供水自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、供水自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 引 言 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們對(duì)供水質(zhì)量和供水系統(tǒng)的可靠性要求不斷 提高。衡量供水質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)之一是供水壓力是否恒定，因?yàn)樗畨汉愣ㄓ谀?些工業(yè)或特殊用戶是非常重要的，如當(dāng)發(fā)生火警時(shí)，若供水壓力不足或無(wú)水供 應(yīng)，不能迅速滅火，會(huì)造成更大的經(jīng)濟(jì)損失或人員傷亡.但是用戶用水量是經(jīng)常 變動(dòng)的，因此用水和供水之間的不平衡的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，并且集中反映在供水 的壓力上：用水多而供水少，則供水壓力低；用水少而供水多，則供水壓力大。 保持管網(wǎng)的水壓恒定供水，可使供水和用水之間保持平衡，不但提高了供水的 產(chǎn)量和質(zhì)量，也確保了供水生產(chǎn)以及電機(jī)運(yùn)行的安全可靠性。 變頻調(diào)速技術(shù)以其顯著的

2、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。利用變頻技術(shù)與自動(dòng)控制 技術(shù)相結(jié)合，在中小型供水企業(yè)實(shí)現(xiàn)恒壓供水，不僅能達(dá)到比較明顯的節(jié)能效 果，提高供水企業(yè)的效率，更能有效保證從水系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行.變頻 恒 水 壓供水系統(tǒng)集變頻技術(shù)、電氣傳動(dòng)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，方便地實(shí)現(xiàn)供水系統(tǒng)的集中管理 與監(jiān)控;同時(shí)可達(dá)到良好的節(jié)能性，提高供水效率。 變頻控制技術(shù)的進(jìn)步不僅僅是異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固、易于維護(hù)等優(yōu) 點(diǎn)，更主要的是采用變頻調(diào)速技術(shù)的異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性達(dá)到了直流電動(dòng)機(jī) 調(diào)壓調(diào)速的特性。

3、由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的介入，使得變頻器具有豐富的功能和方便 好用的特點(diǎn)，因此人們才有可能按照實(shí)際要求，自行構(gòu)成一個(gè)適用和可靠的調(diào) 速系統(tǒng)。 。所以設(shè)計(jì)基于變頻調(diào)速的恒定水壓供水系統(tǒng)，對(duì)于提高企業(yè)效率以及 人民的生活水平，同時(shí)降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 一 恒壓供水的現(xiàn)狀與發(fā)展 1.1 傳統(tǒng)供水方式 傳統(tǒng)的小區(qū)供水方式有：恒速泵加壓供水、氣壓罐供水、水塔高位水箱供 水、液力耦合器和電池滑差離合器調(diào)速的供水方式、單片機(jī)變頻調(diào)速供水系統(tǒng) 等方式，其優(yōu)、缺點(diǎn)如下1： (1) 恒速泵加壓供水方式無(wú)法對(duì)供水管網(wǎng)的壓力做出及時(shí)的反應(yīng)，水泵的 增減都依賴人工進(jìn)行手工操作，自動(dòng)化程度低，而且為保證供水，機(jī)組常

4、處于 滿負(fù)荷運(yùn)行，不但效率低、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(wú)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

5、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(kāi)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。 1.2 恒壓供水方式 目前的供水方式朝向高效節(jié)能、

6、自動(dòng)可靠的方向發(fā)展，變頻恒壓供水是在 變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展之后逐漸發(fā)展起來(lái)的，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(kāi)、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2。 變頻恒壓供水是在變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展之后逐漸發(fā)展起來(lái)的。在早期，由 于國(guó)外生產(chǎn)的變頻器的功能主要限定在頻率控制、升降速控制、正反轉(zhuǎn)控制、 起制動(dòng)控制、壓頻比控制及各種

7、保護(hù)功能。應(yīng)用在變頻恒壓供水系統(tǒng)中，變頻 器僅作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，為了滿足供水量大小需求不同時(shí)，保證管網(wǎng)壓力恒定，需 在變頻器外部提供壓力控制器和壓力傳感器，對(duì)壓力進(jìn)行閉環(huán)控制。 1.3 變頻供水系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 從查閱的資料的情況來(lái)看，國(guó)外的恒壓供水工程在設(shè)計(jì)時(shí)都采用一臺(tái)變頻 器只帶一臺(tái)水泵機(jī)組的方式，幾乎沒(méi)有用一臺(tái)變頻器拖動(dòng)多臺(tái)水泵機(jī)組運(yùn)行的 情況，因而投資成本高。隨著變頻技術(shù)的發(fā)展和變頻恒壓供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性、 可靠性以及自動(dòng)化程度高等方面的優(yōu)點(diǎn)以及顯著的節(jié)能效果被大家發(fā)現(xiàn)和認(rèn)可 后，國(guó)外許多生產(chǎn)變頻器的廠家開(kāi)始重視并推出具有恒壓供水功能的變頻器， 像日本 SAMC 公司，就推出了恒壓供水基

