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公司：長沙中贏供水設備有限(xian)公司
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基于plc控制的變頻恒壓供水系統節能設計報告
時間:2020-09-27 17:21 來源:中贏供水 作者:中贏供水 點擊:
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基于plc控(kong)制(zhi)的變頻恒(heng)壓供水(shui)系統節能(neng)設計報告
隨著社會(hui)主(zhu)義市場經濟的(de)(de)(de)發(fa)展，人們(men)對供(gong)水質(zhi)量和供(gong)水系統可(ke)靠性的(de)(de)(de)要求不斷提(ti)高(gao)；再加上目(mu)前(qian)能(neng)源緊缺(que)，利用先(xian)進的(de)(de)(de)自動(dong)化技(ji)(ji)術、控制技(ji)(ji)術以及通(tong)訊技(ji)(ji)術，設計高(gao)性能(neng)、高(gao)節能(neng)、能(neng)適(shi)應不同領(ling)域(yu)的(de)(de)(de)恒壓供(gong)水系統成為必(bi)然(ran)的(de)(de)(de)趨勢(shi)
本文分析變頻恒(heng)壓(ya)供水(shui)的(de)原理及系(xi)統的(de)組(zu)成結(jie)構，提出不(bu)同的(de)控制(zhi)方案，通過研究和(he)(he)比較，本論(lun)文采(cai)用變頻器和(he)(he)PLC實現恒(heng)壓(ya)供水(shui)和(he)(he)數(shu)據傳(chuan)輸，然(ran)后用數(shu)字PID對(dui)系(xi)統中的(de)恒(heng)壓(ya)控制(zhi)進(jin)行(xing)設計(ji)(ji)。最后對(dui)系(xi)統的(de)軟硬件設計(ji)(ji)進(jin)行(xing)了詳細(xi)的(de)介紹。本論(lun)文設計(ji)(ji)與實現通過MCGS進(jin)行(xing)數(shu)據傳(chuan)輸的(de)遠(yuan)程網絡巡回(hui)監控系(xi)統。具(ju)體講述(shu)了系(xi)統的(de)總體設計(ji)(ji)與軟件的(de)實現，并對(dui)系(xi)統采(cai)取的(de)可(ke)靠性措施進(jin)行(xing)了說明。
本文的(de)(de)變(bian)頻(pin)恒壓供水系(xi)統(tong)已在國內(nei)許多(duo)實際的(de)(de)供水控制系(xi)統(tong)中得(de)到應用，并取(qu)得(de)穩定可靠的(de)(de)運行效(xiao)(xiao)(xiao)果和良好(hao)的(de)(de)節(jie)能(neng)效(xiao)(xiao)(xiao)果。經實踐證明(ming)該系(xi)統(tong)具(ju)有高(gao)度的(de)(de)可靠性和實時性，極大地提高(gao)了供水的(de)(de)質量(liang)，并且節(jie)省了人力，具(ju)有明(ming)顯的(de)(de)經濟效(xiao)(xiao)(xiao)益(yi)和社會(hui)效(xiao)(xiao)(xiao)益(yi)。
第1章 緒(xu)論
1.1 城市供水(shui)系(xi)統(tong)的要求
眾所周(zhou)知，水(shui)(shui)是生產(chan)生活中不可缺(que)少的(de)(de)重要組成(cheng)部分(fen)，在(zai)節水(shui)(shui)節能己(ji)成(cheng)為時代特征的(de)(de)現(xian)(xian)實(shi)條件(jian)下，我(wo)們這個水(shui)(shui)資(zi)源(yuan)和(he)電能短缺(que)的(de)(de)國家，長期以(yi)來在(zai)市(shi)政供(gong)(gong)(gong)水(shui)(shui)、高層(ceng)建筑供(gong)(gong)(gong)水(shui)(shui)、工業生產(chan)循環供(gong)(gong)(gong)水(shui)(shui)等方面技術(shu)一直比較落后，自動化程度低(di)。主要表現(xian)(xian)在(zai)用(yong)水(shui)(shui)高峰期，水(shui)(shui)的(de)(de)供(gong)(gong)(gong)給(gei)量常常低(di)于(yu)需求量，出(chu)現(xian)(xian)水(shui)(shui)壓(ya)(ya)(ya)降(jiang)低(di)供(gong)(gong)(gong)不應求的(de)(de)現(xian)(xian)象，而在(zai)用(yong)水(shui)(shui)低(di)峰期，水(shui)(shui)的(de)(de)供(gong)(gong)(gong)給(gei)量常常高于(yu)需求量，出(chu)現(xian)(xian)水(shui)(shui)壓(ya)(ya)(ya)升高供(gong)(gong)(gong)過(guo)于(yu)求的(de)(de)情況，此(ci)時將會造(zao)成(cheng)能量的(de)(de)浪費(fei)，同(tong)時有可能導致水(shui)(shui)管(guan)爆破和(he)用(yong)水(shui)(shui)設備的(de)(de)損壞。在(zai)恒壓(ya)(ya)(ya)供(gong)(gong)(gong)水(shui)(shui)技術(shu)出(chu)現(xian)(xian)以(yi)前，出(chu)現(xian)(xian)過(guo)許(xu)多供(gong)(gong)(gong)水(shui)(shui)方式。以(yi)下就逐一分(fen)析。
