變頻供水畢業(yè)設(shè)計(正文)

宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計PAGEPAGE271、緒論目前，我們國家在水位控制中有很大一部分水泵電機(jī)是不變速拖動系統(tǒng)，不變速電機(jī)的電能大多消耗在適應(yīng)供水量的變化而頻繁的開停水泵中。這樣不但使電機(jī)工作在低效區(qū)、減短電機(jī)的使用壽命，而且電機(jī)的頻繁開停使設(shè)備故障率很高，導(dǎo)致水資源嚴(yán)重浪費，系統(tǒng)的維護(hù)、維修工作量較大。隨著高位生活用水和工業(yè)用水逐漸增多，傳統(tǒng)的控制方法已經(jīng)落后。原先用人工進(jìn)行水位控制，由于無法每時每刻對水位進(jìn)行準(zhǔn)確的定位監(jiān)測，很難準(zhǔn)確控制水泵的起停。使用浮標(biāo)或機(jī)械等水位控制裝置使供水狀況有了一些改變，但由于機(jī)械裝置的故障多，可靠性差，給維修帶來很大的麻煩。變頻技術(shù)以其在節(jié)能與恒壓方面的優(yōu)越性能，可以解決水壓控制系統(tǒng)存在的以上問題?？紤]選用單片機(jī)或PLC與變頻器結(jié)合為核心構(gòu)成的系統(tǒng)都能達(dá)到較好的控制效果。但在軟件設(shè)計上，PLC比單片機(jī)的編程更簡潔、直觀，從硬件接口考慮，單片機(jī)電路稍微復(fù)雜一些。從經(jīng)濟(jì)方面考慮，由于PLC工藝的日漸成熟，小型PLC的成本與單片機(jī)相差無幾。由于要根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，PLC的軟件中時間參數(shù)的調(diào)整更簡單，這樣更有利于售后服務(wù)人員掌握。本系統(tǒng)控制效果好，軟件設(shè)計簡單，硬件接口簡易可行、可靠性高，則整個系統(tǒng)的性價比非常高。本次設(shè)計將電力和機(jī)械相輔相成的結(jié)合起來，并以此為目標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)研究和思考鍛煉自己的綜合能力。2、電機(jī)控制系統(tǒng)原理及水泵加、卸載供水控制方式存在的電能浪費2.1能耗分析交流異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為：n=60f（1-s）/p（式2-1）其中n—電機(jī)轉(zhuǎn)速f—運行電頻率；p—電機(jī)極對數(shù)s—轉(zhuǎn)差率；加、卸載控制方式使得水的壓力在Pmin～Pmax之間來回變化。Pmin是最低壓力值，即能夠保證用戶正常工作的最低壓力。一般情況下，Pmax、Pmin之間關(guān)系可以用下式來表示：Pmax＝（1＋δ）Pminδ是一個百分?jǐn)?shù)，其數(shù)值大致在15%～30%之間。

在加、卸載供水控制方式下的水泵電機(jī)，所浪費的能量主要在2個部分：1）加載時的電能消耗在壓力達(dá)到最小值后，原控制方式?jīng)Q定其壓力會繼續(xù)上升直到最大壓力值。在加壓過程中，一定要克服外界摩擦做功，從而導(dǎo)致電能損失。另一方面，高于壓力最大值的自來水在進(jìn)入供水元件前，其壓力需要經(jīng)過減壓閥減壓，這一過程同樣是一個耗能過程。2）卸載時電能的消耗當(dāng)壓力達(dá)到壓力最大值時，水泵通過如下方法來降壓卸載：關(guān)閉進(jìn)水閥使電機(jī)處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，同時將水箱分離罐中多余的水通過放空閥放空。這種調(diào)節(jié)方法要造成很大的能量浪費。據(jù)測算，水泵卸載時的能耗約占水泵滿載運行時的10%～25%。換言之，該水泵電機(jī)20%的時間處于空載狀態(tài)，在作無用功。很明顯在加卸載供水控制方式下，水泵電機(jī)存在很大的節(jié)能空間。2.2電機(jī)控制系統(tǒng)原理的不足之處1）靠機(jī)械方式來調(diào)節(jié)水體流量，使供水量無法連續(xù)調(diào)節(jié)，當(dāng)用水量不斷變化時，供水壓力不可避免地產(chǎn)生較大幅度的波動。嚴(yán)重影響了我們生活中的使用要求。再加上頻繁調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，會加速電機(jī)的沖擊磨損，增加維修量和維修成本。

