基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

年4月19日基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)文檔僅供參考編號(hào)淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文題目基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名仝猛學(xué)號(hào)4107系部電氣工程系專(zhuān)業(yè)機(jī)電一體化班級(jí)41指導(dǎo)教師王玲顧問(wèn)教師馬硯芳二〇一四年11月摘要隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)化的快速推進(jìn)，人們生活水平的快速提高，小區(qū)的建設(shè)越來(lái)越迅速，因此對(duì)小區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施提出更高要求，本論文根據(jù)中國(guó)城市小區(qū)的供水要求，設(shè)計(jì)了一套基于PLC的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)。本系統(tǒng)包含三臺(tái)水泵電機(jī)，它們組成變頻循環(huán)運(yùn)行方式。采用變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)三相水泵電機(jī)的軟啟動(dòng)和變頻調(diào)速，運(yùn)行切換采用“先啟先停”的原則。壓力傳感器檢測(cè)當(dāng)前水壓信號(hào)，送入PLC與設(shè)定值比較后，進(jìn)行PID運(yùn)算，從而控制變頻器的輸出電壓和頻率，進(jìn)而改變水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)改變供水量，最終保持管網(wǎng)壓力穩(wěn)定在設(shè)定值附近。本系統(tǒng)經(jīng)過(guò)在西門(mén)子PLC變頻器實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行系統(tǒng)的裝調(diào)，驗(yàn)證了功能的正確性和完整性。關(guān)鍵詞：小區(qū)供水PLC變頻調(diào)速恒壓供水AbstractWiththerapiddevelopmentofoureconomy,

therapiddevelopmentofurbanization,

therapid

increase

ofpeople

livingstandard,

residentialconstructionmoreandmore

quickly,

thus

putforwardthehigherrequirementsfor

smallinfrastructure,

accordingtothe

Chinese

city

watersupplyrequirements,

designasetof

variablefrequency

speedconstantpressurewatersupplysystem

basedon

PLC.Thesystemconsistsofthree

pump

motor,

which

comprisesafrequencyconversion

cycle

operationmode.

Therealizationof

three-phase

motorpumpsoftstart

andfrequencyconversionspeedadjustment

byfrequencyconverter,operationswitchadoptsthe

"start

stopfirst"principle.

