)以上設(shè)計原則進行設(shè)計。為縮短設(shè)計時間、減少工作量、降低成本，原則標(biāo)準(zhǔn)柜。

跟據(jù)要求選擇標(biāo)準(zhǔn)ABB柜，產(chǎn)品代號NCK，主要尺寸為長700mm，寬400mm，高1700mm。此柜的柜門采用鍍鋅轉(zhuǎn)軸式鉸鏈與構(gòu)架相連，安裝、拆卸方便。柜體前后，頂面及兩端側(cè)的防護等級達到IP30，也可根據(jù)用戶的要求在IP20～IP40之間選擇。在柜體的下部、后上部和頂部均有通風(fēng)散熱孔，使柜體在運行中形成自然通風(fēng)道，有較好的散熱性能。柜體的頂蓋可在需要時拆除，便于現(xiàn)場主母線的裝配和調(diào)整。柜頂?shù)乃慕茄b有吊環(huán)，便于起吊、裝運。另外ABB柜的價格也比較適中，可以滿足我們的要求。第七章電氣布置圖的設(shè)計7.1低壓電器電控設(shè)備的布置原則

在進行布置時應(yīng)考慮到監(jiān)視、操作、連線及維修的方便，并應(yīng)力求整齊美觀。設(shè)計要符合GB4720《電氣傳動控制設(shè)備

第一部分：低壓電器電控設(shè)備》中技術(shù)條件的規(guī)定。接觸器、繼電器的布置

控制柜、屏上繼電器、接觸器均應(yīng)符合本身的安全要求。噴弧距離較長的接觸器應(yīng)布置在屏、柜的最上部，并保證噴弧距離，以免引起事故，有必要時，可增設(shè)阻隔電弧的設(shè)施。但應(yīng)注意構(gòu)架的機械強度及振動影響。大型元件可裝在屏、柜的下部。

在屏、柜的整個區(qū)域內(nèi)均可布置中小型接觸器和繼電器，而手動復(fù)位繼電器則應(yīng)布置在便于操作的部位，推薦布置在距地面700～1700mm的區(qū)域內(nèi)。對噴弧區(qū)較大的電器，應(yīng)布置在距地面1.7m以上的區(qū)域。元件的空間距離應(yīng)符合GB4720《電氣傳動控制設(shè)備

第一部分：低壓電器電控設(shè)備》的規(guī)定，即安裝在設(shè)備上的電器元件與另一個電器元件的導(dǎo)電部分之間；一個導(dǎo)電部件與另一個導(dǎo)電部件之間的爬電距離和電氣間隙，不得低于下表中的數(shù)據(jù)。

額定絕緣電壓/V電氣間距/mm爬電間距/mm≤300610300～600814660～8001020800～15001428

布置元器件時，應(yīng)留有布線，接線，維修和調(diào)整操作的空間距離，板前接線式元器件應(yīng)大于板后接線式元器件的空間間距。變頻控制柜換氣排風(fēng)設(shè)備圖7.2操縱器件的布置

控制柜的儀表板上只能安裝小型操縱器件，且一般布置在儀表板的下部。其他操縱器件推薦布置在柜、屏距地面700～1700mm的區(qū)域。布置時應(yīng)按照操作順序由左到右、從上至下布置。

按鈕的排列：停止按鈕可放在一端或中間位置，在這個控制線路中按鈕的排列，如下圖：

停止 運行

7.3其他器件的布置

1）接線座

用于相鄰柜、屏間的連線時，宜布置在柜、屏的兩側(cè)；用于外部接線的接線座，宜布置在柜、屏下部。接線座布置在屏下時，不宜低于300mm，柜內(nèi)布置時不應(yīng)低于200mm。周圍需留有足夠的空間，以便于外部電纜的引入。