2）頻繁調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，啟動沖擊電流和啟動給水泵電機(jī)帶來機(jī)械沖擊，耐用性得不到保障。因此，對電機(jī)的性能要求較高。3、恒壓供水控制方案的設(shè)計針對原有供水控制方式存在的諸多問題，可應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行恒壓供水控制。我們把管網(wǎng)壓力作為控制對象，壓力傳感器YB將水池中水的壓力P轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘査徒oPID調(diào)節(jié)器，與壓力設(shè)定值P0作比較，并根據(jù)差值的大小按給定的PID控制模式進(jìn)行運算，產(chǎn)生的控制信號送到變頻調(diào)速器VF，通過變頻器控制電機(jī)的工作頻率與轉(zhuǎn)速，從而使實際壓力P始終接近設(shè)定壓力P0。另外，采用該方案后，水泵電機(jī)從靜止到旋轉(zhuǎn)工作可由變頻器來啟動，實現(xiàn)了軟啟動，避免了啟動沖擊電流和啟動給水泵電機(jī)帶來的機(jī)械沖擊。3.1變頻器恒壓供水簡介變頻恒壓供水系統(tǒng)原理如圖3-1所示，它主要是由PLC、變頻器、PID調(diào)節(jié)器、TC時間控制器、壓力傳感器、液位傳感器、動力控制線路、工業(yè)控制計算機(jī)（IPC）系統(tǒng)以及3臺水泵等組成。用戶通過控制柜面板上的指示燈、按鈕和轉(zhuǎn)換開關(guān)來了解和控制系統(tǒng)的運行。通過安裝在出水管網(wǎng)上的壓力傳感器，把出口壓力信號變成4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號送入PID調(diào)節(jié)器，與給定壓力參數(shù)進(jìn)行比較，得出一調(diào)節(jié)參數(shù)，傳送給變頻器。由變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)系統(tǒng)供水量，使供水系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力保持在給定壓力上。當(dāng)用水量超過一臺水泵的供水量時，通過PLC控制器增加水泵數(shù)量。即根據(jù)用水量的大小由PLC控制所需工作水泵數(shù)量的增減及變頻器對水泵的調(diào)速，實現(xiàn)恒壓供水。同時系統(tǒng)配備的時間控制器和PID控制器，使其具有定時換泵運行功能（由時間控制器實現(xiàn)）和雙工作壓力設(shè)定功能（由PID控制器和時間控制器實現(xiàn)）。充分保證了水泵的及時維修和系統(tǒng)的正常供水。正常情況（無泵檢修）時，各泵的運行順序為1#，2#，3#。圖3-1供水系統(tǒng)原理圖圖3-2水位傳感器3.2工作原理3.2.1運行方式本系統(tǒng)有手動和自動兩種運行方式：1）手動運行按下按鈕啟動或停止水泵，可根據(jù)需要分別控制1#~3#泵的啟停。該方式主要供檢修及變頻器故障時用。2）自動運行開始時，合上自動開關(guān)，1#泵電機(jī)通電啟動，變頻器隨電機(jī)轉(zhuǎn)速輸出頻率從0Hz上升，同時PID調(diào)節(jié)器接收到自壓力傳感器的標(biāo)準(zhǔn)信號，經(jīng)運算與給定壓力參數(shù)進(jìn)行比較，將調(diào)節(jié)參數(shù)送給變頻器，如壓力不夠，則頻率上升到50Hz而此時水壓還在下限值，1#泵由變頻切換為工頻，同時變頻器頻率由50Hz滑停至0Hz，2#泵變頻啟動，變頻器逐漸上升頻率至給定值，加泵依次類推；若開始時1#泵備用，則直接啟2#變頻，轉(zhuǎn)速從0開始隨頻率上升，如變頻器頻率到達(dá)50Hz而此時水壓還在下限值，2#泵切換至工頻運行，同時變頻器頻率由50Hz滑停至0Hz，3#泵變頻啟動，泵的切換過程同上；若用水量減小，從先啟的泵開始減，同時根據(jù)PID調(diào)節(jié)器給的調(diào)節(jié)參數(shù)使系統(tǒng)平穩(wěn)運行。若1#、2#泵都備用，則直接啟3#變頻，具體泵的切換過程與上述類同。頻率上升到50Hz而此時水壓還在下限值后，為了避免由于干擾而引起誤動作，需要延時一段時間，再切換為工頻運行。這樣的切換過程，有效地減少泵的頻繁啟停，同時在實際管網(wǎng)對水壓波動做出反應(yīng)之前，由變頻器迅速調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)泵組的無沖擊切換，使水壓平穩(wěn)過渡，有效的防止了水壓的大范圍波動及水壓太低時的短時缺水現(xiàn)象，提高了供水品質(zhì)。若有電源瞬時停電的情況，則系統(tǒng)停機(jī)；待電源恢復(fù)正常后，系統(tǒng)自動恢復(fù)運行，然后按自動運行方式啟動1#泵變頻，直至在給定水壓值上穩(wěn)定運行。變頻自動功能是該系統(tǒng)最基本的功能系統(tǒng)自動完成對多臺泵軟起動、停止、循環(huán)變頻的全部操作過程。