雙恒壓無(wú)塔供水控制系統(tǒng)

1、攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要雙恒壓無(wú)塔供水控制系統(tǒng)攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要 一般三相變頻器的整流電路由三相全波整流橋組成。直流中間電路的儲(chǔ)能元件在整電路是電壓源時(shí)是大容量的電解電容，在整流電路是電流源時(shí)是大容量的電感。為了電動(dòng)機(jī)制動(dòng)的需要，中間電路中有時(shí)還包括制動(dòng)電阻及一些輔助電路。逆變電路最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式是利用6個(gè)半導(dǎo)體主開(kāi)關(guān)器件組成的三橋式逆變電路。有規(guī)律的控制逆變器中主開(kāi)關(guān)的通與斷，可以得到任意頻率的三相交流輸出?，F(xiàn)代變頻器控制電路的核心器件是微型計(jì)算機(jī)，全數(shù)字化控制為變頻器的優(yōu)良性能提供了硬件保障 。圖3-2和圖3-3為變頻器主電路基本結(jié)構(gòu)示意圖。電壓型變頻器電流型變

2、頻器變頻器的分類(lèi)和工作原理非智能控制方式在交流變頻器中使用的有直接轉(zhuǎn)矩控制、V/f協(xié)調(diào)控制、矢量控制、轉(zhuǎn)差頻率控制等。 (1)V/f控制 V/f控制是為了獲得所需的轉(zhuǎn)矩-速度特性，基于電源的變化頻率控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的同時(shí)，又要保證電動(dòng)機(jī)的磁通不變的思想而提出的，通用型變頻器基本上都采用這種控制方式。V/f控制逆變器結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，但逆變器采用開(kāi)環(huán)控制方法，不能達(dá)到更高的控制性能。而且，在低頻時(shí)，轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償將進(jìn)行改變低頻轉(zhuǎn)矩特性。 (2)轉(zhuǎn)差頻率控制 轉(zhuǎn)差頻率控制是一種直接控制轉(zhuǎn)矩控制模式，它是根據(jù)V/f控制，據(jù)了解實(shí)際速度與電源頻率感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，基于轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)輸出頻率的想的變頻器，可使電動(dòng)機(jī)與相應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩

3、。安裝速度傳感器是控制系統(tǒng)的控制方式，有時(shí)與電流反饋和控制頻率和電流，因此，這是一個(gè)閉環(huán)控制方式，可以使逆變器有很好的穩(wěn)定性和快速減速和響應(yīng)特性的負(fù)載變化。(3)矢量控制 矢量控制是通過(guò)電路的大小來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的定子電流矢量坐標(biāo)和相位，為了實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)在D軸和轉(zhuǎn)矩電流的勵(lì)磁電流分別控制，然后實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。通過(guò)控制序列和功能的每個(gè)向量的時(shí)間和零矢量，可以形成多種PWM波，實(shí)現(xiàn)各種控制。如形成了最小數(shù)量的PWM波減少開(kāi)關(guān)損耗。在實(shí)際應(yīng)用的矢量變頻器控制方式主要是基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式和無(wú)速度傳感器矢量控制方法兩種。(4)直接轉(zhuǎn)矩控制 直接轉(zhuǎn)矩控制采用空間矢量坐標(biāo)的概念，分析定子坐標(biāo)

4、系下的數(shù)學(xué)模型，控制交流電機(jī)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，通過(guò)檢測(cè)定子電阻實(shí)現(xiàn)的目的，因此觀測(cè)定子磁鏈定向消除復(fù)雜的轉(zhuǎn)換，如矢量控制計(jì)算，直觀、簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，計(jì)算速度和精度都比矢量控制方式。即使條件下的開(kāi)環(huán)，可以輸出額定轉(zhuǎn)矩的100%，阻力更有負(fù)載平衡功能。(5)最優(yōu)控制 最優(yōu)控制在實(shí)際應(yīng)用需求的不同而異，可以根據(jù)最優(yōu)控制理論在一定的控制要求個(gè)別參數(shù)優(yōu)化。在高壓變頻器控制應(yīng)用程序，例如，是一個(gè)成功的時(shí)間采用分段控制和相位平移控制兩種策略，以實(shí)現(xiàn)一定條件下的電壓最優(yōu)波形。變頻器的操作方法和使用 和PLC一樣，變頻器是一種可編程的電氣設(shè)備。在前面的逆變器連接到電路的工作，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的通用變頻器的逆變器函數(shù)代碼