8、板，備有“變頻泵固定方式” ， “變頻泵 循環(huán)方式”兩種模式。9它將 PID 調(diào)節(jié)器和 PLC 可編程控制器等硬件集成在變 頻器控制基板上，通過(guò)設(shè)置指令代碼實(shí)現(xiàn) PLC 和 PID 等電控系統(tǒng)的功能，只要 搭載配套的恒壓供水單元，便可直接控制多個(gè)內(nèi)置的電磁接觸器工作，可構(gòu)成 最多 7 臺(tái)電機(jī)(泵)的供水系統(tǒng)。這類設(shè)備雖微化了電路結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)備成本， 但其輸出接口的擴(kuò)展功能缺乏靈活性，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)定性不高，與別的 監(jiān)控系統(tǒng)(如 BA 系統(tǒng))和組態(tài)軟件難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，并且限制了帶負(fù)載的容量， 因此在實(shí)際使用時(shí)其范圍將會(huì)受到限制。 目前國(guó)內(nèi)有不少公司在做變頻恒壓供水的工程，大多采用國(guó)外的變

9、頻器控 制水泵的轉(zhuǎn)速，水管管網(wǎng)壓力的閉環(huán)調(diào)節(jié)及多臺(tái)水泵的循環(huán)控制，有的采用可 編程控制器(PLC)及相應(yīng)的軟件予以實(shí)現(xiàn);有的采用單片機(jī)及相應(yīng)的軟件予以實(shí) 現(xiàn)。但在系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、穩(wěn)定性能、抗擾性能以及開(kāi)放性等多方面的綜合技 術(shù)指標(biāo)來(lái)說(shuō)，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)能達(dá)到所有用戶的要求。成都希望集團(tuán)(森蘭變頻器)也 推出恒壓供水專用變頻器(5.5kW-22kW)，無(wú)需外接 PLC 和 PID 調(diào)節(jié)器，可完成 最多 4 臺(tái)水泵的循環(huán)切換、定時(shí)起、停和定時(shí)循環(huán)。9該變頻器將壓力閉環(huán)調(diào) 節(jié)與循環(huán)邏輯控制功能集成在變頻器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，但其輸出接口限制了帶負(fù)載容 量，同時(shí)操作不方便且不具有數(shù)據(jù)通信功能，因此只適用于小容量，控制要

10、求 不高的供水場(chǎng)所。 可以看出 ，目前在國(guó)內(nèi)外變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)中，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。 變頻供水系統(tǒng)目前正在向集成化、維護(hù)操作簡(jiǎn)單化方向發(fā)展,在國(guó)內(nèi)外，專 門針對(duì)供水的變頻器集成化越來(lái)越高，很多專用供水變頻器集成了 PLC 或 PID，甚至將壓力傳感器也融入變頻組件。同時(shí)維護(hù)操作也越來(lái)越簡(jiǎn)明顯偏高， 維護(hù)成本也高于國(guó)內(nèi)產(chǎn)品。 二 變頻恒壓供水系統(tǒng)控制方案的確定 2.1

11、 控制方案的比較和確定 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8： (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(guò)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

12、和壓力反饋值的顯示 方面比較麻煩，無(wú)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(kāi)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(lái)保證系統(tǒng)的可靠性。該系統(tǒng)適

13、用于某一特定領(lǐng)域 的小容量的變頻恒壓供水中。 (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(guò) PC 機(jī)來(lái)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(wú)關(guān)。

14、通過(guò)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。 2.2 變頻恒壓供水系統(tǒng)的組成及原理圖 PLC 控制變頻恒壓供水系統(tǒng)主要有變頻器、可編程控制器、壓力變送器和 現(xiàn)場(chǎng)的水泵機(jī)組一起組成一個(gè)完整的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的控制流程圖如圖 所示： 用戶 M 壓力變送器 變頻器 PLC (含PID) 液位變送器 水池 水泵機(jī)組 管網(wǎng)壓力信號(hào) 報(bào)警信號(hào) 水池水位信號(hào) 圖 2.1 變頻恒壓供水系統(tǒng)控制流程圖 從圖中可看出，系統(tǒng)可分為：執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)檢測(cè)機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)三大部 分，具體為： (l)

15、 執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由一組水泵組成，它們用于將水供入用戶管網(wǎng)， 其中由一臺(tái)變頻泵和兩臺(tái)工頻泵構(gòu)成，變頻泵是由變頻調(diào)速器控制、可以進(jìn)行 變頻調(diào)整的水泵，用以根據(jù)用水量的變化改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以維持管網(wǎng)的水壓 恒定；工頻泵只運(yùn)行于啟、停兩種工作狀態(tài)，用以在用水量很大（變頻泵達(dá)到 工頻運(yùn)行狀態(tài)都無(wú)法滿足用水要求時(shí)）的情況下投入工作。 (2) 信號(hào)檢測(cè)機(jī)構(gòu)：在系統(tǒng)控制過(guò)程中，需要檢測(cè)的信號(hào)包括管網(wǎng)水壓信 號(hào)、水池水位信號(hào)和報(bào)警信號(hào)。管網(wǎng)水壓信號(hào)反映的是用戶管網(wǎng)的水壓值，它 是恒壓供水控制的主要反饋信號(hào)。此信號(hào)是模擬信號(hào)，讀入 PLC 時(shí)，需進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。另外為加強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，還需對(duì)供水的上限壓