表3-1水泵運行的所有狀態(tài)狀態(tài)1：000表示三個水泵都在停止?fàn)顟B(tài)狀態(tài)2：B00表示1#水泵在變頻狀態(tài)，其他為停止?fàn)顟B(tài)狀態(tài)3：0B0表示2#水泵在變頻狀態(tài)，其他為停止?fàn)顟B(tài)狀態(tài)4：00B表示3#水泵在變頻狀態(tài)，其他為停止?fàn)顟B(tài)狀態(tài)5：B0G表示1#水泵在變頻狀態(tài)，2#在停止，3#在工頻狀態(tài)狀態(tài)6：BG0表示1#水泵在變頻狀態(tài)，3#在工頻，2#在停止?fàn)顟B(tài)狀態(tài)7：0BG表示1#水泵在停止?fàn)顟B(tài)，2#在變頻，3#在工頻狀態(tài)狀態(tài)8：GB0表示1#水泵在工頻狀態(tài)，2#在變頻，3#在停止?fàn)顟B(tài)狀態(tài)9：G0B表示1#水泵在工頻狀態(tài)，2#在停止，3#在變頻狀態(tài)狀態(tài)10：0GB表示1#水泵在停止?fàn)顟B(tài)，2#在工頻，3#在變頻狀態(tài)狀態(tài)11：BGG表示1#水泵在變頻狀態(tài)，2#在工頻，3#在工頻狀態(tài)狀態(tài)12：GBG表示1#水泵在工頻狀態(tài)，2#在變頻，3#在工頻狀態(tài)狀態(tài)13：GGB表示1#水泵在工頻狀態(tài)，2#在工頻，3#在變頻狀態(tài)圖3-3供水網(wǎng)管原理圖圖3-4供水系統(tǒng)控制電氣原理圖58581101417210.470.520.530.42網(wǎng)管流量t0.380.48圖3-5供水網(wǎng)管隨時間自動變化自動運行自動運行1#泵自動變頻定時自動轉(zhuǎn)換用水量增大到頻率50Hz1#切換到工頻運行，2#泵變頻起動運行用水量減少，運行頻率至0Hz停1#泵工頻，2#泵變頻運行2#泵自動變頻手動運行泵變頻運行用水量減少，運行頻率至0Hz用水量增大到頻率50Hz2#切換到工頻運行，1#泵變頻起動運行停2#泵工頻，1#圖3-6恒壓供水控制流程圖3.2.2故障處理1）故障報警當(dāng)出現(xiàn)缺相、變頻器故障、液位下限、超壓、差壓等情況時，系統(tǒng)皆能發(fā)出聲響報警信號；特別是當(dāng)出現(xiàn)缺相、變頻器故障、液位下限、超壓時，系統(tǒng)還會自動停機(jī)，并發(fā)出聲響報警信號，通知維修人員前來維修。此外，變頻器故障時，系統(tǒng)自動停機(jī)，此時可切換至手動方式保證系統(tǒng)不間斷供水。報警回路如圖3-7、圖3-8。表3-2I/O點與故障信息對照表I5.5：控制柜面板緊急停止I5.6：操作面板緊急停止I0.1：M1泵電機(jī)跳閘I0.2：M2泵電機(jī)跳閘I0.3：M3泵電機(jī)跳閘I2.0：變頻器電源故障I2.1：變頻器故障I3.5：控制電源斷路器跳閘I3.6：故障報警解除M23.1：變頻器故障指示燈圖3-7報警回路功能圖圖3-8報警回路梯形圖2）水泵檢修為維護(hù)和檢修水泵，要求在系統(tǒng)正常供水狀態(tài)下，在一段時間間隔內(nèi)使某一臺水泵停運，系統(tǒng)設(shè)有水泵強(qiáng)制備用功能（硬件備用），可隨意備用某一臺水泵，同時不影響系統(tǒng)正常運行；為了使水泵進(jìn)行輪休，系統(tǒng)還設(shè)有軟件備用功能（鐘控功能，由時間控制器實現(xiàn)），工作泵與備用泵之間具有周期定時切換功能，周期間隔由時間控制器設(shè)定：1小時/次～96小時/次連續(xù)可調(diào)。圖3-9中斷程序流程圖3.3系統(tǒng)的設(shè)計與實踐3.3.1基本控制原理由壓力變送器測量管網(wǎng)壓力和流量信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)模擬信號經(jīng)PLD的A/D轉(zhuǎn)換，和設(shè)定值比較，進(jìn)行PID運算，通過DP總線控制變頻器頻率，調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速而達(dá)到恒壓及節(jié)能原理。圖3-10主程序流程圖3.3.2通訊網(wǎng)絡(luò)的選擇與設(shè)計PLC的發(fā)展除了功能越來越多、集成度越來越高外，網(wǎng)絡(luò)功能也越來越強(qiáng)。選擇好控制器之后，選擇數(shù)據(jù)的傳輸方式——通訊網(wǎng)絡(luò)也是非常重要的。西門子根據(jù)不同自動化水平的要求(工廠級,單元級,現(xiàn)場和傳感器/執(zhí)行器級)，提供了網(wǎng)絡(luò)解決方案，包括多點接口(MPI)、Profibus、工業(yè)以太網(wǎng)、ProfiNet(基于工業(yè)以太網(wǎng))、點對點連接(PtP)、執(zhí)行器/傳感器接口(ASI)。