(1) 一臺恒速(su)泵直接供水系統
這(zhe)種(zhong)(zhong)供水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)方(fang)(fang)式(shi)(shi)，水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泵從蓄(xu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)池中抽水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)加壓(ya)直接(jie)送往用戶，有(you)(you)(you)的甚至(zhi)連蓄(xu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)池也沒有(you)(you)(you)，直接(jie)從城市(shi)公用水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)網(wang)中抽水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)，嚴重影響城市(shi)公用管網(wang)壓(ya)力的穩定。這(zhe)種(zhong)(zhong)供水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)方(fang)(fang)式(shi)(shi)，水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泵整日不(bu)停(ting)運(yun)轉，有(you)(you)(you)的可能在夜間(jian)用水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)低(di)谷時段停(ting)止運(yun)行。這(zhe)種(zhong)(zhong)系(xi)統形式(shi)(shi)簡單、造價最低(di)，但耗(hao)電、耗(hao)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)嚴重，水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)壓(ya)不(bu)穩，供水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質量極差。
(2) 恒速泵(beng)+水塔的(de)供水方式
這種(zhong)方式(shi)是水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)(beng)(beng)(beng)先向水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)塔(ta)(ta)供(gong)(gong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)，再由水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)塔(ta)(ta)向用(yong)(yong)戶供(gong)(gong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)。水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)塔(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)合理(li)高(gao)度(du)是要(yao)求水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)塔(ta)(ta)最低水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)位略(lve)高(gao)于(yu)供(gong)(gong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)系(xi)統(tong)所(suo)需(xu)要(yao)壓(ya)(ya)(ya)力(li)。水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)塔(ta)(ta)注滿后水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)(beng)(beng)(beng)停(ting)止，水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)塔(ta)(ta)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)位低于(yu)某(mou)一(yi)(yi)位置時再啟動(dong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)(beng)(beng)(beng)。