16、力和下限壓力用電 接點(diǎn)壓力表進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果可以送給 PLC，作為數(shù)字量輸入；水池水位信 號(hào)反映水泵的進(jìn)水水源是否充足。信號(hào)有效時(shí)，控制系統(tǒng)要對(duì)系統(tǒng)實(shí)施保護(hù)控 制，以防止水泵空抽而損壞電機(jī)和水泵。此信號(hào)來(lái)自安裝于水池中的液位傳感 器；報(bào)警信號(hào)反映系統(tǒng)是否正常運(yùn)行，水泵電機(jī)是否過(guò)載、變頻器是否有異常， 該信號(hào)為開(kāi)關(guān)量信號(hào)。 (3) 控制機(jī)構(gòu)：供水控制系統(tǒng)一般安裝在供水控制柜中，包括供水控制器 (PLC 系統(tǒng))、變頻器和電控設(shè)備三個(gè)部分。供水控制器是整個(gè)變頻恒壓供水控 制系統(tǒng)的核心。供水控制器直接對(duì)系統(tǒng)中的壓力、液位、報(bào)警信號(hào)進(jìn)行采集， 對(duì)來(lái)自人機(jī)接口和通訊接口的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、實(shí)施控制算法，

17、得出對(duì)執(zhí)行 機(jī)構(gòu)的控制方案，通過(guò)變頻調(diào)速器和接觸器對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(即水泵機(jī)組)進(jìn)行控制； 變頻器是對(duì)水泵進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制的單元，其跟蹤供水控制器送來(lái)的控制信號(hào)改變 調(diào)速泵的運(yùn)行頻率，完成對(duì)調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速控制。 根據(jù)水泵機(jī)組中水泵被變頻器拖動(dòng)的情況不同，變頻器有兩種工作方式即 變頻循環(huán)式和變頻固定式，變頻循環(huán)式即變頻器拖動(dòng)某一臺(tái)水泵作為調(diào)速泵， 當(dāng)這臺(tái)水泵運(yùn)行在 50Hz 時(shí)，其供水量仍不能達(dá)到用水要求，需要增加水泵機(jī) 組時(shí)，系統(tǒng)先將變頻器從該水泵電機(jī)中脫出，將該泵切換為工頻的同時(shí)用變頻 去拖動(dòng)另一臺(tái)水泵電機(jī)；變頻固定式是變頻器拖動(dòng)某一臺(tái)水泵作為調(diào)速泵，當(dāng) 這臺(tái)水泵運(yùn)行在 50Hz 時(shí)，其供水量仍不能達(dá)到

18、用水要求，需要增加水泵機(jī)組 時(shí)，系統(tǒng)直接啟動(dòng)另一臺(tái)恒速水泵，變頻器不做切換，變頻器固定拖動(dòng)的水泵 在系統(tǒng)運(yùn)行前可以選擇9，本設(shè)計(jì)中采用前者。 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(guò)載、變頻器報(bào)警、電網(wǎng)過(guò)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

19、段函數(shù)，在每一個(gè)時(shí)段內(nèi)是一個(gè)常數(shù)。所以，在某個(gè)特定 時(shí)段內(nèi)，恒壓控制的目標(biāo)就是使出口總管網(wǎng)的實(shí)際供水壓力維持在設(shè)定的供水 壓力上10。變頻恒壓供水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖所示： PIDD/A變頻器 接觸 器 水泵 機(jī)組 管道 壓力變送器A/D 給定 管網(wǎng)壓力 PLC 圖 2.2 變頻恒壓供水系統(tǒng)框圖 恒壓供水系統(tǒng)通過(guò)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 420mA 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(guò) 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

20、的數(shù)字信號(hào)通過(guò) 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。 2.3 變頻恒壓供水系統(tǒng)控制流程 變頻恒壓供水系統(tǒng)控制流程如下: (l) 系統(tǒng)通電，按照接收到有效的自控系統(tǒng)啟動(dòng)信號(hào)后，首先啟動(dòng)變頻器拖 動(dòng)變頻泵 M1 工作，根據(jù)壓力變送器測(cè)得的用戶管網(wǎng)實(shí)際壓力和設(shè)定壓力的偏 差調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，控制 Ml 的轉(zhuǎn)速，當(dāng)輸出壓力達(dá)到設(shè)定值，其供水 量與用水量相平衡時(shí)，轉(zhuǎn)速才穩(wěn)定到某一定值，這期間 Ml 工作在調(diào)速運(yùn)行狀 態(tài)。 (2) 當(dāng)用水量增加水壓減小時(shí)，壓力變送器