5、修改。函數(shù)的代碼通常有數(shù)十甚至數(shù)百個(gè)，涉及港口指定的操作，頻率變化范圍的速度和轉(zhuǎn)矩控制、系統(tǒng)保護(hù)等各方面。函數(shù)代碼根據(jù)默認(rèn)值存儲(chǔ)在工廠。修訂是為了使換能器的性能和實(shí)際的工作任務(wù)更加匹配。變頻器接口與外界交換信息很多，除了主電路的輸入和輸出終端，控制電路也有許多輸入和輸出終端、通信接口和一個(gè)操作面板，否則函數(shù)代碼修正是通常的解決操作面板。變頻器的輸出頻率控制有以下幾種方式：操作面板控制模式。這是在操作面板按鈕手動(dòng)設(shè)置輸出頻率的一種操作模式。具體操作有兩種方法：一個(gè)由面板在頻率向上或向下的按鈕來(lái)調(diào)節(jié)輸出頻率，另一個(gè)方法是通過(guò)直接數(shù)字控制設(shè)置頻率輸出頻率。外輸入端子數(shù)字量頻率選擇操作方式。常設(shè)有多級(jí)

6、變頻器選擇函數(shù)。段落頻率值通過(guò)設(shè)置函數(shù)代碼，選擇頻率通過(guò)外部端子。變頻器通常有一些控制在控制終端。這些終端連接組合通過(guò)轉(zhuǎn)換設(shè)備，如PLC控制的實(shí)現(xiàn)。外輸入端子模擬量頻率選擇操作方式。方便模擬電流或電壓調(diào)節(jié)器和輸出鏈接，控制器，逆變器也有模擬輸入到最后，當(dāng)在輸入電流和電壓輸入端口的電流或電壓變化在一定范圍內(nèi)是平穩(wěn)，變頻器輸出頻率在一定范圍內(nèi)的連續(xù)變化。通信數(shù)字量操作方式。為了方便與網(wǎng)絡(luò)接口，變頻器一般都設(shè)有網(wǎng)絡(luò)接口，都可以通過(guò)通信方式接收頻率控制指令，不少變頻器生產(chǎn)廠家還為自己的變頻器與PLC 通信設(shè)計(jì)了專(zhuān)用的協(xié)議。變頻器的選型變頻器的控制方式控制方式是決定變頻器使用性能的關(guān)鍵所在。目前市場(chǎng)上低

7、壓通用變頻器品牌很多，包括歐洲、美國(guó)、日本和國(guó)內(nèi)共計(jì)大約50種。當(dāng)選擇逆變器不認(rèn)為等級(jí)越高越好，事實(shí)上只要根據(jù)負(fù)載特性，滿足使用要求，可以做量使用經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。下表中參數(shù)供選用時(shí)參考。如下表3-1所示。變頻器容量的選擇變頻器的容量直接關(guān)系到變頻調(diào)速系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，因此，合理的容量將保證最優(yōu)的投資。變頻器的容量選擇在實(shí)際操作中存在很多誤區(qū)，這里給出了三種基本的容量選擇方法，它們之間互為補(bǔ)充。故選擇U/f=C控制。從電流的角度：大多數(shù)的變頻器容量從3個(gè)角度額定電流、額定功率的電機(jī)和可用容量。在這兩個(gè),逆變器制造商從家里或公司標(biāo)準(zhǔn)馬達(dá)是給定的,或逆變器輸出電壓和減少,很難準(zhǔn)確地表達(dá)了逆變器容量。變頻器

8、的控制方式控制方式U/f=C控制電壓空間矢量控制矢量控制直接轉(zhuǎn)矩控制反饋裝置不帶PG帶PG或PID調(diào)節(jié)器不要不帶PG帶PG或編碼器速比I150%200%靜態(tài)速度精度/%（0.20.3）（0.20.3）0.20.20.020.2適用場(chǎng)合一般泵類(lèi)、風(fēng)機(jī)等較高精度控制,調(diào)速 一般工業(yè)上的調(diào)速或控制所有調(diào)速或控制轉(zhuǎn)矩控制、高精傳動(dòng)、伺服拖動(dòng)起重負(fù)載、負(fù)荷起動(dòng)轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，恒轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大負(fù)載選擇變頻器，只有額定電流的逆變器是一種反映半導(dǎo)體設(shè)備負(fù)載能力的關(guān)鍵。負(fù)載電流不得超過(guò)額定電流的逆變器是選擇的基本原則，變頻器容量。需要確認(rèn)你的逆變器容量在著重指出，應(yīng)該仔細(xì)了解工藝狀態(tài)設(shè)備和電機(jī)參數(shù)，如額定電流的電動(dòng)潛