水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)(beng)(beng)(beng)處于(yu)斷續工作(zuo)狀態中。這種(zhong)供(gong)(gong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)方式(shi)，水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)(beng)(beng)(beng)工作(zuo)在額(e)定流(liu)量(liang)額(e)定揚程(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)條件下(xia)，水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)(beng)(beng)(beng)處于(yu)高(gao)效(xiao)能(neng)區(qu)。這種(zhong)方式(shi)顯(xian)然比前(qian)種(zhong)節電，其(qi)節電率與水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)塔(ta)(ta)容量(liang)、水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)(beng)(beng)(beng)額(e)定流(liu)量(liang)、用(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)不(bu)均勻系(xi)數、水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)(beng)(beng)(beng)的(de)(de)(de)(de)(de)開、停(ting)時間(jian)比、開/停(ting)頻率等有關。供(gong)(gong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)壓(ya)(ya)(ya)力(li)比較(jiao)穩定。但這種(zhong)供(gong)(gong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)方式(shi)基(ji)建設備投資最大，占地面(mian)積也最大;水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)壓(ya)(ya)(ya)不(bu)可調(diao)，不(bu)能(neng)兼顧近期與遠(yuan)期的(de)(de)(de)(de)(de)需(xu)要(yao)；而且(qie)系(xi)統(tong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)壓(ya)(ya)(ya)不(bu)能(neng)隨(sui)系(xi)統(tong)所(suo)需(xu)流(liu)量(liang)和系(xi)統(tong)所(suo)需(xu)要(yao)壓(ya)(ya)(ya)力(li)下(xia)降(jiang)而下(xia)降(jiang)，故(gu)還(huan)存在一(yi)(yi)些能(neng)量(liang)損(sun)(sun)失(shi)和二次污染問題。而且(qie)在使用(yong)(yong)過程(cheng)中，如果該系(xi)統(tong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)塔(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)位監控裝(zhuang)置損(sun)(sun)壞的(de)(de)(de)(de)(de)話，水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)(beng)(beng)(beng)不(bu)能(neng)進行自動(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)開、停(ting)，這樣水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)(beng)(beng)(beng)的(de)(de)(de)(de)(de)開、停(ting)，將完全(quan)由人操作(zuo)，這時將會出現能(neng)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)嚴重浪費和供(gong)(gong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)嚴重下(xia)降(jiang)。
(3)射流(liu)泵十水箱的供水方式
這種(zhong)方式是利(li)用(yong)射流泵本身的(de)(de)獨(du)特結構進(jin)行工作，利(li)用(yong)壓差(cha)和(he)來水管粗(cu)，出(chu)水管細的(de)(de)變徑工藝來實現供水，但是由于其技術和(he)工藝的(de)(de)不完善，加之該方式會出(chu)現有壓無量(流量)的(de)(de)現象，無法滿足高層供水的(de)(de)需要。
(4) 恒速泵十高位(wei)水箱的(de)供水方式