Thepressuresensordetects

thecurrent

hydraulicpressuresignal

issenttothe

PLC,

comparedwiththesetvalue,

PIDoperation,

soasto

controlthetransducersoutput

voltageandfrequency,

andthenchangethe

waterpumpmotor

speedtochangethe

watersupply

pipenetworkpressure,

finallykeep

stable

aroundthesettingvalue.Keywords:DistrictwatersupplyPLCvariablefrequencyspeed-regulationconstant-pressurewater目錄摘要 IAbstract II第一章緒論 11.1傳統(tǒng)供水系統(tǒng) 11.2基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng) 1第二章可編程邏輯控制器簡(jiǎn)介 22.1可編程邏輯控制器（PLC）的定義 22.2PLC的組成 22.3PLC的工作原理 32.4西門(mén)子PLC(S7-200)的簡(jiǎn)介 4第三章變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用 53.1變頻恒壓供水的系統(tǒng)組成及特點(diǎn) 53.1.1系統(tǒng)組成 53.1.2系統(tǒng)的特點(diǎn) 63.2系統(tǒng)的節(jié)能原理 63.2.1水泵的揚(yáng)程特性 63.2.2管路的阻力特性 63.2.3調(diào)節(jié)流量的方法 7第四章恒壓供水系統(tǒng)硬件組成 84.1系統(tǒng)的控制要求 84.2主要硬件選擇 84.3系統(tǒng)主電路分析及其設(shè)計(jì) 94.3.1主電路設(shè)計(jì)分析 94.3.2控制電路設(shè)計(jì)分析 114.3.3I/O分配表 114.3.4I/O接線(xiàn) 124.4變頻器參數(shù)設(shè)置 13第五章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 155.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分析 155.2PLC程序設(shè)計(jì) 16第六章總結(jié)與展望 21致謝 22參考文獻(xiàn) 23附錄1梯形圖 24第一章緒論1.1傳統(tǒng)供水系統(tǒng)由于城市的供水管網(wǎng)一般只能保證6層以下供水，且隨著中國(guó)城鎮(zhèn)化水平提高，樓層建設(shè)逐漸增高，傳統(tǒng)的高樓供水系統(tǒng)已經(jīng)落后。傳統(tǒng)的高層樓房供水一般有恒速泵直接供水、氣壓罐供水、高位水塔水箱供水、單片機(jī)變頻調(diào)速供水系統(tǒng)等方式。這些傳統(tǒng)供水方式一般有以下優(yōu)缺點(diǎn)：1．恒速泵直接供水是水泵從蓄水池中抽水加壓直接送往用戶(hù)，有的甚至連蓄水池也沒(méi)有，直接從城市公用水網(wǎng)中抽水，嚴(yán)重影響城市公用管網(wǎng)壓力的穩(wěn)定。這種系統(tǒng)形式簡(jiǎn)單、造價(jià)最低，但耗電、耗水嚴(yán)重，水壓不穩(wěn)，供水質(zhì)量極差。2．氣壓罐供水具有體積小、簡(jiǎn)單方便，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。且對(duì)于用水不是高峰期時(shí)候，泵壓力較高，造成浪費(fèi)。3．高位水塔水箱供水最大的問(wèn)題是水箱或水塔內(nèi)會(huì)有大量的微生物或藻類(lèi)，這是對(duì)水質(zhì)第二次污染，隨著對(duì)健康的追求更高，這種方式注定淘汰。4．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，可是系統(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。1.2基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)自變頻器問(wèn)世以來(lái)，變頻調(diào)速技術(shù)便在諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)以其清潔，高效，安全，高品質(zhì)的供水質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，在中國(guó)迅速流行發(fā)展。基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)依據(jù)水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在水量發(fā)生變化時(shí)保持水壓恒定用來(lái)滿(mǎn)足用水要求，是當(dāng)前最為先進(jìn)的，合理的，高效的節(jié)能行供水系統(tǒng)。21世紀(jì)是信息社會(huì)，隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，變頻器功能越來(lái)越多，操作也日趨簡(jiǎn)單化，利用變頻器的功能，對(duì)合理設(shè)計(jì)變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備，有著重要意義。相對(duì)于傳統(tǒng)供水系統(tǒng)，基于PLC的變頻恒壓系統(tǒng)有如下優(yōu)點(diǎn)：1．配置靈活，自動(dòng)化程度高，功能齊全，可靠性好。2．占地面積小，投入少，效率高。3．運(yùn)行合理，采用軟啟動(dòng)，能夠平均電機(jī)軸上的扭矩，減少磨損，從而減少維修量和維修費(fèi)用，使泵的壽命大大提高。4．不會(huì)有二次污染，能夠預(yù)防疾病。5．能夠經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)程控制，能實(shí)現(xiàn)無(wú)人職守，減少人的勞動(dòng)力。6．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。第二章可編程邏輯控制器簡(jiǎn)介2.1可編程邏輯控制器（PLC）的定義可編程邏輯控制，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC（ProgrammableLogicController），是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。國(guó)際電工委員會(huì)頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案對(duì)PLC做如下定義：“PLC是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用能夠編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、和算數(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能經(jīng)過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。2.2PLC的組成可編程控制器主要由中央處理單元(CPU)、存儲(chǔ)器(RAM、ROM)、輸入輸出單元(I/O)、電源和編程器等幾組成。PLC硬件結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。圖2-1PLC的組成1．中央控制處理(CPU)CPU運(yùn)算和控制中心起“心臟”作用。當(dāng)從編程器輸入的程序存入到用戶(hù)程序存儲(chǔ)器中，然后CPU根據(jù)系統(tǒng)所賦予的功能（系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器的解釋編譯程序），把用戶(hù)程序翻譯成PLC內(nèi)部所認(rèn)可的用戶(hù)編譯程序。輸入狀態(tài)和輸入信息從輸入接口輸進(jìn)，CPU將之存入工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中或輸入映象寄存器。然后由CPU把數(shù)據(jù)和程序有機(jī)地結(jié)合在一起。把結(jié)果存入輸出映象寄存器或工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，然后輸出到輸出接口、控制外部驅(qū)動(dòng)器。CPU由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成。這些電路集成在一個(gè)芯片上。CPU經(jīng)過(guò)地址總線(xiàn)、數(shù)據(jù)總線(xiàn)與I/O接口電路相連接。2．存儲(chǔ)器具有記憶功能的半導(dǎo)體電路。分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶(hù)存儲(chǔ)器。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用以存放系統(tǒng)程序，包括管理程序，監(jiān)控程序以及對(duì)用戶(hù)程序做編譯處理的解釋編譯程序。由只讀存儲(chǔ)器、ROM組成。廠(chǎng)家使用的，內(nèi)容不可更改，斷電不消失。用戶(hù)存儲(chǔ)器：分為用戶(hù)程序存儲(chǔ)區(qū)和工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。由隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）組成。用戶(hù)使用的。斷電內(nèi)容消失。常見(jiàn)高效的鋰電池作為后備電源，壽命一般為3~5年。3．輸入/輸出接口（1）輸入接口。光電耦合器由兩個(gè)發(fā)光二極度管和光電三極管組成。發(fā)光二級(jí)管：在光電耦合器的輸入端加上變化的電信號(hào)，發(fā)光二極管就產(chǎn)生與輸入信號(hào)變化規(guī)律相同的光信號(hào)。光電三級(jí)管：在光信號(hào)的照射下導(dǎo)通，導(dǎo)通程度與光信號(hào)的強(qiáng)弱有關(guān)。在光電耦合器的線(xiàn)性工作區(qū)內(nèi)，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)有線(xiàn)性關(guān)系。輸入接口電路工作過(guò)程：當(dāng)開(kāi)關(guān)合上，二極管發(fā)光，然后三極管在光的照射下導(dǎo)通，向內(nèi)部電路輸入信號(hào)。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，二極管不發(fā)光，三極管不導(dǎo)通。向內(nèi)部電路輸入信號(hào)。也就是經(jīng)過(guò)輸入接口電路把外部的開(kāi)關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)化成PLC內(nèi)部所能接受的數(shù)字信號(hào)。（2）輸出接口PLC的繼電器輸出接口電路工作過(guò)程：當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號(hào)1，有電流流過(guò)，繼電器線(xiàn)圈有電流，然后常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，提供負(fù)載導(dǎo)通的電流和電壓。當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號(hào)0，則沒(méi)有電流流過(guò)，繼電器線(xiàn)圈沒(méi)有電流，然后常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，斷開(kāi)負(fù)載的電流或電壓。也就是經(jīng)過(guò)輸出接口電路把內(nèi)部的數(shù)字電路化成一種信號(hào)使負(fù)載動(dòng)作或不動(dòng)作。3．三種類(lèi)型：繼電器輸出：有觸點(diǎn)、壽命短、頻率低、交直流負(fù)載。晶體管輸出：無(wú)觸點(diǎn)、壽命長(zhǎng)、直流負(fù)載。晶閘管輸出：無(wú)觸點(diǎn)、壽命長(zhǎng)、交流負(fù)載。4．編程器編程器分為兩種，一種是手持編程器，我們實(shí)驗(yàn)室使用的就是手持編程器。二種是經(jīng)過(guò)PLC的RS232口。與計(jì)算機(jī)相連。然后敲擊鍵盤(pán)。經(jīng)過(guò)NSTP-GR軟件（或WINDOWS下軟件）向PLC內(nèi)部輸入程序。2.3PLC的工作原理PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)的工作方式如圖2-2。1．每次掃描過(guò)程。集中對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣。集中對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行刷新。2．輸入刷新過(guò)程。當(dāng)輸入端口關(guān)閉時(shí)，程序在進(jìn)行執(zhí)行階段時(shí)，輸入端有新?tīng)顟B(tài)，新?tīng)顟B(tài)不能被讀入。只有程序進(jìn)行下一次掃描時(shí)，新?tīng)顟B(tài)才被讀入。3．一個(gè)掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。4．元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。5．掃描周期的長(zhǎng)短由三條決定。（1）接通電源CPU執(zhí)行指令的速度（2）指令本身占有的時(shí)間（3）指令條數(shù)接通電源6．由于采用集中采樣。集中輸出的方式。存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/輸出響應(yīng)延遲。CPU運(yùn)行方式CPU運(yùn)行方式RUN模式RUN模式輸入采樣輸入采樣YSTOP模式內(nèi)部處理YSTOP模式內(nèi)部處理程序執(zhí)行通信服務(wù)程序執(zhí)行通信服務(wù)YY輸出處理輸出處理圖2-2PLC工作原理圖2.4西門(mén)子PLC(S7-200)的簡(jiǎn)介創(chuàng)立于1847