21、反饋的水壓信號(hào)減小，偏差變 大，PLC 的輸出信號(hào)變大，變頻器的輸出頻率變大，所以水泵的轉(zhuǎn)速增大，供 水量增大，最終水泵的轉(zhuǎn)速達(dá)到另一個(gè)新的穩(wěn)定值。反之，當(dāng)用水量減少水壓 增加時(shí)，通過(guò)壓力閉環(huán)，減小水泵的轉(zhuǎn)速到另一個(gè)新的穩(wěn)定值。 (3) 當(dāng)用水量繼續(xù)增加，變頻器的輸出頻率達(dá)到上限頻率 50Hz 時(shí)，若此時(shí) 用戶管網(wǎng)的實(shí)際壓力還未達(dá)到設(shè)定壓力，并且滿足增加水泵的條件(在下節(jié)有詳 細(xì)闡述)時(shí)，在變頻循環(huán)式的控制方式下，系統(tǒng)將在 PLC 的控制下自動(dòng)投入水 泵 M2(變速運(yùn)行)，同時(shí)變頻泵 M1 做工頻運(yùn)行，系統(tǒng)恢復(fù)對(duì)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)， 直到水壓達(dá)到設(shè)定值為止。如果用水量繼續(xù)增加，滿足增加水泵的條件，

22、將繼 續(xù)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換，將另一臺(tái)工頻泵 M3 投入運(yùn)行，變頻器輸出頻率達(dá)到上限頻 率 50Hz 時(shí)，壓力仍未達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出水壓超限報(bào)警。 (4) 當(dāng)用水量下降水壓升高，變頻器的輸出頻率降至下限頻率，用戶管網(wǎng) 的實(shí)際水壓仍高于設(shè)定壓力值，并且滿足減少水泵的條件時(shí)，系統(tǒng)將工頻泵 M2 關(guān)掉，恢復(fù)對(duì)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)，使壓力重新達(dá)到設(shè)定值。當(dāng)用水量繼續(xù)下 降，并且滿足減少水泵的條件時(shí)，將繼續(xù)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換，將另一臺(tái)工頻泵 M3 關(guān)掉。 2.4 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(wèn)題，必須 從考察調(diào)節(jié)流量的方法入手。常見(jiàn)的方法有閥門控制法和轉(zhuǎn)速控制法

23、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(lái)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(lái)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(guò)關(guān)小或開(kāi)大閥門來(lái)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(guò)改變水路中的阻 力大小來(lái)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(kāi)度的改變而改變，但是揚(yáng)程特性不變。 如圖所示，設(shè)用戶所需流量 QX 為額定流量的 60%(即 QX=60%QN)。當(dāng)通 過(guò)關(guān)小閥門來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)，管阻特性將改

24、變?yōu)榍€，而揚(yáng)程特性則仍為曲線， 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。 J K O G E N C Q H 閥門關(guān)小 閥門全開(kāi) 轉(zhuǎn)速下降 穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 QEQN DA 圖 2.3 調(diào)節(jié)流量的方法與比較 (2) 恒壓控制法：即通過(guò)改變水泵的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)流量，而閥門開(kāi)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(guò)改變水泵的供水能力來(lái)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(guò)降低轉(zhuǎn)速使得 Qx=60%Qn 時(shí)， 揚(yáng)程特性仍

25、為曲線，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(jiàn)，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(lái)作為控制流量大小的參變量。就是說(shuō)，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

26、是恒壓供水所要達(dá)到的目的78。 三 控制系統(tǒng)硬件選擇 3.1 系統(tǒng)主要硬件選擇 PLC：FXos20MR（三菱） 變頻器：CIMRG7(安川) 壓力傳感器：TGK（意大利） PID 調(diào)節(jié)儀：JC33A（日本神港） 其他低壓配件選擇施耐德品牌為主 3.2 可編程控制器的特點(diǎn)(FXos20MR) 1可靠性高。由于可靠性是用戶選用的首位依據(jù)，因此，每個(gè) PLC 生產(chǎn)廠 都將可靠性作為第一指標(biāo)而加以研制，以單片機(jī)為核心，在硬件和軟件上采取 大量的抗干擾措施，使 PLC 的平均無(wú)故障時(shí)間達(dá)到 30 萬(wàn)小時(shí)以上，使用壽命更 長(zhǎng)。 2控制功能強(qiáng)。PLC 具有邏輯判斷、計(jì)數(shù)、定時(shí)、步進(jìn)、跳轉(zhuǎn)、移位、記 憶、四