這種(zhong)方式原理與水(shui)(shui)(shui)塔是(shi)相同的(de)，只是(shi)水(shui)(shui)(shui)箱(xiang)設在建筑(zhu)物(wu)(wu)的(de)頂層(ceng)(ceng)。高層(ceng)(ceng)建筑(zhu)還(huan)可分層(ceng)(ceng)設立水(shui)(shui)(shui)箱(xiang)。占地面積與設備投資都有所(suo)減少，但這對建筑(zhu)物(wu)(wu)的(de)造價與設計都有影響，同時水(shui)(shui)(shui)箱(xiang)受建筑(zhu)物(wu)(wu)的(de)限制，容(rong)積不能(neng)過大，所(suo)以供(gong)水(shui)(shui)(shui)范圍較小。一些動物(wu)(wu)甚至(zhi)人都可能(neng)進入水(shui)(shui)(shui)箱(xiang)污染水(shui)(shui)(shui)質。水(shui)(shui)(shui)箱(xiang)的(de)水(shui)(shui)(shui)位監控裝置也容(rong)易損壞，這樣(yang)系統的(de)開(kai)、停，將(jiang)完全由(you)人工操作，使系統的(de)供(gong)水(shui)(shui)(shui)質量下降能(neng)耗增加。
(5)恒速泵十氣(qi)壓罐(guan)供(gong)水方(fang)式
這種方(fang)(fang)式是利用封閉(bi)的(de)氣(qi)壓(ya)罐(guan)代替(ti)高位水(shui)(shui)箱(xiang)蓄水(shui)(shui)，通過監測罐(guan)內壓(ya)力(li)來(lai)控制泵的(de)開、停。罐(guan)的(de)占(zhan)地面積與水(shui)(shui)塔水(shui)(shui)箱(xiang)供水(shui)(shui)方(fang)(fang)式相比(bi)較小，而(er)且可(ke)以(yi)放在地上，設備(bei)的(de)成本比(bi)水(shui)(shui)塔要低得(de)多。而(er)且氣(qi)壓(ya)罐(guan)是密封的(de)，所以(yi)大大減少了水(shui)(shui)質因異物進入而(er)被(bei)污(wu)染的(de)可(ke)能性(xing)。但氣(qi)壓(ya)罐(guan)供水(shui)(shui)的(de)方(fang)(fang)式也存在著許多缺點(dian)，在介紹完變頻(pin)調(diao)速供水(shui)(shui)方(fang)(fang)式后，再(zai)將二者作一比(bi)較。
(6)變頻調(diao)速供水方式
這種系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)的原理是通(tong)過安裝在系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)中的壓(ya)力(li)傳感(gan)器(qi)將系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)壓(ya)力(li)信號與設定壓(ya)力(li)值作比(bi)較，再通(tong)過控(kong)(kong)(kong)制器(qi)調節(jie)變(bian)頻(pin)器(qi)的輸出(chu)，無級調節(jie)水(shui)泵轉速。使系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)水(shui)壓(ya)無論(lun)流量(liang)如(ru)何變(bian)化(hua)始終穩定在一定的范(fan)圍內.變(bian)頻(pin)調速水(shui)泵調速控(kong)(kong)(kong)制方式有三種:水(shui)泵出(chu)口(kou)(kou)恒(heng)壓(ya)控(kong)(kong)(kong)制、水(shui)泵出(chu)口(kou)(kou)變(bian)壓(ya)控(kong)(kong)(kong)制、給水(shui)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)最不利點恒(heng)壓(ya)控(kong)(kong)(kong)制。
①出口恒壓控制
水(shui)(shui)(shui)泵(beng)出(chu)口恒(heng)壓控(kong)制(zhi)(zhi)是(shi)將壓力(li)傳感器安裝在水(shui)(shui)(shui)泵(beng)出(chu)口處，使系統在運行過(guo)程中水(shui)(shui)(shui)泵(beng)出(chu)口水(shui)(shui)(shui)壓恒(heng)定。這種(zhong)方式(shi)適用于(yu)管路的(de)(de)(de)阻(zu)力(li)損失在水(shui)(shui)(shui)泵(beng)揚程中所占(zhan)比例較小，整個給水(shui)(shui)(shui)系統的(de)(de)(de)壓力(li)可以看(kan)作是(shi)恒(heng)定的(de)(de)(de)，但這種(zhong)控(kong)制(zhi)(zhi)方式(shi)若(ruo)在供水(shui)(shui)(shui)面積較大(da)的(de)(de)(de)居住區中應用時，由(you)于(yu)管路能耗較大(da)，在低峰用水(shui)(shui)(shui)時，最不利點的(de)(de)(de)流出(chu)水(shui)(shui)(shui)頭高于(yu)設計值，故(gu)水(shui)(shui)(shui)泵(beng)出(chu)口恒(heng)壓控(kong)制(zhi)(zhi)方式(shi)不能得到(dao)最佳的(de)(de)(de)節能效果(guo)。