年的西門(mén)子股份公司是全球電子電氣工程領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)公司，它推出很多的PLC產(chǎn)品，S7-200屬于小型PLC，在1998年升級(jí)為第二代產(chǎn)品，升級(jí)為第三代產(chǎn)品，其特點(diǎn)如下：1．功能齊全。S7-200有強(qiáng)大的性能，最多能夠有38路模擬量I/O。2．最優(yōu)模塊化和開(kāi)放式通訊。3．結(jié)構(gòu)緊湊小巧－狹小空間處任何應(yīng)用的理想選擇。4．大容量程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。5．杰出的實(shí)時(shí)響應(yīng)－在任何時(shí)候均可對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行完全控制，從而提高了質(zhì)量、效率和安全性。6．完善的網(wǎng)上技術(shù)支持。第三章變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用3.1變頻恒壓供水的系統(tǒng)組成及特點(diǎn)3.1.1系統(tǒng)組成 根據(jù)水泵電機(jī)多采用三相異步電動(dòng)機(jī)，因此確定轉(zhuǎn)速公式：n=60f/p(1-s)公式中：f=電源頻率，p=電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)，s=轉(zhuǎn)差率因此，由公式可知道三相異步交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法有：改變電源頻率，改變電機(jī)極對(duì)數(shù)，改變轉(zhuǎn)差率三種。改變電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)方法簡(jiǎn)單，節(jié)能顯著，可是必須要求專(zhuān)門(mén)電動(dòng)機(jī)，且為有級(jí)調(diào)速，不能適用日益復(fù)雜的控制要求。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，由于線(xiàn)路過(guò)于復(fù)雜，成本高，能耗損失較大，因此不適宜恒壓供水系統(tǒng)。因此，優(yōu)異的調(diào)速的啟動(dòng)，制動(dòng)性能，高效率，高功率因數(shù)和節(jié)能效果的變頻器變得到應(yīng)用。變頻恒壓供水系統(tǒng)的供水部分主要由變頻器、PLC、水泵、電動(dòng)機(jī)、管道、閥門(mén)、傳感器，調(diào)節(jié)器等構(gòu)成。系統(tǒng)構(gòu)成示意圖如圖3-1所示。如圖。恒壓供水控制系統(tǒng)產(chǎn)生水壓的設(shè)備是水泵，水泵轉(zhuǎn)動(dòng)越快產(chǎn)生的水壓則越高。壓力傳感器主要用于檢測(cè)管路中的水壓，常裝設(shè)在泵站的出水口。當(dāng)用水量大時(shí)，水壓降低，用水量小時(shí)，水壓升高。水壓傳感器將水壓的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏骰螂妷旱淖兓徒o調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器是一種電子裝置，在系統(tǒng)中能夠設(shè)定管路壓力，接收傳感器送來(lái)的管路水壓的實(shí)測(cè)值即反饋值，并與給定值進(jìn)行比較輸出調(diào)節(jié)信號(hào)（一般為模擬信號(hào)，0～20mA變化的電流信號(hào)或0～10V變化的電壓信號(hào)），本系統(tǒng)此任務(wù)由PLC控制器承擔(dān)。調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器變頻器壓力傳感器電源電動(dòng)機(jī)用戶(hù)水箱MP水泵圖3-1恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成圖3-1恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成3.1.2系統(tǒng)的特點(diǎn)1．恒壓供水技術(shù)因采用變頻器改變電機(jī)電源頻率，從而達(dá)到調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速改變水泵出口壓力，相比靠調(diào)節(jié)閥門(mén)的控制水泵出口壓力的方式，具有降低管道阻力大大減少截流損失的效能。2．由于水泵工作在變頻工況，在其出口流量小于額定流量時(shí)，水泵轉(zhuǎn)速降低，減少了轉(zhuǎn)軸的磨損和發(fā)熱，延長(zhǎng)了泵和電機(jī)的機(jī)械使用壽命。3．因?qū)崿F(xiàn)恒壓供水自動(dòng)控制，不需要操作人員頻繁操作，降低了人員的勞動(dòng)程度，節(jié)省了人力。4．水泵電機(jī)采用軟啟動(dòng)方式，按設(shè)定的加速時(shí)間加速，避免電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流沖擊，對(duì)電網(wǎng)電壓造成波動(dòng)的影響，同時(shí)也避免了電機(jī)突然加速造成泵系統(tǒng)的喘振。5．由于水泵工作在變頻工作狀態(tài)，在其運(yùn)行過(guò)程中轉(zhuǎn)速是由外供水量決定的，故系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中可節(jié)約電能，其經(jīng)濟(jì)效益是十分明顯的。3.2系統(tǒng)的節(jié)能原理整個(gè)系統(tǒng)由三臺(tái)水泵，一臺(tái)變頻調(diào)速器，一臺(tái)PLC和一個(gè)壓力傳感器及若干輔助部件構(gòu)成。三臺(tái)水泵中每臺(tái)泵的出水管均裝有手動(dòng)閥，以供維修和調(diào)節(jié)水量之用，三臺(tái)泵協(xié)調(diào)工作以滿(mǎn)足供水需要；變頻供水系統(tǒng)中檢測(cè)管路壓力的壓力傳感器，一般采用電阻式傳感器(反饋0～5V電壓信號(hào))或壓力變送器(反饋4～20mA電流)；變頻器是供水系統(tǒng)的核心，經(jīng)過(guò)改變電機(jī)的頻率實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速，無(wú)波動(dòng)穩(wěn)壓的效果。供水系統(tǒng)的揚(yáng)程特性是以供水系統(tǒng)管路中的閥門(mén)開(kāi)度不變?yōu)榍疤幔硎灸骋晦D(zhuǎn)速下?lián)P程H與流量Q之間的關(guān)系。3.2.1水泵的揚(yáng)程特性供水系統(tǒng)的揚(yáng)程特性是以供水系統(tǒng)管路中的閥門(mén)開(kāi)度不變?yōu)榍疤?，如圖3-2表示某一轉(zhuǎn)速下?lián)P程H與流量Q之間的關(guān)系。揚(yáng)程Hc和流量Q之間的關(guān)系H＝f（Q），稱(chēng)為揚(yáng)程特性，曲線(xiàn)如圖3-2所示。曲線(xiàn)2和曲線(xiàn)4為揚(yáng)程特性，曲線(xiàn)2為水泵轉(zhuǎn)速較高的情況，曲線(xiàn)4為水泵轉(zhuǎn)速降低的情況。3.2.2管路的阻力特性裝置的揚(yáng)程Hc與管路的流量Q之間的關(guān)系Hc＝f（Q），稱(chēng)管路的阻力特性，曲線(xiàn)如圖3-2所示。