目前網(wǎng)絡(luò)是一個發(fā)展趨勢，一個好的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以大大降低成本。本系統(tǒng)使用了Profibus－DP的網(wǎng)絡(luò)，Profibus-DP通信速率達(dá)到12Mbps，能夠方便將PC、PLC和變頻器通過一根RS485屏蔽雙絞線連接在一起實現(xiàn)通信控制，降低了布線和維護(hù)的費用。SIMATICSTEP7提供強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)診斷工具也給調(diào)試帶來很大方便。圖3-11PLC系統(tǒng)轉(zhuǎn)換控制圖3.3.3變頻參數(shù)設(shè)置可以通過多種途徑設(shè)置G150變頻器參數(shù)。使用STARTER軟件能夠方便而直觀的進(jìn)行所有的參數(shù)設(shè)置。通過STARTER的向?qū)гO(shè)置G150變頻器站地址，和波特率等參數(shù)，使之連接到DP總線上，成為S7-200PLC的一個從站。配置連接的電機(jī)類型、電流、功率等參數(shù)，配置變頻器命令源和主參數(shù)設(shè)定源為Proverbs方式，選擇速度控制方式（Speedcontrol），定義ProfibusPZD數(shù)據(jù)格式，選擇使用水泵電機(jī)負(fù)載類型。1）變頻器的頻率參數(shù)、PID參數(shù)設(shè)定變頻器的參數(shù)設(shè)定有一定規(guī)律可循，主要從供水系統(tǒng)的特性、水泵為平方律負(fù)載等方面來考慮，變頻器的參數(shù)設(shè)定注意如下幾點：最高頻率：水泵屬于平方律負(fù)載，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過其額定轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)矩將按平方律增加。因此變頻器的工作頻率不允許超過額定頻率，最高只能和額定頻率相等。上限頻率：一般來說，以等于額定頻率為宜，但變頻器內(nèi)部往往具有轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能，因此也可設(shè)置略低些。下限頻率：在供水系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速過低，會出現(xiàn)水泵的全揚程小于實際揚程，形成“水泵”空轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。所以，下限頻率不宜太低。2）PID參數(shù)PID參數(shù)的選擇，須保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定、動態(tài)響應(yīng)快、靜差小。調(diào)試中，要觀察供水系統(tǒng)壓力檢測點的實際測量值，維持系統(tǒng)的穩(wěn)定性。PID參數(shù)可按表3-3設(shè)置。表3-3PID參數(shù)的設(shè)定值參數(shù)設(shè)定值參數(shù)設(shè)定值參數(shù)設(shè)定值Pr.1（上限頻率）50Pr.2（下限頻率）15Pr.3（基底頻率）50Pr.7（加速時間）15sPr.8（減速時間）10sPr.9（電子過流保護(hù)）9.5Pr.42（上限切換頻率FU信號）48Pr.50（下限切換頻率FU信號）20Pr.73（0~5/0~10v)0Pr.79（操作模式）2Pr.128（選擇PID）20Pr.129（P參數(shù))200%Pr.130（積分時間）1Pr.134（微分時間）0.1Pr.131（上限時間）100Pr.132（下限0%）0Pr.136（變/工切換時間）2Pr.191（FU端子功能選擇）53.3.4上位機(jī)監(jiān)控程序開發(fā)1）OPCServer通信服務(wù)器PLC與上位監(jiān)控計算機(jī)的數(shù)據(jù)交互采用了先進(jìn)的OPC接口實現(xiàn)。OPC（OLEforProcessControl）是以O(shè)LE/COM/DCOM機(jī)制作為應(yīng)用程序級的通信標(biāo)準(zhǔn)。OPC技術(shù)的實現(xiàn)包括兩個組成部分，即OPCServer和OPCClient。OPCClient通過OPC標(biāo)準(zhǔn)接口與OPCServer通信，獲取OPCServer的各種信息。只要符合OPC標(biāo)準(zhǔn)的所有客戶應(yīng)用程序都可以訪問來自任何生產(chǎn)廠商的標(biāo)準(zhǔn)OPC服務(wù)器程序。與DDE相比，OPC技術(shù)更具優(yōu)越性。數(shù)據(jù)傳輸速度更快（在遠(yuǎn)程客戶數(shù)多時，OPC技術(shù)優(yōu)勢尤為突出）、更安全、開發(fā)成本更低、可靠性更高等。