2）母線

母線應(yīng)涂色表示相序、正極、負(fù)級及中性線。除安全接線需全長標(biāo)色外，其他允許在母線的題目處標(biāo)示一段。主電路相序排列和顏色，以屏、柜的正視方向為準(zhǔn)應(yīng)符合規(guī)定。7.4全文總結(jié)本文針對我國中小城市供水的特點，設(shè)計開發(fā)了一套簡單的基于PLC的變頻調(diào)速恒壓供水自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用單臺變頻器實現(xiàn)兩臺水泵電機的軟起動和調(diào)速，摒棄了原有的自藕降壓起動裝置，同時把閥門控制和水泵電機控制都納入自動控制系統(tǒng)。壓力傳感器采樣管網(wǎng)壓力信號經(jīng)PID處理傳送給變頻器，變頻器根據(jù)壓力大小調(diào)整電機轉(zhuǎn)速，通過改變水泵性能曲線來實現(xiàn)水泵的流量調(diào)節(jié)，保證管網(wǎng)壓力恒定。該系統(tǒng)不僅有效地保證了供水系統(tǒng)管網(wǎng)壓力恒定，而且成功地解決大功率電機變頻轉(zhuǎn)工頻的問題。本論文包括了以下幾項研究成果：1、在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中，單臺水泵工況的調(diào)節(jié)是通過變頻器來改變電源的頻率f來改變電機的轉(zhuǎn)速n，從而改變水泵性能曲線得以實現(xiàn)的。分析水泵工況點節(jié)流調(diào)節(jié)和變速調(diào)節(jié)能耗比較圖，可以看出利用變頻調(diào)速實現(xiàn)恒壓供水，當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時，流量與轉(zhuǎn)速成正比，功率以轉(zhuǎn)速的三次方下降，與恒速泵供水方式中用閘閥增加阻力的節(jié)流方式相比，可以減少能量損耗，節(jié)能效果十分明顯。水泵轉(zhuǎn)速的工況調(diào)節(jié)必須限制在一定范圍之內(nèi)，也就是不要使變頻器頻率下降得過低，避免水泵在低效率段運行。2、變頻調(diào)速恒壓供水自動控制系統(tǒng)由可編程控制器、變頻器、水泵電機組、壓力傳感器、工控機以及接觸器控制柜等構(gòu)成。系統(tǒng)采用一臺變頻器拖動2臺電動機的起動、運行與調(diào)速，其中一臺主機和一臺備用機分別采用循環(huán)使用的方式運行。壓力傳感器采樣管網(wǎng)壓力信號，變頻器輸出電機頻率信號，這兩個信號反饋給PLC的PID模塊，PLC根據(jù)這兩個信號經(jīng)PID運算，發(fā)出指令，對水泵電機進行工頻和變頻之間的切換。3、對ＰＬＣ進行編程控制,采用西門子提供在Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系統(tǒng)下的專門軟件ＳＴＥＰ7-Ｍｉｃｒｏ/ＷＩＮ32,通過ＰＣ/ＰＰＩ電纜與ＣＰＵ222相連,來實現(xiàn)程序的上傳、下載及程序的調(diào)試等功能。4．軟件編程過程中，主要是對一主一備兩臺泵進行恒壓供水控制。軟件運行功能包括：⑴主泵、備泵切換;運行時自動切換,停機時手動切換。⑵對泵的軟起動。⑶在閉環(huán)系統(tǒng)中,對反饋的壓力信號進行簡單的ＰＩＤ優(yōu)化算法的調(diào)節(jié),以維持恒壓供水。參考文獻[1]李全恒壓供水自動控制系統(tǒng)電氣自動化1998年第1期[2]王曉詰曹懷軍變頻恒壓自動供水系統(tǒng)青?？萍?999年3月[3]王化冰瞿子楠變頻調(diào)速技術(shù)理論在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用平頂山師專學(xué)報[4]毛書凡PLC在自動供水中的應(yīng)用中國給水排水1997[5]可編程控制器在自動供水系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)計應(yīng)用[6]曹國榮等可編程自動供水系統(tǒng)設(shè)計水利科技與經(jīng)濟1996[7]陳宇可編程控制器基礎(chǔ)及編程技巧華南理工大學(xué)出版社1999[8]PLC與變頻器控制的自動供水系統(tǒng)中國自動化在線[9]姚福來《水泵變頻調(diào)速的節(jié)電量計算及系統(tǒng)設(shè)計》科學(xué)出版社1998[10]劉鵬飛《變頻式恒壓供水自動控制系統(tǒng)的研究》西安交通大學(xué)碩士學(xué)位論文2002.5[11]賀玲芳等.《基于PLC控制的全自動變頻恒壓供水系統(tǒng)》.【J】西安科技學(xué)院學(xué)報，2000，(3):243一245.[12]周萬珍高鴻斌編著《PLC分析與設(shè)計應(yīng)用》電子工業(yè)出版社2004.1[13]杜金城《電氣變頻調(diào)速設(shè)計技術(shù)》中國電力出版社2001.6[14]中國市政工程西北設(shè)計院主編《建筑給水排水設(shè)計手冊》中國建筑工業(yè)出版社1986．12[15]康寧峰《全自動電廠入煤采樣機控制系統(tǒng)的研制》西安交通大學(xué)碩士學(xué)位論文1999.3[16]王妍萍等《PLC在小區(qū)變頻恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用》北京服裝學(xué)院學(xué)報2003.10[17]西門子（中國）有限公司自動化與驅(qū)動集團《深入淺出西門子S7-200PLC》北京航空航天大學(xué)出版社2004.4基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設(shè)計及其應(yīng)用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設(shè)計和應(yīng)用基于單片機的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構(gòu)建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機應(yīng)用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設(shè)計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設(shè)計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設(shè)計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網(wǎng)絡(luò)的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機的疊圖機研究與教學(xué)方法實踐基于單片機嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實驗中的應(yīng)用研究基于單片機系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設(shè)計與研究HYPERLIN