②出口(kou)變壓控(kong)制
水泵(beng)出口(kou)(kou)(kou)變壓(ya)(ya)控(kong)制(zhi)也是將壓(ya)(ya)力傳(chuan)感器安裝(zhuang)在水泵(beng)出口(kou)(kou)(kou)處，但其(qi)壓(ya)(ya)力設(she)定值不只是一(yi)個。是將每日24小時(shi)按用水曲線分成(cheng)若干時(shi)段(duan)，計算出各(ge)個時(shi)段(duan)所需(xu)的(de)水泵(beng)出口(kou)(kou)(kou)壓(ya)(ya)力，進行全日變壓(ya)(ya)，各(ge)時(shi)段(duan)恒壓(ya)(ya)控(kong)制(zhi)。這(zhe)(zhe)種控(kong)制(zhi)方式其(qi)實是水泵(beng)出口(kou)(kou)(kou)恒壓(ya)(ya)控(kong)制(zhi)的(de)特殊(shu)形式。他(ta)比(bi)水泵(beng)出口(kou)(kou)(kou)恒壓(ya)(ya)控(kong)制(zhi)方式能(neng)(neng)更(geng)節能(neng)(neng)，但這(zhe)(zhe)取決于(yu)將全天(tian)24小時(shi)分成(cheng)的(de)時(shi)段(duan)數及所需(xu)水泵(beng)出口(kou)(kou)(kou)壓(ya)(ya)力計算的(de)精確程度。所需(xu)水泵(beng)出口(kou)(kou)(kou)壓(ya)(ya)力計算得(de)越(yue)符合(he)實際情況越(yue)節能(neng)(neng)，將全天(tian)分得(de)越(yue)細越(yue)節能(neng)(neng)，當然控(kong)制(zhi)的(de)實現也越(yue)復雜。
③ 最(zui)不(bu)利點恒壓控制
最(zui)(zui)不(bu)(bu)利點恒壓控制是將壓力(li)(li)傳(chuan)感器安(an)裝在系(xi)統(tong)最(zui)(zui)不(bu)(bu)利點處;使系(xi)統(tong)在運行過(guo)程(cheng)(cheng)中保持最(zui)(zui)不(bu)(bu)利點的(de)(de)(de)壓力(li)(li)恒定。這種方式的(de)(de)(de)節能效果是最(zui)(zui)佳的(de)(de)(de)，但由于(yu)最(zui)(zui)不(bu)(bu)利點一般距離水(shui)泵(beng)較遠，壓力(li)(li)信號的(de)(de)(de)傳(chuan)輸在實(shi)際應用中受到諸多限(xian)制，因此工程(cheng)(cheng)中很少采用。
變(bian)(bian)頻(pin)(pin)調(diao)(diao)(diao)速(su)的(de)方式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)在節(jie)能(neng)效(xiao)果上(shang)明顯(xian)優于(yu)氣壓(ya)(ya)罐(guan)(guan)(guan)方式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)。氣壓(ya)(ya)罐(guan)(guan)(guan)方式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)依靠(kao)壓(ya)(ya)力(li)罐(guan)(guan)(guan)中(zhong)的(de)壓(ya)(ya)縮空(kong)氣送水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)，氣壓(ya)(ya)罐(guan)(guan)(guan)配套(tao)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)運(yun)(yun)行(xing)時(shi)，水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)在額定轉(zhuan)速(su)、額定流(liu)量(liang)的(de)條件下(xia)工作(zuo).當系(xi)統(tong)(tong)所(suo)需水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)下(xia)降(jiang)時(shi)，供(gong)(gong)(gong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)壓(ya)(ya)力(li)將超出系(xi)統(tong)(tong)所(suo)需要的(de)壓(ya)(ya)力(li)從而(er)(er)造(zao)成(cheng)能(neng)量(liang)的(de)浪(lang)費。同時(shi)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)是(shi)工頻(pin)(pin)率啟(qi)(qi)(qi)動(dong)(dong)(dong)(dong)，且(qie)啟(qi)(qi)(qi)動(dong)(dong)(dong)(dong)頻(pin)(pin)繁(fan)(fan)，又會造(zao)成(cheng)一定的(de)能(neng)耗(hao)(hao)。