27、則運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送等功能，可以實(shí)現(xiàn)順序控制、邏輯控制、位置控制和 過(guò)程控制等。 3編程方便，易于使用。PLC 采用與繼電器電路相似的梯形圖編程，比較 直觀，易懂易編，深受電氣技術(shù)人員和電工的歡迎，容易推廣應(yīng)用。PLC 可取 代原繼電器控制系統(tǒng)，有利于對(duì)老設(shè)備的技術(shù)改造。 4使用于惡劣的工業(yè)環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)。 5具有各種接口，與外部設(shè)備連接非常方便。 6采用積木式結(jié)構(gòu)或模塊式結(jié)構(gòu)，具有較大的靈活性和可擴(kuò)展性，擴(kuò)展靈 活方便。 7維修方便。PLC 上有 I/O 指示燈（LED） ，哪個(gè) I/O 元件有故障，一目了 然。 8可根據(jù)生產(chǎn)工藝要求或運(yùn)行情況，隨時(shí)對(duì)程序進(jìn)行在線修改，不用更改 硬接線，靈活

28、性大，適應(yīng)性強(qiáng)。 3.3 變頻器的原理與特性(CIMRG7) 變頻器的功能是將頻率固定的(通常為 50Hz)的交流電變換成頻率連續(xù)可調(diào) 的三相交流電源。變頻器的輸入端接至頻率固定的三相交流電，輸出端輸出的 是頻率在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的三相交流電。 變頻器主要分為間接變頻和直接變頻兩大類，而間接變頻又根據(jù)中間直流 環(huán)節(jié)的主要儲(chǔ)能元件的不同可分為電壓型和電流型。電壓型變頻器主回路由相 控整流器，中間直流環(huán)節(jié)和逆變器三個(gè)部分組成。 相控整流器將交流電壓整流為可控的直流電壓，經(jīng)濾波由電容 Cd 輸出直流 電壓 Vd,逆變器將直流 Ud 變換成頻率可調(diào)的交流電源供給電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速。 由于中間直流環(huán)節(jié)是

29、 Cd 低阻抗輸出相當(dāng)于是恒壓源，故稱電壓型。 電流型交一直一交變頻器與電壓型變頻器的差別僅在于中間直流環(huán)節(jié)中的 儲(chǔ)能元件用的是電感而不是電容。由于中間直流環(huán)節(jié)是高阻抗輸出相當(dāng)于電流 源，故稱電流型。 當(dāng)在實(shí)際利用變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的過(guò)程中，當(dāng)頻率 f 下降時(shí)，定子繞組 的反電動(dòng)勢(shì) E 有所下降，定子電流增大，但是轉(zhuǎn)子側(cè)的負(fù)載并未增加，故轉(zhuǎn)子 段電流不變，根據(jù)電流平衡方程可知，勵(lì)磁電流比增大，因而磁通 m 增大。 m 增加將導(dǎo)致鐵芯的飽和，進(jìn)而引起勵(lì)磁電流波形的畸變，這是不希望的結(jié)果， 因此希望 m 可以保持基本不變。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，只要在變頻過(guò)程中使變頻器 輸出電壓 Ul/f=const，則

30、磁通 m 可保持基本不變。因此變頻的同時(shí)也要變壓， 常用 VVVF 表示。怎樣實(shí)現(xiàn) VVVF 是變頻器必須解決的重要課題之一。 VVVF 實(shí)施的基本方法包括:脈幅調(diào)制(PAM)和脈寬調(diào)制(PWM)。 (1)脈幅調(diào)制(PAM) 實(shí)現(xiàn)方法就是調(diào)節(jié)頻率的同時(shí)，也改變直流電壓的振幅值。PAM 需要同時(shí) 調(diào)節(jié)兩個(gè)部分:整流部分和逆變部分，兩者之間還必須滿足一定的關(guān)系，故控制 電路比較復(fù)雜，因此比較少用。 (2)脈寬調(diào)制(PWM) 實(shí)現(xiàn)方法就是在每半個(gè)周期內(nèi)，把輸出電壓的波形分割成若干個(gè)脈沖波， 每個(gè)脈沖的寬度為 t1，每個(gè)脈沖間的間隔寬度為 t2，則脈沖的占空比 =tl/(t2+tl)。這時(shí)電壓的平均值

31、和占空比成正比，所以在調(diào)節(jié)頻率時(shí)，不改 變直流電壓的幅值，而是改變輸出電壓脈沖的占空比，同樣可以實(shí)現(xiàn)變頻也變 壓的效果。PWM 只需控制逆變電路便可實(shí)現(xiàn)，與 PAM 相比控制電路簡(jiǎn)化了許多， 因此在變頻調(diào)速中比較常用。 異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由定子主磁通和轉(zhuǎn)子電流相互作用產(chǎn)生。異步電 動(dòng)機(jī)的定子主磁通是以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)實(shí)際是三個(gè)交變磁場(chǎng)合成的 結(jié)果。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速 0 n =60f/p，其中 f 是電流頻率，P 是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì) 數(shù)。產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流的必要條件是轉(zhuǎn)子繞組切割定子磁場(chǎng)的磁力線。因此轉(zhuǎn)子的 轉(zhuǎn)速 1 n 必須低于定子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速 0 n (即所謂的“異步， )。兩者之間的差異