9、油泵、繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)比普通鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)額定電流，傳送帶電機(jī)不僅是額定電流的冶金工業(yè)常用的更多，它允許短時(shí)間工作在同一時(shí)間堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)和輥傳動(dòng)是主要狀態(tài)。應(yīng)保證在無(wú)故障狀態(tài)下負(fù)載總電流均不允許超過(guò)變頻器的額定電流。 2、從效率的角度：產(chǎn)品的變頻器和電動(dòng)機(jī)效率是系統(tǒng)效率的兩個(gè)方面，只有兩個(gè)是在一個(gè)更高的效率在工作，那么系統(tǒng)效率更高。當(dāng)選擇逆變器功率，要注意以下幾點(diǎn)：最適合的是電動(dòng)機(jī)功率值與變頻器功率值相當(dāng)時(shí)，有利于變頻器在高效率值下運(yùn)轉(zhuǎn)。變頻器的額定功率和電機(jī)功率等級(jí)不同時(shí)，轉(zhuǎn)換器有權(quán)盡可能接近電機(jī)的功率,但應(yīng)略大于電機(jī)的功率。當(dāng)電動(dòng)機(jī)是一個(gè)制動(dòng)工作、頻繁起動(dòng)或重載起動(dòng)的工作和更頻繁的，

10、可以選擇大級(jí)別的頻率轉(zhuǎn)換器，使用變頻器，安全運(yùn)行很長(zhǎng)一段時(shí)間。經(jīng)測(cè)試，有實(shí)權(quán)盈余，可以考慮選擇功率小于電動(dòng)機(jī)電源轉(zhuǎn)換器，但必須注意瞬態(tài)峰值電流將引起過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作嗎。當(dāng)逆變器和電動(dòng)機(jī)功率是不一樣的，他們必須調(diào)整節(jié)能項(xiàng)目設(shè)置，并達(dá)到較高的節(jié)能效果。3、從功率計(jì)算的角度：為連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的變頻器還必須滿足以下三個(gè)計(jì)算公式：(1)負(fù)載輸出滿足：PcnPm (3.1)(2)電動(dòng)機(jī)的容量滿足：Pcn3KUeIe cos10-3 (3.2) (3)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載電流滿足：IKIe(3.3)式中Pcn為變頻器的容量（單位kW），PM-負(fù)載要求的電動(dòng)機(jī)軸的輸出功率（單位kW），Ue為電動(dòng)機(jī)的額定電壓（單位V），Ie為

11、電動(dòng)機(jī)的額定電流（單位A），為電動(dòng)機(jī)的效率（通常約為085），cos為電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)（通常約為075），k是電流的波形補(bǔ)償系數(shù)(由于變頻器的輸出波形并不是完全的正弦波，而含有高次諧波的成分，其電流應(yīng)有所增加，通常K約為1.051.1)。將本系統(tǒng)參數(shù)帶入求得所取變頻器的容量最低為88KW故取100KW，額定電流139.26A，故取150A。 根據(jù)計(jì)算所得的所需參數(shù)可以選取西門(mén)子MicroMaster430（風(fēng)機(jī)水泵專(zhuān)業(yè)）變頻器，具體的可以選擇MM430-110K型號(hào)的變頻器，他配接電機(jī)的容量是110kw，額定電流為205A滿足使用需求，可以選擇。壓力傳感器在智能系統(tǒng)中檢測(cè)是非常重要的一部分，它

12、將檢測(cè)到控制量反饋給系統(tǒng)，才能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，給系統(tǒng)所用的檢測(cè)的是水壓，這個(gè)系統(tǒng)中選用壓力傳感器，它的作用是通過(guò)安裝在出水管網(wǎng)上的壓力傳感器，壓力傳感器采用CY-YZ-1001型絕對(duì)傳感器。該傳感器采用硅壓阻效應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量的力-電轉(zhuǎn)換。傳感器由敏感芯體和信號(hào)調(diào)理電路組成，當(dāng)壓力作用于傳感器、敏感核心硅片在身體的惠斯通電橋的輸出電壓變化，信號(hào)處理電路輸出的電壓信號(hào)放大處理、溫度補(bǔ)償和非線性補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，使傳感器的電性能滿足技術(shù)指標(biāo)的要求。傳感器的量程為02.5MPa，工作溫度為560，輸出電壓為05V，作為本系統(tǒng)的反饋信號(hào)供給PLC。攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 PID控制PID控制PI

13、D控制原理PID控制方式是最廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)控制一種類(lèi)型的反饋控制。它通過(guò)控制量的傳感器等檢測(cè)控制對(duì)象(反饋)，與目標(biāo)價(jià)值(如溫度、流量、壓力設(shè)置點(diǎn))。如果有偏差，通過(guò)這個(gè)函數(shù)的控制作用偏差為零。也就是使反饋量是符合目標(biāo)的一般控制方法。適用于溫度控制、壓力控制、流量控制等過(guò)程量的控制。PID控制原理簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，PID控制器各校正環(huán)節(jié)的作用是這樣的：（1）比例環(huán)節(jié)：即時(shí)成比例地反應(yīng)控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)e(t)，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用以減小誤差。（2）積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無(wú)差度，積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù)Ti，Ti越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)。（3）微分環(huán)節(jié)：