西門子公司提供了功能強(qiáng)大的OPCServer軟件SIMATICNET。通過SIMATICSTEP7建立一個PCSTATION配置通信硬件CP5611，添加OPCServer和PLC建立S7通信連接編譯后下載到本地PC運行既建立了OPCServer。SIMATICNET不僅是功能強(qiáng)大的OPCServe，而且包含了測試OPC客戶端OPCScout，并帶有OPCServerBrowseOCX等控件，為上位機(jī)的開發(fā)提供了很大的方便。界面的設(shè)計使用VB6，在VB6中添加SIMATIC提供的OPC客戶端組件，將PLC的變量和畫面上的對象直接連接起來，就象組態(tài)軟件一樣方便。大大的簡化了上位機(jī)和下位機(jī)通信驅(qū)動的開發(fā)編程，同時也提高了通信的穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性。圖3-12PC機(jī)通信程序流程圖2）SQLServer數(shù)據(jù)庫服務(wù)器選擇了采用客戶機(jī)/服務(wù)器計算機(jī)模型的SQLServer作為后臺關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。根據(jù)需要建立了用戶注冊信息表、歷史數(shù)據(jù)表、歷史報警數(shù)據(jù)表、歷史事件數(shù)據(jù)表、日志表、用戶登陸信息表等。通過VB的ADO對象能夠方便的對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作，進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)和歷史報警和事件的記錄、歸檔和查詢。3）界面元素設(shè)計在成功建立通信和數(shù)據(jù)鏈路后，要將數(shù)據(jù)動態(tài)直觀的在計算機(jī)屏幕顯示出來。VB的良好的界面設(shè)計能力，能夠?qū)崿F(xiàn)各種WINDOWS元素的顯示。本系統(tǒng)還使用了第三方設(shè)計的動態(tài)顯示控件組，對實時曲線，歷史曲線，動態(tài)指示燈、按鈕、棒圖等對象做了處理，簡單的數(shù)據(jù)連接即能實現(xiàn)美觀的效果，大大的方便了設(shè)計。3.3.5下位機(jī)PLC程序開發(fā)PLC是本控制系統(tǒng)的核心元件。設(shè)備服務(wù)器工控機(jī)（IPC）與S7-200數(shù)據(jù)通訊使用高速PROFIBUS-DP通訊方式變頻器和Profibus總線型西門子變頻器?；谠搶ο筮M(jìn)行PLC的硬件組態(tài)和軟件組態(tài)，然后通過SIMATICSTEP7編程實現(xiàn)PLC控制算法，實現(xiàn)單元級控制。使用控制字CW（ControlWord）控制變頻器的啟停及運行方式，故障確認(rèn)等。監(jiān)視狀態(tài)字SW（StatusWord）實時反饋變頻器的運行狀態(tài)。4、系統(tǒng)其他組成情況4.1SINAMICSG150變頻器源于西門子最新傳動家族的SINAMICSG150高性能單機(jī)變頻調(diào)速柜適用于所有單電機(jī)傳動的應(yīng)用，滿足多種負(fù)載特性的要求，包括平方轉(zhuǎn)距，線性轉(zhuǎn)距，恒轉(zhuǎn)距及恒功率負(fù)載類型。采用緊湊高品質(zhì)威圖(RITTAL)柜式設(shè)計，節(jié)省占地面積30%~70%。柜內(nèi)強(qiáng)電保護(hù)，安靜運行(低于67dB)。使用全新主控制板CU320，智能化設(shè)計，采用CF軟件存儲卡，提供光纜接口和ProfiBus接口，功能操作面板AOP30和功能強(qiáng)大的軟件工具STARTER進(jìn)行選型，調(diào)試，節(jié)能計算。SINAMICSG150變頻器配合N-Compact電機(jī)非常適用于使用平方率扭矩特性驅(qū)動泵的變頻器操作。變頻器參數(shù)設(shè)置如下：1drC電機(jī)控制，F(xiàn)CS返回出廠設(shè)置/恢復(fù)配置，InI把當(dāng)前配置變?yōu)槌鰪S設(shè)置相同，此功能一被執(zhí)行，F(xiàn)CS就自動變?yōu)镹o。UFt電壓/頻率額定值類型選擇P可變轉(zhuǎn)矩。2I/O菜單，tCC控制類型，配置為2C，既兩線控制，邏輯輸入正向LI1；（I/O菜單，rrS通過邏輯輸入反向運行，配置LI2。）3Fun功能，PSS預(yù)置速度，PS2（2種預(yù)置速度）預(yù)置邏輯輸入LI3；PS4（4種預(yù)置速度）預(yù)置邏輯輸入LI4；PS8（8種預(yù)置速度）預(yù)置邏輯輸入LI5；4Set設(shè)置，SP2、SP3、SP4、SP5、SP6第二、三、四、五、六種預(yù)置速度設(shè)置分別為10、20、30、40、50Hz。