曲線(xiàn)1為開(kāi)大管路閥門(mén)管阻較小的管阻特性，曲線(xiàn)3為關(guān)小管路閥門(mén)管阻較大的管阻特性。圖3-2水泵的流量調(diào)節(jié)曲線(xiàn)圖3-2水泵的流量調(diào)節(jié)曲線(xiàn)3.2.3調(diào)節(jié)流量的方法如圖3-2曲線(xiàn)1表示閥門(mén)全部打開(kāi)時(shí)，供水系統(tǒng)的阻力特性；曲線(xiàn)2表示水泵額定轉(zhuǎn)速時(shí)的揚(yáng)程特性，則這時(shí)供水系統(tǒng)工作在A點(diǎn)：流量為QA，揚(yáng)程為HA。電動(dòng)機(jī)的軸功率與面積OQAAHA成正比。要將流量調(diào)整為QB，有兩種辦法：1．轉(zhuǎn)速不變，將閥門(mén)關(guān)小，工作點(diǎn)移至B點(diǎn)，流量為QB。電動(dòng)機(jī)的軸功率與面積OQBBHB成正比。2．閥門(mén)的開(kāi)度不變，降低轉(zhuǎn)速后揚(yáng)程特性曲線(xiàn)圖3-2中的曲線(xiàn)4所示，工作點(diǎn)移至C點(diǎn)，流量仍為QB，揚(yáng)程為Hc。電動(dòng)機(jī)的軸功率與面積OQBCHC成正比。能夠看出，采用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法來(lái)調(diào)節(jié)流量，電動(dòng)機(jī)所取用的功率將大為減少。第四章恒壓供水系統(tǒng)硬件組成4.1系統(tǒng)的控制要求1．生活供水時(shí)系統(tǒng)低恒壓運(yùn)行，消防用水時(shí)，三臺(tái)電機(jī)均已工頻運(yùn)行。2．系統(tǒng)共有三臺(tái)水泵，正常情況下一臺(tái)水泵工頻運(yùn)行，一臺(tái)水泵變頻運(yùn)行，另外一臺(tái)水泵備用，當(dāng)連續(xù)運(yùn)行3小時(shí)，進(jìn)行輪休，及第二臺(tái)水泵變頻運(yùn)行，第三臺(tái)水泵工頻運(yùn)行，如此循環(huán)。當(dāng)達(dá)到最小頻率5Hz時(shí)候，停止該泵運(yùn)行，由此控制增減工頻運(yùn)行水泵臺(tái)數(shù)。3．三臺(tái)水泵在啟動(dòng)時(shí)要有軟啟動(dòng)功能，對(duì)水泵的操作要有手動(dòng)/自動(dòng)控制功能，手動(dòng)只在應(yīng)急或檢修時(shí)臨時(shí)使用。4．考慮節(jié)能和水泵壽命的因素，各水泵切換遵循先啟先停、先停先啟原則。信號(hào)檢測(cè)；（1）報(bào)警信號(hào)，系統(tǒng)要有完善的報(bào)警功能，監(jiān)控系統(tǒng)是否有異常狀態(tài)。（2）水壓信號(hào)，反應(yīng)系統(tǒng)管網(wǎng)的壓力值，是恒壓供水主要反應(yīng)信號(hào)。4.2主要硬件選擇PLC是整個(gè)變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的核心，它要完成對(duì)系統(tǒng)中所有輸入信號(hào)的采集、所有輸出單元的控制、恒壓的實(shí)現(xiàn)以及對(duì)外的數(shù)據(jù)交換。因此，在選擇PLC時(shí)候，要考慮PLC的指令執(zhí)行速度、指令豐富程度、內(nèi)存空間、通訊接口及協(xié)議、帶擴(kuò)展模塊的能力和編程軟件的方便與否等多方面。由于恒壓更水系統(tǒng)控制設(shè)備較少，因此，PLC選用德國(guó)Siemens公司的S7—200型號(hào)。S7—200型號(hào)的PLC結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格低廉，較高的性?xún)r(jià)比，廣泛的應(yīng)用在一些小型的控制系統(tǒng)。Siemens公司的PLC具有可靠性高，可拓展型好，又有較為豐富的通信指令，且通信協(xié)議簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。PLC能夠上接工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)控制。PLC和上位機(jī)的通信采用PC/PPI電纜，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口（PPI）協(xié)議，PC/PPI電纜能夠方便的實(shí)現(xiàn)PLC的通信接口RS485到RS232的轉(zhuǎn)換，用戶(hù)程序有三級(jí)口令保護(hù)，能夠?qū)Τ绦驅(qū)嵤┌踩Ｗo(hù)。根據(jù)控制系統(tǒng)實(shí)際所需端子數(shù)目，考慮到PLC端子數(shù)目要有一定的預(yù)留量，因此選用的S7—200型號(hào)PLC的主模塊為CPU，器開(kāi)關(guān)量為16點(diǎn)，輸出形式為AC220V繼電器輸出：開(kāi)關(guān)量輸入CPU226為24點(diǎn)，輸入形式為+24v直流輸入。由于實(shí)際中模量輸入點(diǎn)1個(gè)，模擬量輸出點(diǎn)1個(gè)，因此需要拓展，拓展模塊選擇是EM235（圖4-1），該模塊有4個(gè)模擬量輸入（AIW），1個(gè)模擬量輸出（AQW）信號(hào)通道，輸入輸出信號(hào)接入端口時(shí)能夠自動(dòng)完成A/D的轉(zhuǎn)換，標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)能夠轉(zhuǎn)換一個(gè)字節(jié)長(zhǎng)（16bit）的數(shù)字信號(hào)，輸入信號(hào)接出端口能夠自動(dòng)完成D/A的轉(zhuǎn)換，一個(gè)字節(jié)長(zhǎng)（16bit）的數(shù)字信號(hào)能夠轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的輸出信號(hào)，EM235模塊能夠針對(duì)不同的標(biāo)準(zhǔn)輸入型號(hào)，經(jīng)過(guò)PID開(kāi)關(guān)進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖4-1PLC的EM235模塊圖4-1PLC的EM235模塊在圖4-1中，演示了模擬量擴(kuò)展模塊的接線(xiàn)方法，對(duì)于電壓信號(hào)，按正、負(fù)極直接接入X＋和X－；對(duì)于電流信號(hào)，將RX和X＋短接后接入電流輸入信號(hào)的“＋”端；未連接傳感器的通道要將X＋和X－短接。4.3系統(tǒng)主電路分析及其設(shè)計(jì)4.3.1主電路設(shè)計(jì)分析基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)主電路圖如圖4-2所示：三臺(tái)電機(jī)分別為M1、M2、M3，它們分別帶動(dòng)水泵1#、2#、3#。接觸器KM1、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；QF1、QF2、QF3、QF4分別為變頻器和三臺(tái)水泵電機(jī)主電路的隔離開(kāi)關(guān)；FU為主電路的熔斷器。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。FUFUNL1QF1QF2QF3QF4L1L2L3變頻器UVWM1