14、可以反應(yīng)方向的偏差信號(hào)(變化率)之前，在偏差信號(hào)的值變得太大，在介紹系統(tǒng)的一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減少調(diào)節(jié)時(shí)間。PID調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)是：當(dāng)該公式只包含第一項(xiàng)，被稱(chēng)為比例(P)。只包含一個(gè)第二稱(chēng)為積分(I)；但只包含第三個(gè)純微分(D)函數(shù)沒(méi)有使用，因?yàn)樗豢赡?，接近設(shè)定值，控制變量的影響只包含第一和第二項(xiàng)是；只包含第一、三是PD作用；同時(shí)包含所有三個(gè)是PID功能。只使用P電動(dòng)機(jī)控制,不能完全消除偏差。為了消除殘余偏差，常用來(lái)增加我的PI控制。當(dāng)使用PI控制，它可以消除通過(guò)改變目標(biāo)和當(dāng)前外部干擾引起的如偏差。但是，當(dāng)我動(dòng)作也慢響應(yīng)快速變化的偏差。有積分組件的負(fù)載系統(tǒng)P電動(dòng)

15、機(jī)控制可以獨(dú)立使用。對(duì)PID控制，偏差發(fā)生,迅速產(chǎn)生大量的操作比一個(gè)單獨(dú)的D行動(dòng)，為了抑制偏差的增加?？刂茖?duì)象包含負(fù)載情況不可或缺的組成部分，只有P行動(dòng)控制，有時(shí)由于行動(dòng)的整體組件，系統(tǒng)振蕩。在這種情況下，為了使振動(dòng)衰減和P操作系統(tǒng)穩(wěn)定性，可用PD控制。換句話說(shuō)，這種控制方式適用于過(guò)程本身沒(méi)有制動(dòng)功能的負(fù)荷。用行動(dòng)來(lái)消除偏差函數(shù)和我D行動(dòng)來(lái)抑制振動(dòng)，結(jié)合P行動(dòng)構(gòu)成了PID控制，該系統(tǒng)是采用這種方式。采用PID控制效果優(yōu)于其他組合控制，基本上可以得到?jīng)]有偏差、精度高和穩(wěn)定性的控制過(guò)程的系統(tǒng)。從這個(gè)控制方法用于產(chǎn)生偏差出現(xiàn)需要時(shí)間反應(yīng)系統(tǒng)負(fù)載(即實(shí)時(shí)要求不高，工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)一般都是這樣的一個(gè)系統(tǒng)

16、，該系統(tǒng)適用于PID)效果較好。PID控制器的選取PID控制器的性能和處理速度只與所采用的CPU的性能有關(guān)。對(duì)于任意給定的CPU，控制器的數(shù)量和每個(gè)控制器被調(diào)用的頻率是相互矛盾的?？刂骗h(huán)執(zhí)行的速度，也即在每個(gè)時(shí)間單元內(nèi)操作值必須被更新的頻率決定了可以安裝的控制器的數(shù)量。對(duì)要控制的過(guò)程類(lèi)型沒(méi)有限制，遲延系統(tǒng)（溫度、液位等）和快速系統(tǒng)（流量、電機(jī)轉(zhuǎn)速等）都可以作為被控對(duì)象。過(guò)程分析時(shí)應(yīng)注意：靜態(tài)性能的控制過(guò)程(率)和動(dòng)態(tài)性能,時(shí)間延遲和死區(qū)和復(fù)位時(shí)間)控制器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)過(guò)程的指責(zé)和靜態(tài)(率)和維度的動(dòng)態(tài)參數(shù)(積分和微分)選擇有很大的影響。準(zhǔn)確理解的類(lèi)型和特性控制過(guò)程的數(shù)據(jù)是非常必要的。控制器選取時(shí)

17、應(yīng)注意：過(guò)程控制特點(diǎn)的環(huán)的指責(zé)或者是由機(jī)械控制的物理性質(zhì),可以改變?cè)O(shè)計(jì)的程度不是很大。只有選擇最適合控制對(duì)象的控制器，使其適應(yīng)過(guò)程的響應(yīng)時(shí)間，可以獲得高質(zhì)量的控制。在恒壓供水中常見(jiàn)的PID控制器的控制形式主要有兩種：(1)硬件型：即通用PID控制器，在使用時(shí)只需要進(jìn)行線路的連接和PID參數(shù)及日標(biāo)值的設(shè)定。(2)軟件型：使用離散形式的PID控制算法在可編程序控制器(或單片機(jī))上做PID控制器根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，本次使用軟件型，PID調(diào)節(jié)器內(nèi)置于變頻器中。電氣系統(tǒng)控制原理圖基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)主電路圖如圖4-2所示。M1、M2、M3分別是三臺(tái)電機(jī)，它們分別帶動(dòng)水泵1#、2#、3#；接觸器KM1