LSP低速度設(shè)為5Hz。5CtL控制。FrI配置給定1，設(shè)置模擬輸入AII。FLt故障，OPL電機(jī)缺相故障配置nO。6SUP顯示，rFr加到電機(jī)上的輸入頻率4.2可編程序控制器（PLC）選用西門子S7-200系列通用型PLC。該系列PLC能適合自動化工程中的各種應(yīng)用場合，使用模塊化結(jié)構(gòu)，各種單獨的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合以用于擴(kuò)展。使用CPU313C-2DP為核心控制單元，該模塊帶MPI和ProfiBus-DP通信接口，配有MMC存儲卡，免維護(hù)，集成了24DI/16DI的數(shù)字量I/O，再擴(kuò)展一個8AI的模擬輸入模塊用于管網(wǎng)壓力，流量，蓄水池水位及電機(jī)軸承溫度等模擬量的檢測。4.3工業(yè)控制計算機(jī)(IPC)系統(tǒng)使用研華IPC610工控機(jī)（IPC），以MSWindows2000為系統(tǒng)平臺，配置CP5611用于ProfiBus-DP現(xiàn)場總線通信，SIMATICNET軟件配置OPCServer使用VB6開發(fā)系統(tǒng)監(jiān)控軟件，MSSQLServer為后臺數(shù)據(jù)庫管理平臺。使用SIMATICSETP7軟件進(jìn)行對系統(tǒng)的組態(tài)和編程調(diào)試，使用STARTER軟件進(jìn)行對SINAMICSG150變頻器的配置調(diào)試。其他設(shè)備包括水泵電機(jī)、出口閥門、壓力傳感器、液位計及相關(guān)電氣控制設(shè)備等集成，進(jìn)行變頻調(diào)速全自動閉環(huán)控制管理監(jiān)視功能，其系統(tǒng)組成示意見圖4-1。圖4-1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖4.4編程設(shè)計及梯形圖的繪制（1）控制系統(tǒng)的I/O點及地址分配如表4-1表4-1控制系統(tǒng)的I/O點及地址分配名稱代碼地址編號輸入信號手動和自動消防信號SA1I0.0水池水位下限信號SLLI0.1水池水位上限信號SLHI0.2變頻器報警信號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UpAIW0輸出信號1#泵工頻運行接觸器及指示燈KM1,HL1Q0.01#泵變頻運行接觸器及指示燈KM2,HL2Q0.12#泵工頻運行接觸器及指示燈KM3,HL3Q0.22#泵變頻運行接觸器及指示燈KM4,HL4Q0.33#泵工頻運行接觸器及指示燈KM5,HL5Q0.43#泵變頻運行接觸器及指示燈KM6,HL6Q0.5電磁閥YV2Q1.0水池水位下限報警指示燈HL7Q1.1變頻器故障報警指示燈HL8Q1.2火災(zāi)報警指示燈HL9Q1.3報警電鈴HAQ1.4變頻器頻率復(fù)位控制KAQ1.5控制變頻器頻率用電壓信號UFAQW0（2）系統(tǒng)控制電路圖如圖4-2所示：圖4-2系統(tǒng)控制電路圖（3）系統(tǒng)程序控制梯形圖如圖4-3所示：圖4-3系統(tǒng)控制程序梯形圖（3）系統(tǒng)程序控制指令如下：LDI0.0AI0.1OI0.3LDNI0.5LPSLDNQ0.1LDNI0.2=Q0.0=HL1LPPAI0.4LDNQ0.0LDNQ0.2=Q0.1=HL2LDI0.5AI0.6OI0.2LDNI0.7LPSLDNQ0.3LDNI0.8=Q0.2=HL3LPPAI1.1LDNQ0.2LDNQ0.8=Q0.3=HL4LDI0.5AI1.5OI0.4LDNI1.6LPSLDNQ0.5LDNI0.9=Q0.4=HL5LPPLDNI1.3LDNQ0.4LDNQ0.9=Q0.5=HL6LDI1.9AI1.8OQ0.6LDNI1.7LPS=Q0.6LRDAI2.0=HL7LRDAI2.1=HL8LRDAI2.2=HL9LRDAI2.3=KALRDAI2.4=KALPP=HL105、調(diào)試過程5.1系統(tǒng)設(shè)計過程裝配檢查及確認(rèn)：PLC、變頻器、電機(jī)、水泵、壓力傳感器等元件。確認(rèn)所有的安全回路組件，如應(yīng)急按鈕、開關(guān)、都安裝到位則動作有效，處于正常工作狀態(tài)。5.2電氣裝配檢查（1）檢查系統(tǒng)的原理及設(shè)計是否正確（2）系統(tǒng)主電路控制電路的連接（3）程序的編輯（4）梯形圖的繪制6、注意事項要使系統(tǒng)穩(wěn)定的運行，有幾個參數(shù)需特別注意：1）變頻轉(zhuǎn)工頻開關(guān)切換時間TMC設(shè)置TMC是為了確保在加泵時，泵由變頻轉(zhuǎn)為工頻的過程中，同一臺泵的變頻運行和工頻運行各自對應(yīng)的交流接觸器不會同時吸合而損壞變頻器，同時為了避免工頻啟動時啟動電流過大而對電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊，所以在允許范圍內(nèi)TMC必須盡可能的小。