M2

M3KM1KM3KM5KM2KM4KM6FR2FR3FR1L2L3PE圖4-2供水系統(tǒng)主電路圖圖4-2供水系統(tǒng)主電路圖三相電源經(jīng)低壓熔斷器、隔離開(kāi)關(guān)接至變頻器的R、S、T端，變頻器的輸出端U、V、W經(jīng)過(guò)接觸器的觸點(diǎn)接至電機(jī)。當(dāng)電機(jī)工頻運(yùn)行時(shí)，連接至變頻器的隔離開(kāi)關(guān)及變頻器輸出端的接觸器斷開(kāi)，接通工頻運(yùn)行的接觸器和隔離開(kāi)關(guān)。主電路中的低壓熔斷器除接通電源外，同時(shí)實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)，每臺(tái)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)由相應(yīng)的熱繼電器FR實(shí)現(xiàn)。變頻和工頻兩個(gè)回路不允許同時(shí)接通。而且變頻器的輸出端絕對(duì)不允許直接電源，故必須經(jīng)過(guò)接觸器的觸點(diǎn)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)接通工頻回路時(shí)，變頻回路接觸器的觸點(diǎn)必須先行斷開(kāi)。同樣從工頻轉(zhuǎn)為變頻時(shí)，也必須先將工頻接觸器斷開(kāi)，才允許接通變頻器輸出端接觸器，因此KM1和KM2、KM3和KM4、KM5和KM6絕對(duì)不能同時(shí)動(dòng)作，相互之間必須設(shè)計(jì)可靠的互鎖。為監(jiān)控電機(jī)負(fù)載運(yùn)行情況，主回路的電流大小能夠經(jīng)過(guò)電流互感器和變送器4~20mA電流信號(hào)送至上位機(jī)來(lái)顯示，同時(shí)能夠經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)接電壓表顯示線(xiàn)電壓，并經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)利用同一個(gè)電壓表顯示不同相之間的線(xiàn)電壓。初始運(yùn)行時(shí)，必須觀(guān)察電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向，使之符合要求。如果轉(zhuǎn)向相反，則能夠改變電源的相序來(lái)獲得正確的轉(zhuǎn)向。系統(tǒng)啟動(dòng)、運(yùn)行和停止的操作不能直接斷開(kāi)主電路(如直接使熔斷器或隔離開(kāi)關(guān)斷開(kāi))，而必須經(jīng)過(guò)變頻器實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)和軟停。為提高變頻器的功率因數(shù)，必須接電抗器。當(dāng)采用手動(dòng)控制時(shí)，必須采用自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)或軟啟動(dòng)的方式以降低電流，本系統(tǒng)采用軟啟動(dòng)器。4.3.2控制電路設(shè)計(jì)分析NL1NL102SB1SB2Q0.0KM2KM1Q0.1FR1PLCKM1KM2SB4SB3SB6QFKM1KM2KM3KM4KM5KM6SB5Q0.2KM4KM3Q0.3FR2KM3KM4Q0.4KM6KM5FR3KM5KM6Q0.5SA圖4-3系統(tǒng)的控制電路圖4-3系統(tǒng)的控制電路如圖4-3為系統(tǒng)的控制電路圖，圖中的SA為手動(dòng)自動(dòng)切換，SA在1位置為手動(dòng)狀態(tài)，在2的位置為自動(dòng)控制。手動(dòng)運(yùn)行時(shí)，可用按鈕SB1-SB6對(duì)三臺(tái)泵進(jìn)行啟?？刂?，自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)在PLC的程序監(jiān)控下運(yùn)行。4.3.3I/O分配表根據(jù)系統(tǒng)的控制要求統(tǒng)計(jì)控制系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)的地址的名稱(chēng)、代碼及地址編號(hào)如表4.1所示。表4.1輸入輸出點(diǎn)代碼及地址編號(hào)名稱(chēng)代碼地址編碼輸入信號(hào)系統(tǒng)啟動(dòng)SB1I0.0系統(tǒng)停止SB2I0.1消防用水SAI0.2生活用水I0.31#泵過(guò)載保護(hù)FR1I0.42#泵過(guò)載保護(hù)FR2I0.53#泵過(guò)載保護(hù)FR3I0.6變頻器故障信號(hào)I0.7輸出信號(hào)1#泵工頻運(yùn)行KM1Q0.01#泵變頻運(yùn)行KM2Q0.12#泵工頻運(yùn)行KM3Q0.22#泵變頻運(yùn)行KM4Q0.33#泵工頻運(yùn)行KM5Q0.43#泵變頻運(yùn)行KM6Q0.5消防用水指示燈HL1Q1.0生活用水指示燈HL3Q1.1變頻器故障指示燈HL4Q1.2系統(tǒng)啟動(dòng)指示燈HL5Q1.34.3.4I/O接線(xiàn)根據(jù)系統(tǒng)的控制要求設(shè)計(jì)出I/O接線(xiàn)圖如圖4-4所示。FUFU