18、、KM3、KM5分別控制M1、M2、M3的工頻運(yùn)行；接觸器KM2、KM4、KM6分別控制M1、M2、M3的變頻運(yùn)行；FR1、FR2、FR3分別為三臺(tái)水泵電機(jī)過(guò)載保護(hù)用的熱繼電器；分變頻器和三臺(tái)水泵電機(jī)主電路的隔離開(kāi)關(guān)分別為QS1、QS2、QS3、QS4；主電路的熔斷器是FU。本系統(tǒng)采用三泵循環(huán)變頻運(yùn)行方式，即3臺(tái)水泵中只有1臺(tái)水泵在變頻器控制下作變速運(yùn)行，其余水泵在工頻下做恒速運(yùn)行，在用水量小的情況下，如果變頻泵連續(xù)運(yùn)行時(shí)間超過(guò)3h，則要切換下一臺(tái)水泵，即系統(tǒng)具有“倒泵功能”，避免某一臺(tái)水泵工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。因此在同一時(shí)間內(nèi)只能有一臺(tái)水泵工作在變頻下，但不同時(shí)間段內(nèi)三臺(tái)水泵都可輪流做變頻泵。系統(tǒng)控

19、制原理圖攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)PLC控制器的概述在PLC的發(fā)展過(guò)程中，美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)（NEMA）經(jīng)過(guò)4年的調(diào)查，于1980年把這種新型的控制器正式命名為可編程序控制器（Programmable Controller），英文縮寫(xiě)為PLC。PLC的特點(diǎn)如下：1.高可靠性，2.豐富的I/O接口模塊，3.采用模塊化結(jié)構(gòu)，4.編程簡(jiǎn)單易學(xué)，5.安裝簡(jiǎn)單，維修方便。它可以采用程序存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算指令、順序操作、順序操作、邏輯運(yùn)算、計(jì)數(shù)和計(jì)時(shí)，并能按照模擬或數(shù)字的輸出和輸入，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及相關(guān)外圍設(shè)備應(yīng)該按照容易和工業(yè)控制系統(tǒng)形成一

20、個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則設(shè)計(jì)。PLC型號(hào)的選擇機(jī)型的選擇主要考察PLC的CPU的能力、能夠支持的最大I/O點(diǎn)數(shù)、響應(yīng)速度及指令系統(tǒng)等指標(biāo)。PLC的基本原理，選型是滿足要求的功能的前提下，選擇最可靠、維護(hù)、使用最方便和成本性能優(yōu)化模型。是固定在這個(gè)過(guò)程中，更好的環(huán)境條件維修，建議選擇整體結(jié)構(gòu)的PLC，其他的事情是最好的選擇PLC模塊化結(jié)構(gòu)。對(duì)于開(kāi)關(guān)控制和開(kāi)關(guān)控制為主，少量的模擬量控制的工程項(xiàng)目，一般控制速度不需要考慮，因此，選擇與A / D轉(zhuǎn)換、D / A轉(zhuǎn)換，加法和減法，數(shù)據(jù)傳輸功能的機(jī)器可以滿足要求。任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)控制對(duì)象(生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程)，技術(shù)要求，為了提高生產(chǎn)效

21、率和產(chǎn)品質(zhì)量。因次，在PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)遵循一些基本原則。選擇PLC除了滿足技術(shù)指標(biāo)外，還應(yīng)考慮該公司的產(chǎn)品主要的技術(shù)支持和售后服務(wù)。在中國(guó)一般應(yīng)選擇在當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)系統(tǒng)具有方便的技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)或更強(qiáng)大的代理公司產(chǎn)品，應(yīng)選擇盡可能同時(shí)主流模型。最大滿足發(fā)展的要求，控制對(duì)象。首先應(yīng)深入進(jìn)行時(shí)常調(diào)查研究，搜集資料，和機(jī)械部分設(shè)計(jì)和實(shí)際操作人員密切合作，開(kāi)發(fā)電氣控制方案，協(xié)調(diào)解決問(wèn)題的設(shè)計(jì)。在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便。保證控制系統(tǒng)的安全可靠當(dāng)然對(duì)于不同的用戶需求的側(cè)重點(diǎn)是不同的，設(shè)計(jì)原則應(yīng)該是不同的。如果為了提高產(chǎn)品質(zhì)量和安全為目標(biāo)，系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)的重點(diǎn)應(yīng)該放在，甚至