32、可 由轉(zhuǎn)差率表示，轉(zhuǎn)差率 s=( 0 n - 1 n )/ 0 n 根據(jù) 0 n =60f/p 可知，當(dāng)頻率 f 連續(xù)可調(diào) 時(shí)，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速 0 n 也連續(xù)可調(diào)，而異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 1 n ，總是比同步 轉(zhuǎn)速略低一點(diǎn)，所以當(dāng) 0 n 連續(xù)可調(diào)時(shí)， 1 n 也是連續(xù)可調(diào)。 我們采用的變頻器是安川（YASKAWA）公司的 CIMRG7 異步電動(dòng)機(jī)變頻器， 簡(jiǎn)稱 CIMRG7。 CIMRG7 是一種用于三相異步電動(dòng)機(jī)的變頻器，由 200 V 至 400 V 三相電源供電，功率范圍 0.3kW 至 300 kW。CIMRG7 設(shè)計(jì)用于工業(yè)或商用建 筑中的加熱、通風(fēng)以及空氣調(diào)節(jié) (HVAC) 方面

33、的現(xiàn)代化應(yīng)用場(chǎng)合。CIMRG7 通過(guò) 對(duì)能耗進(jìn)行優(yōu)化可以降低運(yùn)行成本，同時(shí)提高了用戶的舒適程度。大量的集成 化選件可讓它與電氣設(shè)備和復(fù)雜的控制系統(tǒng)進(jìn)行適配和集成。變頻器在最初設(shè) 計(jì)中就已經(jīng)考慮了電磁兼容性的要求。 CIMRG7 的保護(hù)功能有: 使用 PTC 熱傳感器的電機(jī)和風(fēng)扇熱保護(hù) 連續(xù)運(yùn)行中防過(guò)載和過(guò)電流的保護(hù) 通過(guò)頻率跳躍功能進(jìn)行的對(duì)設(shè)備的機(jī)械保護(hù) 通過(guò)多重故障狀態(tài)管理和可配置警報(bào)進(jìn)行的保護(hù) 圖 3.1 變頻器輸入輸出接線圖 變頻器在接線時(shí)，必須接地。動(dòng)力電纜和設(shè)備中的弱電信號(hào)（如 PLC 信號(hào) 等）電路要保持分隔，以免干擾。 變頻器的接線方式如上圖所示 輸入方面，主電路的電源端子 L1

34、、L2、L3 通過(guò)線路帶漏電保護(hù)的斷路器連 接至 380V 的三相交流電源。對(duì)于壓力信號(hào)，則通過(guò) AI1 或 AI2 口輸入。對(duì)所有 位于變頻器附近的或連接在同一電路上的專門電路如繼電器、接觸器、電磁閥、 熒光燈等均應(yīng)安裝干擾抑制器。 輸出方面，變頻器的輸出端子（U，V，W）按正確的相序連接至交流接觸器 的輸入電源端子上。如果電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不對(duì)，則說(shuō)明連接相序有錯(cuò)，則改變 U、V、W 中的任意兩相的接線。AO1 可接電動(dòng)機(jī)頻率輸出。 在本系統(tǒng)中的應(yīng)用： 本系統(tǒng)中主要應(yīng)用其進(jìn)行變頻調(diào)速，主要是根據(jù) PID 調(diào)節(jié)儀計(jì)算后的輸出 值作為輸入來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)中對(duì)變頻器的一些參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，通過(guò) 設(shè)

35、定的參數(shù)完成一些功能。有頻率的上限和下限及其電機(jī)的參數(shù)設(shè)定，加減速 的時(shí)間和外部端子的的功能等。具體的改動(dòng)的參數(shù)如下，其它的參數(shù)以出廠值 為準(zhǔn)： 參數(shù)名稱 出 廠值 設(shè) 定值 c1-10 加減速時(shí)間的設(shè)定單位 130 c1-11 加減速時(shí)間的切換頻率 030 d2-01 頻率指令上限值 100100 d2-02 頻率指令下限值 050 E1-01 輸入電壓設(shè)定 200380 E1-03 選擇 V/F 曲線 F5 E1-04 最高輸出頻率 6050 E1-05 最大電壓 200380 E1-06 基頻 6050 E2-01 電機(jī)額定電流 1.9202 H2-01 選擇端子 P1 的功能 10 H