2L1L~220VSA-SB1SB2+24V1MFRFRFRKM2KM1Q0.0Q0.1KM2KM1Q0.2Q0.3KM2KM1Q0.4Q0.5KM2KM1KM4KM3KM6KM53LQ1.0Q1.1Q1.2Q1.3Q1.4MM4402019945324v24vMM0L+I0A+RaCPU226CNDC0-10VEM235A-I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6圖4-4該系統(tǒng)的I/O接線(xiàn)圖4.4變頻器參數(shù)設(shè)置若想變頻器按照控制系統(tǒng)要求準(zhǔn)確可靠運(yùn)行，必須對(duì)其相關(guān)參數(shù)加以設(shè)定，本控制系統(tǒng)變頻器相關(guān)參數(shù)設(shè)定如表4-2所示。值得注意的是，在設(shè)定參數(shù)之前對(duì)變頻器中的參數(shù)進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位到出廠(chǎng)時(shí)的參數(shù)默認(rèn)值。表4-2恒壓供水系統(tǒng)的變頻器參數(shù)設(shè)定序號(hào)參數(shù)設(shè)定值參數(shù)功能說(shuō)明1P00031變頻器參數(shù)復(fù)位2P0010303P097014P00101開(kāi)始快速調(diào)試5P0304以銘牌數(shù)據(jù)電機(jī)額定電壓為6P0305以銘牌數(shù)據(jù)三臺(tái)電機(jī)額定總電流7P0307以銘牌數(shù)據(jù)0電機(jī)額定功率8P0309以銘牌數(shù)據(jù)電機(jī)的額定效率9P031050電機(jī)的額定頻率（續(xù)表4-2）序號(hào)參數(shù)設(shè)定值參數(shù)功能說(shuō)明10P0311以名牌數(shù)據(jù)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速11P39001結(jié)束快速調(diào)試12P10002設(shè)置頻率給定源（2為模擬輸入1通道）13P10805電機(jī)運(yùn)行最小頻率為5Hz14P108250電機(jī)運(yùn)行最大頻率為10Hz15P112010電機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)加速最大頻率所需時(shí)間16P112110電機(jī)從最大頻率減速到靜止?fàn)顟B(tài)所需時(shí)間17P13000控制方式選擇（0為線(xiàn)性V/F）18P075700V對(duì)應(yīng)0%的標(biāo)度，即0Hz19P0758020P07591010V對(duì)應(yīng)100%的標(biāo)度，即50Hz21P076010022P07610死區(qū)寬度為0V23P00031設(shè)置用戶(hù)參數(shù)訪(fǎng)問(wèn)等級(jí)為3級(jí)24P07002選擇命令給定源（2為I/O端子控制）25P1000 2設(shè)置頻率給定源（2為模擬輸入1通道）第五章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分析硬件連接確定之后，系統(tǒng)的控制功能主要經(jīng)過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)，結(jié)合泵站的控制要求，對(duì)泵站軟件設(shè)計(jì)分析如下：1．由“恒壓”要求出發(fā)的工作泵組數(shù)量管理為了恒定水壓，在水壓降落時(shí)要升高變頻器的輸出頻率，且在一臺(tái)水泵工作不能滿(mǎn)足恒壓要求時(shí)，需啟動(dòng)第二臺(tái)水泵。判斷需啟動(dòng)新水泵的標(biāo)準(zhǔn)是變頻器的輸出頻率達(dá)到設(shè)定的上限值。這一功能可經(jīng)過(guò)比較指令實(shí)現(xiàn)。為了判斷變頻器工作頻率達(dá)上限值的確實(shí)性，應(yīng)濾去偶然的頻率波動(dòng)引起的頻率達(dá)到上限情況，在程序中應(yīng)考慮采取時(shí)間濾波。2．多泵組泵站泵組管理規(guī)范由于變頻器泵站希望每一次啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)均為軟啟動(dòng)，又規(guī)定各臺(tái)水泵必須交替使用，多泵組泵站泵組的投運(yùn)要有個(gè)管理規(guī)范。在本設(shè)計(jì)中，控制要求中規(guī)定任一臺(tái)泵連續(xù)變頻運(yùn)行不得超過(guò)3h，因此每次需啟動(dòng)新水泵或切換變頻泵時(shí)，以新運(yùn)行泵為變頻泵是合理的。具體的操作是：將現(xiàn)行運(yùn)行的變頻器從變頻器上切除，并接上工頻電源運(yùn)行，將變頻器復(fù)位并用于新運(yùn)行泵的啟動(dòng)。除此之外，泵組管理還有一個(gè)問(wèn)題就是泵的工作循環(huán)控制，本設(shè)計(jì)中使用泵號(hào)加1的方法實(shí)現(xiàn)變頻泵的循環(huán)控制，用工頻泵的總數(shù)結(jié)合泵號(hào)實(shí)現(xiàn)工頻泵的輪換工作。3．程序的結(jié)構(gòu)及程序功能的實(shí)現(xiàn)由于模擬量單元需要編制初始化及中斷程序，本程序可分為三部分：主程序、子程序和中斷程序。系統(tǒng)初始化的一些工作放在初始化子程序中完成，這樣能夠節(jié)省掃描時(shí)間。利用定時(shí)器中斷功能實(shí)現(xiàn)PID控制的定時(shí)采樣及輸出控制。主程序的功能最多，如泵切換信號(hào)的生成、泵組接觸器邏輯控制信號(hào)的綜合及報(bào)警處理等都在主程序。白天、夜間模式的給定壓力值不同，兩個(gè)恒壓值是采用數(shù)字方式直接在程序中設(shè)定的。程序中使用的PLC元件及其功能如表5.1所示。