22、考慮所有的冗余控制系統(tǒng)；如果要求改善信息管理，系統(tǒng)應(yīng)該加強(qiáng)溝通能力與總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。在考慮上述性能后，還要根據(jù)工程應(yīng)用實(shí)際考慮其它一些因素，這些因素包括：性能價(jià)格比；備品、備件的統(tǒng)一考慮；技術(shù)支持等。 水泵M1、M2、M3可變頻運(yùn)行，也可工頻運(yùn)行，需要6個(gè)輸出點(diǎn)，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求需要五個(gè)輸入點(diǎn)，則選擇西門(mén)子的S7-200系列PLC。PLC的CPU選擇存儲(chǔ)容量是可編程序控制器本身可以提供硬件存儲(chǔ)單元大小，用戶應(yīng)用程序，使用程序內(nèi)存容量是存儲(chǔ)單元的大小，所以程序容量小于內(nèi)存容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還沒(méi)有準(zhǔn)備，因此，過(guò)程能力在設(shè)計(jì)階段是未知的，需要知道程序調(diào)試后。PLC的選型設(shè)計(jì)估算過(guò)程能力在

23、某種程度上，通常采用存儲(chǔ)容量估計(jì)來(lái)取代。內(nèi)存記憶容量估計(jì)沒(méi)有固定的公式，給出了不同公式在許多文學(xué)，一般都是根據(jù)數(shù)字量10 15倍大小的I / O點(diǎn)，再加上100倍的模擬I / O點(diǎn)，根據(jù)數(shù)量的總內(nèi)存字(16比特的話)，然后根據(jù)數(shù)量的30% 50%考慮余量。如果選擇CPU224 PLC，還需要擴(kuò)展單元；如果選擇CPU226 PLC，價(jià)格較高，因此形成的浪費(fèi)較大。所以參考市場(chǎng)價(jià)格的西門(mén)子S7-200產(chǎn)品目錄以及選擇CPU222主機(jī)，再加上一個(gè)數(shù)字量EM222擴(kuò)展模塊，擴(kuò)展一個(gè)模擬模塊EM235再次。這個(gè)配置是最經(jīng)濟(jì)，整個(gè)PLC配置如下圖所：PLC的系統(tǒng)組成I/O模塊選擇PLC的普通開(kāi)關(guān)的輸入和輸出

24、端口都處理港口，為了使PLC可以完成加工的模擬，常見(jiàn)的方法與模擬擴(kuò)展單元積分PLC。模擬擴(kuò)展元素可以轉(zhuǎn)換外部模擬量到數(shù)字量的PLC可以處理數(shù)字量和PLC內(nèi)部計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)換成模擬量所需的轉(zhuǎn)換。模擬量擴(kuò)展單元有單獨(dú)用于模/數(shù)轉(zhuǎn)換的，單獨(dú)用于數(shù)/模轉(zhuǎn)換的，也有兼具模/數(shù)及數(shù)/模兩種功能的。如用S7-200系列PLC的模擬量擴(kuò)展模塊EM235，它具有四路模擬量輸入及一路模擬量輸出，可以用于恒壓供水控制中。 系統(tǒng)共有6個(gè)開(kāi)關(guān)量的輸入點(diǎn)，12個(gè)開(kāi)關(guān)量的輸出點(diǎn)，1個(gè)模擬量的輸入點(diǎn)，1個(gè)模擬量的輸出點(diǎn)。如表5-1所示：I/O模塊名稱(chēng)代碼輸入信號(hào)手動(dòng)和自動(dòng)消防信號(hào)SA1水池水位下限信號(hào)SLL水池水位上限信號(hào)SLH

25、變頻器報(bào)警信號(hào)SU消鈴按鈕SB9試燈按鈕SB10遠(yuǎn)程壓力表模擬量電壓值UP輸出信號(hào)1#泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM1HL11#泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM2HL22#泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM3HL32#泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM4HL43#泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM5HL53#泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM6HL6生活/消防供水轉(zhuǎn)換電磁閥YV2水池水位下限報(bào)警指示燈HL7變頻器故障報(bào)警指示燈HL8火災(zāi)報(bào)警指示燈HL9報(bào)警電鈴HA變頻器復(fù)位控制KA（EMG）控制變頻器頻率電壓信號(hào)V/f下圖是本系統(tǒng)的PLC接線圖PLC及擴(kuò)展模塊外圍接線攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）6 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)