36、2-02 選擇端子 P2 的功能 2E H4-05 多功能模擬量輸出 2 端子 FM 增 益 0.50.8 3.4 PID 調(diào)節(jié)原理 僅用 P 動(dòng)作控制，不能完全消除偏差。為了消除殘留偏差，一般采用增加 I 動(dòng)作的 P+I 控制。用 PI 控制時(shí)，能消除由改變目標(biāo)值和經(jīng)常的外來(lái)擾動(dòng)等 引起的偏差。但是，I 動(dòng)作過(guò)強(qiáng)時(shí)，對(duì)快速變化偏差響應(yīng)遲緩。對(duì)有積分元件 的負(fù)載系統(tǒng)可以單獨(dú)使用 P 動(dòng)作控制。 對(duì)于 PD 控制，發(fā)生偏差時(shí)，很快產(chǎn)生比單獨(dú) D 動(dòng)作還要大的操作量，以此 抑制偏差的增加。偏差小時(shí)，P 動(dòng)作的作用減小。控制對(duì)象含有積分元件的負(fù) 載場(chǎng)合，僅 P 動(dòng)作控制，有時(shí)由于此積分元件的作用，系

37、統(tǒng)發(fā)生振蕩。在該場(chǎng) 合，為使 P 動(dòng)作的振蕩衰減和系統(tǒng)穩(wěn)定，可用 PD 控制。換言之，該種控制方式 適用于過(guò)程本身沒(méi)有制動(dòng)作用的負(fù)載。 利用 I 動(dòng)作消除偏差作用和用 D 動(dòng)作抑制振蕩作用。在結(jié)合 P 動(dòng)作就構(gòu)成 了 PID 控制，本系統(tǒng)就是采用了這種方式。采用 PID 控制較其它組合控制效果 要好，基本上能獲得無(wú)偏差、精度高和系統(tǒng)穩(wěn)定的控制過(guò)程。這種控制方式用 于從產(chǎn)生偏差到出現(xiàn)響應(yīng)需要一定時(shí)間的負(fù)載系統(tǒng)（即實(shí)時(shí)性要求不高，工業(yè) 上的過(guò)程控制系統(tǒng)一般都是此類系統(tǒng)，本系統(tǒng)也比較適合 PID 調(diào)節(jié)）效果比較 好。 PID 調(diào)節(jié)器的動(dòng)作規(guī)律是 0 1 t cd i de UK eedtT Tdt

38、或 0 11 t d i de UeedtT Tdt 式中 c K ：調(diào)節(jié)器的比例系數(shù) i T ：調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間 d T ：調(diào)節(jié)器的微分時(shí)間 ：比例帶，它是慣用增益的倒數(shù) e : 調(diào)節(jié)器的偏差信號(hào) U ：輸出 PID 調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)是 11 ( )1 cd i G sT s Ts 不難看出，由上式表示的調(diào)節(jié)器動(dòng)作規(guī)律在物理上是不能實(shí)現(xiàn)的。工業(yè)上 實(shí)際采用的 PID 調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)一般為 1 1 ( ) 1 1 d i cc d iid T s T s G sK T s K T sK 其中 c K c FK ； i T i FT ； d d T T F 式中帶的量是調(diào)節(jié)器參數(shù)的實(shí)際值，不帶

39、的為參數(shù)的刻度值。F 成為相 互干擾系數(shù)： i K 為積分增益； d K 為微分增益。 四 軟件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的程序開(kāi)發(fā)主要是 PLC 的程序開(kāi)發(fā)，我們采用的是根據(jù)系統(tǒng)的控制 流程和控制目標(biāo)，在計(jì)算機(jī)上先編輯好 PLC 軟件，然后傳給 PLC 的方法，所用 軟件是 FX-OM20 版本。這是整個(gè)供水系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)，系統(tǒng)的重要功能實(shí) 現(xiàn)和順序控制都依靠它，它的開(kāi)發(fā)好壞直接影響對(duì)了整個(gè)控制系統(tǒng)的質(zhì)量好壞 和功能實(shí)現(xiàn)，下面就詳細(xì)敘述。 4.1 PLC 程序 可編程控制器是按照用戶的要求編寫(xiě)程序來(lái)進(jìn)行工作的。程序的表達(dá)方式 基本有四種：梯形圖、指令表、邏輯功能圖和高級(jí)語(yǔ)言。絕大多數(shù) PLC 是使用

40、梯形圖和指令表編程。梯形圖是一種圖形語(yǔ)言，它沿用了傳統(tǒng)的繼電接觸器控 制中的觸點(diǎn)、線圈、串并聯(lián)等術(shù)語(yǔ)和圖形符號(hào)，而且加入了許多功能強(qiáng)而又使 用靈活的指令，將微機(jī)的特點(diǎn)結(jié)合進(jìn)去，使得編程容易。梯形圖比較形象、直 觀，對(duì)于熟悉繼電接觸器控制系統(tǒng)的人來(lái)說(shuō)，也容易接受，世界上的各生產(chǎn)廠 家都把梯形圖作為第一用戶編程語(yǔ)言。本系統(tǒng)所使用的方法就是將控制任務(wù)用 梯形圖編程實(shí)現(xiàn)，離線灌入 PLC，攜帶至現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)其現(xiàn)場(chǎng)功能，下面我們開(kāi)始 介紹梯形圖編程的基本步驟和概念。 4.2 基本步驟 編寫(xiě)程序可分為幾個(gè)基本步驟： 首先列出所有 I/O 設(shè)備和分配給他們的 I/O 點(diǎn)的目錄，并且寫(xiě)好分配給每 一個(gè) I/O 設(shè)