表5.1程序中使用的PLC元件及其功能器件地址功能器件地址功能VD100過(guò)程變量標(biāo)準(zhǔn)值T37工頻泵增泵濾波時(shí)間控制VD104壓力給定值T38工頻泵減泵濾波時(shí)間控制VD108PID計(jì)算值M0.0故障結(jié)束脈沖信號(hào)VD112比例系數(shù)KM0.1水泵變頻啟動(dòng)脈沖（增泵）VD116采樣時(shí)間TsM0.2水泵變頻啟動(dòng)脈沖（減泵）VD120積分時(shí)間TiM0.3倒泵變頻啟動(dòng)脈沖VD124微分時(shí)間TdM0.4復(fù)位當(dāng)前變頻泵運(yùn)行脈沖VD204變頻運(yùn)行頻率下限值M0.5當(dāng)前泵工頻運(yùn)行啟動(dòng)脈沖VD208變頻運(yùn)行頻率上限值M0.6新泵變頻啟動(dòng)脈沖VD250PID調(diào)節(jié)結(jié)果存儲(chǔ)單元M2.0泵工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制VD300變頻工作泵的泵號(hào)M2.1泵工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制VD301工頻運(yùn)行泵的總臺(tái)數(shù)M2.2泵工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制VD310變頻運(yùn)行時(shí)間存儲(chǔ)器M3.0故障信號(hào)匯總T33工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制M3.1水池水位越限邏輯T34工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制T35工頻/變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制5.2PLC程序設(shè)計(jì)PLC控制程序采用SIEMENS公司提供的STEP7-MicroWIN-V40編程軟件開(kāi)發(fā)。該軟件的SIMATIC指令集包含三種語(yǔ)言，即語(yǔ)句表(STL)語(yǔ)言、梯形圖(LAD)語(yǔ)言、功能塊圖(FWD)語(yǔ)言。語(yǔ)句表(STL)語(yǔ)言類(lèi)似于計(jì)算機(jī)的匯編語(yǔ)言，特別適合于來(lái)自計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的工程人員，它使用指令助記符創(chuàng)立用戶(hù)程序，屬于面向機(jī)器硬件的語(yǔ)言。梯形圖(LAD)語(yǔ)言最接近于繼電器接觸器控制系統(tǒng)中的電氣控制原理圖，是應(yīng)用最多的一種編程語(yǔ)言，與計(jì)算機(jī)語(yǔ)言相比，梯形圖能夠看作是PLC的高級(jí)語(yǔ)言，幾乎不用去考慮系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)原理和硬件邏輯，因此，它很容易被一般的電氣工程設(shè)計(jì)和運(yùn)行維護(hù)人員所接受，是初學(xué)者理想的編程工具。功能塊圖(FWD)的圖形結(jié)構(gòu)與數(shù)字電路的結(jié)構(gòu)極為相似，功能塊圖中每個(gè)模塊有輸入和輸出端，輸出和輸入端的函數(shù)關(guān)系使用與、或、非、異或邏輯運(yùn)算，模塊之間的連接方式與電路的連接方式基本相同。PLC控制程序由一個(gè)主程序、若干子程序構(gòu)成，程序的編制在計(jì)算機(jī)上完成，編譯后經(jīng)過(guò)PC/PPI電纜把程序下載到PLC，控制任務(wù)的完成，是經(jīng)過(guò)在RUN模式下主機(jī)循環(huán)掃描并連續(xù)執(zhí)行用戶(hù)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。PLC主程序主要由系統(tǒng)初始化程序、水泵電機(jī)起動(dòng)程序、水泵電機(jī)變頻/工頻切換程序、水泵電機(jī)換機(jī)程序、模擬量(壓力、頻率)比較計(jì)算程序和報(bào)警程序等構(gòu)成。1．系統(tǒng)初始化程序在系統(tǒng)開(kāi)始工作的時(shí)候，先要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，即在開(kāi)始啟動(dòng)的時(shí)候，先對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)部分的當(dāng)前工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，如出錯(cuò)則報(bào)警，接著對(duì)變頻器變頻運(yùn)行的上下限頻率、PID控制的各參數(shù)進(jìn)行初始化處理，賦予一定的初值，在初始化子程序的最后進(jìn)行中斷連接。系統(tǒng)進(jìn)行初始化是在主程序中經(jīng)過(guò)調(diào)用子程序來(lái)是實(shí)現(xiàn)的。在初始化后緊接著要設(shè)定白天/夜間兩種供水模式下的水壓給定值以及變頻泵泵號(hào)和工頻泵投入臺(tái)數(shù)。2．增、減泵判斷和相應(yīng)操作程序當(dāng)PID調(diào)解結(jié)果大于等于變頻運(yùn)行上限頻率（或小于等于變頻運(yùn)行下限頻率）且水泵穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，定時(shí)器計(jì)時(shí)5min（以便消除水壓波動(dòng)的干擾）后執(zhí)行工頻泵臺(tái)數(shù)加一（或減一）操作，并產(chǎn)生相應(yīng)的泵變頻啟動(dòng)脈沖信號(hào)。3．