26、計(jì)編程軟件的選擇STEP7-Micro/WIN32是專(zhuān)為介紹SIMATIC S7-200系列可編程序控制器的編程軟件開(kāi)發(fā)，這是基于Windows的應(yīng)用程序軟件，功能強(qiáng)大，可用于開(kāi)發(fā)用戶程序和條件，實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行。下面將介紹該軟件的安裝、基本功能以及如何應(yīng)用編程軟件進(jìn)行編程、調(diào)試和運(yùn)行監(jiān)控等內(nèi)容?；竟δ躍TEP7-Micro/WIN32編程軟件是協(xié)助用戶完成基本功能的應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)，主要實(shí)現(xiàn)以下功能。在離線模式創(chuàng)建一個(gè)用戶程序、修改和編輯原始用戶程序。在離線模式下，計(jì)算機(jī)和PLC連接斷開(kāi)，可以在這個(gè)時(shí)間完成最基本的功能，如編程、編譯、調(diào)試和系統(tǒng)配置等，但所有的程序和參數(shù)只存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)磁盤(pán)

27、。在網(wǎng)絡(luò)(在線)模式建立通信關(guān)系與電腦PLC直接向各種操作，如配置數(shù)據(jù)、用戶程序、下載和上傳等等。編輯程序的過(guò)程中進(jìn)行語(yǔ)法檢查，可以避免一些語(yǔ)法錯(cuò)誤和錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)類(lèi)型。語(yǔ)法檢查后，梯形圖中錯(cuò)誤處的下方自動(dòng)加紅色波浪線，語(yǔ)句表的錯(cuò)誤行前自動(dòng)畫(huà)上紅色，且在錯(cuò)誤處加上紅色波浪線。文件管理的用戶程序、加密等。設(shè)置PLC的運(yùn)行監(jiān)控、工作方式和參數(shù)等。程序框圖總體程序流程圖如圖。其功能最多，如泵的產(chǎn)生開(kāi)關(guān)信號(hào)，混合泵組綜合邏輯控制信號(hào)和報(bào)警處理等在主程序。生活和消防雙恒壓兩方面是使用數(shù)字恒壓值直接設(shè)置在程序。生活給水系統(tǒng)設(shè)置為70%的滿刻度，全消防水系統(tǒng)設(shè)置為90%的滿刻度。本系統(tǒng)中的增益和時(shí)間常數(shù)為：增益

28、 Kc=0.25，采樣時(shí)間T=0.2s，積分時(shí)間Ti=30min。如圖6-1所示：否否是是否延時(shí)3h延時(shí)延時(shí)系統(tǒng)初始化調(diào)用子程序輸出頻率上限有工頻泵工作有工頻泵工作啟動(dòng)新泵停工頻泵換泵工作是壓力采樣開(kāi)始程序流程圖程序框圖控制系統(tǒng)的I/O及地址分配系統(tǒng)共有開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)6個(gè)、開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)12個(gè)；模擬量輸入點(diǎn)1個(gè)，模擬量輸出點(diǎn)1個(gè)。根據(jù)系統(tǒng)控制的要求得出的系統(tǒng)I/O配置及地址分配見(jiàn)表6-1。系統(tǒng)運(yùn)行關(guān)閉開(kāi)關(guān)，水供應(yīng)系統(tǒng)在操作。將發(fā)揮自動(dòng)、手動(dòng)和自動(dòng)開(kāi)關(guān)系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，PLC程序在第一KM0連接，和起始頻率轉(zhuǎn)換器。根據(jù)壓力設(shè)置點(diǎn)(按照要求的管道壓力設(shè)定)和壓力(壓力傳感器)，實(shí)際值偏差調(diào)節(jié)PID

29、，輸出頻率給定信號(hào)頻率轉(zhuǎn)換器。逆變器基于頻率加速時(shí)間對(duì)于一個(gè)給定的信號(hào)和預(yù)定義的控制水泵轉(zhuǎn)速來(lái)保持壓力保持在范圍的壓力設(shè)定的上、下限，實(shí)現(xiàn)恒壓控制。變頻器的工作頻率達(dá)到了極限的同時(shí)，將發(fā)送頻率信號(hào)的PLC，PLC根據(jù)管網(wǎng)壓力和變頻器運(yùn)行頻率，降低I/O地址分配表名稱(chēng)代碼地址編號(hào)輸入信號(hào)手動(dòng)和自動(dòng)消防信號(hào)SA1I0.0水池水位下限信號(hào)SLLI0.1水池水位上限信號(hào)SLHI0.2變頻器報(bào)警信號(hào)SUI0.3消鈴按鈕SB9I0.4試燈按鈕SB10I0.5遠(yuǎn)程壓力表模擬量電壓值UPATW0輸出信號(hào)1#泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM1，HL1Q0.01#泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM2，HL2Q0.12#泵工