而(er)(er)變(bian)(bian)頻(pin)(pin)恒壓(ya)(ya)供(gong)(gong)(gong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)在系(xi)統(tong)(tong)用水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)下(xia)降(jiang)時(shi)可(ke)無級調(diao)(diao)(diao)節(jie)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)轉(zhuan)速(su)，使供(gong)(gong)(gong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)壓(ya)(ya)力(li)與系(xi)統(tong)(tong)所(suo)需水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)壓(ya)(ya)大(da)(da)(da)致(zhi)相等(deng)，這樣(yang)就節(jie)省(sheng)了(le)許多電能(neng)，同時(shi)變(bian)(bian)頻(pin)(pin)器(qi)對水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)采用軟啟(qi)(qi)(qi)動(dong)(dong)(dong)(dong)，啟(qi)(qi)(qi)動(dong)(dong)(dong)(dong)時(shi)沖(chong)擊(ji)(ji)電流(liu)小，啟(qi)(qi)(qi)動(dong)(dong)(dong)(dong)能(neng)耗(hao)(hao)比較小。另外氣壓(ya)(ya)罐(guan)(guan)(guan)要消耗(hao)(hao)一定的(de)鋼(gang)量(liang)，這也是(shi)它(ta)的(de)一個(ge)較大(da)(da)(da)的(de)缺點。而(er)(er)變(bian)(bian)頻(pin)(pin)調(diao)(diao)(diao)速(su)供(gong)(gong)(gong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)系(xi)統(tong)(tong)的(de)變(bian)(bian)頻(pin)(pin)器(qi)是(shi)一臺(tai)由微機控制的(de)電氣設(she)(she)備(bei)，不存在消耗(hao)(hao)多少(shao)鋼(gang)材的(de)問題。同時(shi)由于(yu)氣壓(ya)(ya)罐(guan)(guan)(guan)體積大(da)(da)(da)，占地面(mian)積一般為幾十(shi)平米(mi)。而(er)(er)變(bian)(bian)頻(pin)(pin)調(diao)(diao)(diao)速(su)式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)中(zhong)的(de)調(diao)(diao)(diao)速(su)裝置占地面(mian)積僅(jin)為幾平米(mi)。由此(ci)可(ke)見變(bian)(bian)頻(pin)(pin)調(diao)(diao)(diao)速(su)供(gong)(gong)(gong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)方式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)比氣壓(ya)(ya)罐(guan)(guan)(guan)供(gong)(gong)(gong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)方式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)將節(jie)省(sheng)大(da)(da)(da)量(liang)占地面(mian)積。在運(yun)(yun)行(xing)效(xiao)果上(shang)，氣壓(ya)(ya)罐(guan)(guan)(guan)方式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)與調(diao)(diao)(diao)速(su)式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)相比也存在著一定差(cha)距(ju)。氣壓(ya)(ya)罐(guan)(guan)(guan)方式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)運(yun)(yun)行(xing)不穩定，突出表(biao)現(xian)(xian)在它(ta)的(de)頻(pin)(pin)繁(fan)(fan)啟(qi)(qi)(qi)動(dong)(dong)(dong)(dong)。