41、備 I/O 位的表格。 確定工作位用什么字，寫(xiě)出使用它們時(shí)能分配它們的表格。 準(zhǔn)備一張 TC 編號(hào)和跳轉(zhuǎn)編號(hào)的表格。一張 TC 號(hào)程序中僅能定義一次；跳 轉(zhuǎn)號(hào) 0199 在每個(gè)程序也只能使用一次。 畫(huà)梯形圖。 將程序輸入到 CPU 單元。 檢查程序有無(wú)語(yǔ)法錯(cuò)誤并更正錯(cuò)誤。 運(yùn)行改程序以檢查是否存在運(yùn)行錯(cuò)誤并更正錯(cuò)誤。 當(dāng)整個(gè)控制系統(tǒng)安裝好并準(zhǔn)備使用時(shí)，運(yùn)行該程序并按要求仔細(xì)調(diào)試。 4.3 程序中使用的繼電器 電控系統(tǒng)的邏輯功能實(shí)際上就是接收各種輸入信號(hào)并經(jīng)過(guò)處理后發(fā)出相應(yīng) 的輸出信號(hào)。本系統(tǒng)經(jīng)總體規(guī)劃后，在程序中使用了如下一些繼電器。 1、輸入輸出繼電器 輸入輸出繼電器區(qū)是 PLC 與外部設(shè)備

42、進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的窗口，它通過(guò)按鈕、 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、傳感器等輸入裝置，將指令送給 PLC，經(jīng)內(nèi)部處理后，把程序的控 制結(jié)果輸出到繼電器、電磁線圈、顯示器、接觸器等。輸入繼電器的識(shí)別符號(hào) 為 X，輸出為 Y。下面是本系統(tǒng)中的具體設(shè)置： 名稱 編程地址 變頻器零速信號(hào) X00 頻率到達(dá)信號(hào) X01 手動(dòng)/自動(dòng) X02 自動(dòng)啟動(dòng) X03 自動(dòng)停止 X04 1#泵變頻運(yùn)行 X05 2#泵變頻運(yùn)行 Y06 故障信號(hào)輸入 Y07 2定時(shí)器區(qū) 定時(shí)器由到時(shí)位區(qū)、定時(shí)器現(xiàn)在值區(qū)、定時(shí)器設(shè)定值區(qū)（可以為恒值或是 任意的存儲(chǔ)器上）三部分組成。當(dāng)定時(shí)器現(xiàn)在值到達(dá)設(shè)定值時(shí)，定時(shí)器到時(shí)位 區(qū) ON。它具有一下特點(diǎn)： 定時(shí)器現(xiàn)在

43、值區(qū)在 PLC 電源 OFF 時(shí)或停止 RUN 時(shí)清 0； 定時(shí)器輸入接點(diǎn) OFF 時(shí)，現(xiàn)在值置零，定時(shí)器接點(diǎn)也 OFF； 可以向定時(shí)器現(xiàn)在值區(qū)、定時(shí)器設(shè)定值區(qū)預(yù)置數(shù)據(jù)； 定時(shí)器精度：2 掃描時(shí)間1 掃描時(shí)間。 4.4 程序流程 本程序是按照 PLC 應(yīng)用的步驟開(kāi)發(fā)完成的。程序控制的目的是實(shí)現(xiàn)整個(gè)供 水系統(tǒng)的恒壓運(yùn)行，因此必須控制 2 臺(tái)水泵的順序投入與切除，使得供水量變 化與用戶用水量變化基本同步，以此保證水網(wǎng)壓力恒定，同時(shí)要保證系統(tǒng)的安 全性和可靠性。具體原理前面己經(jīng)介紹的很詳細(xì)。 程序流程基本上按照下圖系統(tǒng)工作流程圖設(shè)計(jì)。 開(kāi)始 變頻器故障？ 泵增開(kāi)模塊 超壓模塊欠壓模塊 故障處理模塊 輸出模塊 工頻恒壓模塊 PLC 程序流程圖 程序開(kāi)始后，先初始化，給數(shù)據(jù)寄存器賦停機(jī)（開(kāi)機(jī)）延遲時(shí)間值、管網(wǎng) 水壓。檢查變頻器狀態(tài)，運(yùn)行方式，否則進(jìn)入全自動(dòng)變頻恒壓控制方式。程序 沿著泵增開(kāi)模塊、超壓模塊、欠壓模塊、故障處理模塊和輸出模塊依次掃描。 應(yīng)該說(shuō)明的是 P