水泵的軟啟動(dòng)程序增減泵或倒泵時(shí)復(fù)位變頻器為軟啟動(dòng)做準(zhǔn)備，同時(shí)變頻泵號(hào)加一，并產(chǎn)生當(dāng)前泵工頻啟動(dòng)脈沖信號(hào)和下一臺(tái)水泵變頻啟動(dòng)脈沖信號(hào)，延時(shí)后啟動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)只有一臺(tái)變頻泵長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)，對(duì)連續(xù)運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行判斷，超過(guò)3h則自動(dòng)倒泵變頻運(yùn)行。4．各水泵變頻運(yùn)行控制邏輯程序各水泵變頻運(yùn)行控制邏輯大致上是相同的，現(xiàn)在只以1#水泵為例進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng)?shù)谝淮紊想?、故障消除或者產(chǎn)生1#泵變頻啟動(dòng)脈沖信號(hào)而且系統(tǒng)無(wú)故障產(chǎn)生、未產(chǎn)生復(fù)位1#水泵變頻運(yùn)行信號(hào)、1#泵未工作在工頻狀態(tài)時(shí)，Q0.1置1，KM2常開(kāi)觸點(diǎn)閉合接通變頻器，使1#水泵變頻運(yùn)行，同時(shí)KM2常閉觸點(diǎn)打開(kāi)防止KM1線(xiàn)圈得電，從而在變頻和工頻之間實(shí)現(xiàn)良好的電氣互鎖，KM2的常開(kāi)觸點(diǎn)還可實(shí)現(xiàn)自鎖功能。5．各水泵工頻運(yùn)行控制邏輯程序水泵的工頻運(yùn)行不但取決于變頻泵的泵號(hào)，還取決于工頻泵的臺(tái)數(shù)。由于各水泵工頻運(yùn)行控制邏輯大致上是相同的，現(xiàn)在只以1#水泵為例進(jìn)行說(shuō)明。產(chǎn)生當(dāng)前泵工頻運(yùn)行啟動(dòng)脈沖后，若當(dāng)前2#泵處于變頻運(yùn)行狀態(tài)且工頻泵數(shù)大于0，或者當(dāng)前3#泵處于變頻運(yùn)行狀態(tài)且工頻泵數(shù)大于1，則Q0.0置1，KM1線(xiàn)圈得電，使得KM1常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，1#水泵工頻運(yùn)行，同時(shí)KM1常閉觸點(diǎn)打開(kāi)防止KM2線(xiàn)圈得電，從而實(shí)現(xiàn)變頻和工頻之間實(shí)現(xiàn)良好的電氣互鎖，KM1的常開(kāi)觸點(diǎn)還可實(shí)現(xiàn)自鎖功能。6．報(bào)警及故障處理程序本系統(tǒng)中包括水池水位越限報(bào)警指示燈、變頻器故障報(bào)警指示燈白天模式運(yùn)行指示燈以及報(bào)警電鈴。當(dāng)故障信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，相應(yīng)的指示燈會(huì)出現(xiàn)閃爍的現(xiàn)象，同時(shí)報(bào)警電鈴響起。而試燈按鈕按下時(shí)，各指示燈會(huì)一直點(diǎn)亮。故障發(fā)生后重新設(shè)定變頻泵號(hào)和工頻泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)，在故障結(jié)束后產(chǎn)生故障結(jié)束脈沖信號(hào)。由于變頻恒壓供水系統(tǒng)主程序梯形圖比較復(fù)雜，不方便全部畫(huà)出，在此僅畫(huà)出其控制過(guò)程的流程圖。詳細(xì)的主程序梯形圖請(qǐng)參考附錄圖c-1。主程序流程圖如圖5-1所示。由于在圖5-1中并未對(duì)各臺(tái)水泵的變頻和工頻運(yùn)行控制做詳細(xì)介紹，因此圖5-2和圖5-3對(duì)其作了完整的補(bǔ)充。其中圖5-2是以2#泵為例的變頻運(yùn)行控制流程圖，圖5-3是以2#泵為例的工頻運(yùn)行控制流程圖。1#、3#泵的運(yùn)行控制情況與2#泵相似，在此就不再重復(fù)。如圖5-1所示。本設(shè)計(jì)主程序流程圖1．調(diào)用初始化子程序，設(shè)定各初始值；2．根據(jù)增、減泵條件確定工頻泵運(yùn)行數(shù)；3．根據(jù)增泵、倒泵情況確定變頻泵號(hào)；4．經(jīng)過(guò)工頻泵數(shù)和變頻泵號(hào)對(duì)各泵運(yùn)行情況進(jìn)行控制；開(kāi)始調(diào)初始化子程序開(kāi)始調(diào)初始化子程序生活|消防三臺(tái)電機(jī)工頻運(yùn)行自動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間濾波修改泵組系數(shù)停機(jī)、報(bào)警fmin<f<fmax30min到否？?jī)膳_(tái)泵工頻運(yùn)行？輪休時(shí)間到否？消防生活YNYYNNYN圖5-1系統(tǒng)流程圖 主程序流程圖如圖5-1所示。由于圖5-1并未對(duì)個(gè)臺(tái)水泵的變頻和工頻運(yùn)行控制做詳細(xì)介紹，因此圖5-2和5-3對(duì)其做了完整的補(bǔ)充。圖5-2是以2#泵為例的變頻器控制流程圖，圖5-3是在2#泵為工頻為例運(yùn)行控制的流程圖，1#、3#與之相似。開(kāi)始是否有變頻器啟動(dòng)脈沖信號(hào)變頻泵號(hào)是否為22#是否工頻運(yùn)行系統(tǒng)是否無(wú)故障2#泵變頻運(yùn)行是否無(wú)變頻器復(fù)位脈沖結(jié)束NNNNNYYYYY圖5-22#變頻運(yùn)行控制系統(tǒng)開(kāi)始幾號(hào)變頻器運(yùn)行？3#變頻運(yùn)行？2#是否變頻運(yùn)行1#變頻運(yùn)行？2#泵變頻運(yùn)行工頻泵數(shù)是否大于0結(jié)束工頻泵數(shù)是否大于1NYYNYY圖5-32#變頻運(yùn)行控制系統(tǒng)流程圖圖5-32#變頻運(yùn)行控制系統(tǒng)流程圖圖5.2.32#工頻運(yùn)行控制系統(tǒng)流程圖第六章總結(jié)與展望本論文研究的是變頻恒壓供