由于(yu)氣壓(ya)(ya)罐(guan)(guan)(guan)的(de)調(diao)(diao)(diao)節(jie)容量(liang)僅(jin)占其總(zong)容積的(de)1/3-1/6，因(yin)而(er)(er)每(mei)個(ge)罐(guan)(guan)(guan)的(de)調(diao)(diao)(diao)節(jie)能(neng)力(li)很(hen)小，只得依靠(kao)頻(pin)(pin)繁(fan)(fan)的(de)啟(qi)(qi)(qi)動(dong)(dong)(dong)(dong)來保(bao)證(zheng)供(gong)(gong)(gong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)，這樣(yang)將產生較大(da)(da)(da)的(de)噪聲，同時(shi)由于(yu)啟(qi)(qi)(qi)動(dong)(dong)(dong)(dong)過于(yu)頻(pin)(pin)繁(fan)(fan)，壓(ya)(ya)力(li)不穩，加之硬啟(qi)(qi)(qi)動(dong)(dong)(dong)(dong)，電氣和(he)機械(xie)沖(chong)擊(ji)(ji)較大(da)(da)(da)，設(she)(she)備(bei)損(sun)壞很(hen)快。變(bian)(bian)頻(pin)(pin)調(diao)(diao)(diao)速(su)式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)運(yun)(yun)行(xing)十(shi)分穩定可(ke)靠(kao)，沒有頻(pin)(pin)繁(fan)(fan)的(de)啟(qi)(qi)(qi)動(dong)(dong)(dong)(dong)現(xian)(xian)象，加之啟(qi)(qi)(qi)動(dong)(dong)(dong)(dong)方式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)為軟啟(qi)(qi)(qi)動(dong)(dong)(dong)(dong)，設(she)(she)備(bei)運(yun)(yun)行(xing)十(shi)分平穩，避免(mian)了(le)電氣、機械(xie)沖(chong)擊(ji)(ji)。在小區供(gong)(gong)(gong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)，而(er)(er)且(qie)由于(yu)調(diao)(diao)(diao)速(su)式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)是(shi)經水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)加壓(ya)(ya)后(hou)直接送往用戶的(de)，防止了(le)的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質二次污染，保(bao)證(zheng)了(le)飲(yin)用水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質可(ke)靠(kao)。
由(you)(you)此可(ke)見，變頻調(diao)速式供(gong)(gong)(gong)水(shui)(shui)系(xi)統(tong)具有節(jie)(jie)約能(neng)源(yuan)、節(jie)(jie)省鋼材、節(jie)(jie)省占地、節(jie)(jie)省投資、調(diao)節(jie)(jie)能(neng)力(li)大、運(yun)行(xing)穩定可(ke)靠的(de)(de)(de)(de)優(you)勢，具有廣闊的(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)前景和(he)明(ming)顯(xian)的(de)(de)(de)(de)經濟(ji)效益(yi)與(yu)社(she)會效益(yi)。隨(sui)著社(she)會經濟(ji)的(de)(de)(de)(de)迅速發展，水(shui)(shui)對(dui)(dui)人(ren)民(min)(min)生活與(yu)工業生產的(de)(de)(de)(de)影響日益(yi)加(jia)強(qiang)，人(ren)民(min)(min)對(dui)(dui)供(gong)(gong)(gong)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)質量(liang)和(he)供(gong)(gong)(gong)水(shui)(shui)系(xi)統(tong)可(ke)靠性的(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)不斷(duan)提(ti)高(gao)。把先進的(de)(de)(de)(de)自動(dong)化技術、控制技術、通訊及(ji)網絡技術等應(ying)用(yong)到供(gong)(gong)(gong)水(shui)(shui)領域，成為對(dui)(dui)供(gong)(gong)(gong)水(shui)(shui)系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)(de)新要(yao)求(qiu)。由(you)(you)于城(cheng)市供(gong)(gong)(gong)水(shui)(shui)量(liang)不斷(duan)加(jia)大，對(dui)(dui)城(cheng)市管網的(de)(de)(de)(de)實(shi)時監測提(ti)出了(le)更高(gao)的(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)。
1.2 變頻恒壓供水產生的背景(jing)和意義