2）上下限頻率持續(xù)時間TH和TL變頻器運行的頻率隨管網(wǎng)用水量增大而升高，本系統(tǒng)以變頻器運行的頻率是否達(dá)到上限（下限）、并保持一定的時間為依據(jù)來判斷是否加泵（減泵），這個判斷的時間就是TH（TL）。如果設(shè)定值過大，系統(tǒng)就不能迅速的對管網(wǎng)用水量的變化做出反應(yīng)；如果設(shè)定值過小，管網(wǎng)用水量的變化時就很可能引起頻繁的加減泵動作；兩種情況下都會影響恒壓供水的質(zhì)量。結(jié)論經(jīng)過了本次畢業(yè)設(shè)計，我受益匪淺，我的專業(yè)知識與技能都得到了進(jìn)一步的提高。在這個系統(tǒng)的設(shè)計過程中我對PLC和電氣控制技術(shù)有了較大的提高，原本專業(yè)基礎(chǔ)不夠扎實的我通過了這次設(shè)計，再次把知識應(yīng)用到實踐中去（實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)）從而提高了我的動手能力以及理論知識。為我以后的學(xué)習(xí)生活以及即將走向的工作崗位都是一次很好的鍛煉。從本次設(shè)計的結(jié)果來看，這個系統(tǒng)的設(shè)計還是比較成功的。由于一些條件的限制不能制作出實物這便是本設(shè)計最大的遺憾。這個系統(tǒng)與人們的生活息息相關(guān)，希望以后通過努力能夠設(shè)計出產(chǎn)品方便大家的生活。本個課題的制作，讓讓我發(fā)現(xiàn)了我自己知識綜合運用能力以及動手能力的不足，在以后的學(xué)習(xí)工作中還有待提高。總之，本次畢業(yè)設(shè)計不但是對自己知識的檢驗也是對自己能力對待事物的態(tài)度的檢驗。在系統(tǒng)的設(shè)計工作中我及時的找到了自己的長處與不足之處，我將盡最大的努力以彌補(bǔ)自己的不足。為今后的工作生活打下堅實的基礎(chǔ)。致謝在本次系統(tǒng)的設(shè)計中，我的指導(dǎo)老師覃智廣老師給與了我最大的幫助。是他兢兢業(yè)業(yè)的教學(xué)精神，和耐心的教導(dǎo)給了極大的震撼。讓我堅定了信心，有了學(xué)習(xí)的動力再加上陳老師的精心指導(dǎo)，才讓我的系統(tǒng)設(shè)計獲得了成功。在整個畢業(yè)設(shè)計過程中，他自始至終地給我們指點建議，召集我們討論關(guān)于畢業(yè)設(shè)計的問題，并根據(jù)我們個人做了詳細(xì)的相應(yīng)幫助。在此，我感謝我的指導(dǎo)老師覃智廣和學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)，是你們給予我的支持與幫助讓我成為了一個合格的宜職院畢業(yè)生。能成為學(xué)院的一份子我感到驕傲，能有你們這樣的老師我更加感到無比的高興與自豪。在此我忠心的向你們表示感謝。參考文獻(xiàn)[1]黃立培，張學(xué)．變頻器應(yīng)用技術(shù)及電動機(jī)調(diào)速．人民郵電出版社，2005．[2]鐘肇新，彭侃．可編程控制器原理及應(yīng)用．華南理工大學(xué)出版社，2002．[3]許繆，王淑英．電氣控制PLC應(yīng)用．機(jī)械工業(yè)出版社，2005．[4]韓安榮．通用變頻器及其應(yīng)用．機(jī)械工業(yè)出版社，2003．[5]張建民．機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計．高等教育出版社，2006．[6]隋秀凜．機(jī)電控制基礎(chǔ)．機(jī)械工業(yè)出版社，2007．[7]西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信指南．西門子自動化與驅(qū)動集團(tuán)．機(jī)械工業(yè)出版社，2004．[8]江中鵬，李偉.PLC與變頻器.機(jī)械工業(yè)出版社，2007.[9]王淑英，徐繆.