30、頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM3，HL3Q0.22#泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM4，HL4Q0.33#泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM5，HL5Q0.43#泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈KM6，HL6Q0.5生活/消防供水轉(zhuǎn)換電磁閥YV2Q1.0水池水位下限報(bào)警指示燈HL7Q1.1變頻器故障報(bào)警指示燈HL8Q1.2火災(zāi)報(bào)警指示燈HL9Q1.3報(bào)警電鈴HAQ1.4變頻器復(fù)位控制KA（EMG）Q1.5控制變頻器頻率電壓信號(hào)VfAQW0極限信號(hào)是否達(dá)到極限的信號(hào)，判斷是否啟動(dòng)2泵(或泵3)。當(dāng)變頻器頻率到達(dá)上限頻率操作，并保持一段時(shí)間，PLC將開(kāi)關(guān)逆變器運(yùn)行泵工頻電流，并迅速開(kāi)始在1泵變頻運(yùn)行。PID將繼續(xù)通過(guò)遠(yuǎn)傳

31、壓力表從檢測(cè)信號(hào)分析、計(jì)算和判斷，進(jìn)一步控制變頻器操作頻率、管道壓力保持壓力設(shè)定上限和下限偏差范圍。提高了泵的工作過(guò)程：假設(shè)增加泵順序l、2、3。1泵電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，第一個(gè)輸入轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，其運(yùn)行的PLC控制變頻器速度。當(dāng)供水壓力小于預(yù)設(shè)值時(shí)，逆變器輸出頻率增加，泵的速度上升，反之。當(dāng)變頻器輸出頻率限制和穩(wěn)定運(yùn)行后，如果水的壓力還沒(méi)有到預(yù)設(shè)值，這個(gè)過(guò)程是提高泵。根據(jù)PLC邏輯控制連接1泵電動(dòng)機(jī)和變頻器的電磁開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)1泵電機(jī)運(yùn)行功率頻率、頻率轉(zhuǎn)換器連接到泵電動(dòng)機(jī)2同時(shí)控制2泵輸入速度運(yùn)行。如果它還沒(méi)有到達(dá)設(shè)定值將繼續(xù)遵循相同的步驟如上2泵切換到工頻運(yùn)行，控制操作3泵輸入頻率。泵工作過(guò)程：依次減少泵

32、3、2、1泵。當(dāng)供應(yīng)壓力大于預(yù)設(shè)值，變頻器的輸出頻率降低，水泵轉(zhuǎn)速下降，當(dāng)變頻器輸出頻率限制，穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間后，逆變器控制泵關(guān)閉，如果供水壓力大于預(yù)設(shè)值，將會(huì)成為下一個(gè)泵運(yùn)行開(kāi)關(guān)功率變頻器速度控制模式，并繼續(xù)減少泵的工作過(guò)程。如果沒(méi)有很多水在晚上，當(dāng)最后一個(gè)正在運(yùn)行的主泵在低轉(zhuǎn)速運(yùn)行，如果供水的壓力仍大于設(shè)定值，然后停止和啟動(dòng)輔助泵輸入速度運(yùn)行，從而達(dá)到節(jié)能的效果。PLC主程序（見(jiàn)附錄）攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 結(jié)論結(jié)論本文討論了基于住宅供水設(shè)計(jì)對(duì)象的生活/消防雙恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在某一區(qū)域內(nèi)的對(duì)象模型，包含了整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，包括系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，并詳細(xì)說(shuō)明了系統(tǒng)的理論分析系統(tǒng)的總體框

33、架、系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)等幾大系統(tǒng)的一部分。論文設(shè)計(jì)的變頻器調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)有以下幾個(gè)方面：與自動(dòng)/手動(dòng)操作功能。自動(dòng)模式可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守自動(dòng)恒壓，自動(dòng)進(jìn)入消防水條件；不定期的檢查和手動(dòng)模式用于緊急應(yīng)急操作。與雙電源、自動(dòng)/手動(dòng)開(kāi)關(guān)電源功能。定期自動(dòng)檢查功能，系統(tǒng)具有較高的可靠性。由于采用變頻調(diào)速恒壓，恒壓精度高，壓力變化0.02Mpa節(jié)能效果顯著，節(jié)電率在14%40%左右。消防供水(生產(chǎn))或生活供水，任何一個(gè)泵故障，系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)其他泵滿足供水。交流電動(dòng)機(jī)平穩(wěn)速度控制實(shí)現(xiàn)了使用變頻技術(shù)，可使性能的交流調(diào)速系統(tǒng)與直流調(diào)速系統(tǒng)。多臺(tái)電機(jī)均能可靠地實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，避免了啟動(dòng)電流過(guò)大對(duì)電網(wǎng)的影響，且大大延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。常壓運(yùn)行時(shí)，三泵交替工作，可在不停水情況下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)、檢修，提高系統(tǒng)的可靠性。攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)