電氣控制與PLC應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社，2007基于C8051F單片機(jī)直流電動機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機(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)議棧的實現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動監(jiān)測系統(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)運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機(jī)的自動找平控制系統(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(jī)實現(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)的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機(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)的實時內(nèi)核設(shè)計及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機(jī)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(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)的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計和應(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)的多生理信號檢測儀基于單片機(jī)的電機(jī)運動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機(jī)核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計基于雙單片機(jī)的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實現(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)的時控和計數(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)的氚表面污染測量儀的研制基于單片機(jī)的紅外測油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計基于單片機(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)計與實現(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)測技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報警系統(tǒng)設(shè)計基于AVR單片機(jī)的低壓無功補(bǔ)償控制器的設(shè)計基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實現(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)實驗中的應(yīng)用研究基于單片機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機(jī)的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設(shè)計與研究基于單片機(jī)的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機(jī)的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機(jī)的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機(jī)與Internet互聯(lián)的研究與實現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機(jī)控制器的研究基于單片機(jī)γ-免疫計數(shù)器自動換樣功能的研究與實現(xiàn)基于單片機(jī)的倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)單片機(jī)嵌入式以太網(wǎng)防盜報警系統(tǒng)基于51單片機(jī)的嵌入式Internet系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)單片機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)在擠壓機(jī)上的應(yīng)用MSP430單片機(jī)在智能水表系統(tǒng)上的研究與應(yīng)用HYPERLINK"/detail.htm?377533