泵站(zhan)擔負(fu)(fu)著工(gong)農業和(he)生活用水(shui)的(de)(de)重要(yao)任務，運行中需大(da)(da)量(liang)(liang)消(xiao)耗(hao)(hao)能(neng)量(liang)(liang)，提高泵站(zhan)效(xiao)率:降低能(neng)耗(hao)(hao)，對(dui)國民經濟(ji)有(you)(you)(you)重大(da)(da)意(yi)(yi)義。我國泵站(zhan)的(de)(de)特點是數量(liang)(liang)大(da)(da)、范圍廣、類(lei)(lei)型(xing)多(duo)、發(fa)展(zhan)速度快，在工(gong)程規模上(shang)也(ye)有(you)(you)(you)一(yi)(yi)定水(shui)平，但由(you)于設(she)(she)計(ji)中忽視動(dong)能(neng)經濟(ji)觀點以(yi)及(ji)(ji)機電產品(pin)類(lei)(lei)型(xing)和(he)質量(liang)(liang)上(shang)存在的(de)(de)一(yi)(yi)些問題等(deng)等(deng)原因，致使在技術水(shui)平、工(gong)程標準以(yi)及(ji)(ji)經濟(ji)效(xiao)益指標等(deng)方(fang)面與國外先進(jin)水(shui)平相比，還有(you)(you)(you)一(yi)(yi)定的(de)(de)差距(ju)。目前(qian)，大(da)(da)量(liang)(liang)的(de)(de)電能(neng)消(xiao)耗(hao)(hao)在水(shui)泵、風機負(fu)(fu)載(zai)上(shang)，城鄉居民用水(shui)設(she)(she)備所消(xiao)耗(hao)(hao)的(de)(de)電量(liang)(liang)在這類(lei)(lei)負(fu)(fu)載(zai)中占了相當的(de)(de)比例。這一(yi)(yi)方(fang)面是由(you)于我國居民多(duo)，用水(shui)量(liang)(liang)大(da)(da)，造(zao)(zao)成用電量(liang)(liang)大(da)(da):另一(yi)(yi)方(fang)面是因為我國供水(shui)設(she)(she)備工(gong)作效(xiao)率低，控制(zhi)方(fang)式不夠(gou)科(ke)學合理。造(zao)(zao)成不必要(yao)的(de)(de)能(neng)量(liang)(liang)浪費。因此(ci)，研究提水(shui)系統(tong)的(de)(de)能(neng)量(liang)(liang)模型(xing)，找(zhao)出能(neng)夠(gou)節能(neng)的(de)(de)控制(zhi)策(ce)略方(fang)法，這里(li)大(da)(da)有(you)(you)(you)潛力可挖，是減少(shao)能(neng)耗(hao)(hao)，保障(zhang)供水(shui)的(de)(de)一(yi)(yi)個很有(you)(you)(you)意(yi)(yi)義的(de)(de)工(gong)作。
以變頻器為核心(xin)結(jie)合PLC組(zu)成(cheng)(cheng)的控(kong)制系統(tong)具(ju)(ju)(ju)有高可靠性(xing)(xing)、強(qiang)抗干擾能力、組(zu)合靈活、編程(cheng)簡單、維(wei)修方(fang)便和(he)低(di)成(cheng)(cheng)本等諸多(duo)特點，變頻恒壓(ya)供(gong)水(shui)系統(tong)集變頻技(ji)(ji)術(shu)、電氣技(ji)(ji)術(shu)、防雷(lei)避(bi)雷(lei)技(ji)(ji)術(shu)、現代(dai)控(kong)制、遠程(cheng)監(jian)控(kong)技(ji)(ji)術(shu)于一(yi)體。采(cai)用該系統(tong)進行(xing)供(gong)水(shui)可以提高供(gong)水(shui)系統(tong)的穩定(ding)性(xing)(xing)和(he)可靠性(xing)(xing)，方(fang)便地(di)實現供(gong)水(shui)系統(tong)的集中管理與監(jian)控(kong);同(tong)時系統(tong)具(ju)(ju)(ju)有良好節能性(xing)(xing)，這在能量(liang)日益緊缺的今天尤為重要(yao)，所(suo)以研(yan)究設計該系統(tong)，對于提高企業效率以及人民的生活水(shui)平、降低(di)能耗等方(fang)面具(ju)(ju)(ju)有重要(yao)的現實意義。
1.3 國內外研究概況
變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)頻(pin)(pin)恒(heng)壓(ya)(ya)(ya)供水是在(zai)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)頻(pin)(pin)調速(su)(su)技術(shu)的(de)(de)發(fa)展(zhan)之(zhi)后逐漸(jian)發(fa)展(zhan)起來的(de)(de)。在(zai)早期，由于國外(wai)生(sheng)產(chan)的(de)(de)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)頻(pin)(pin)器(qi)(qi)的(de)(de)功能主(zhu)要限(xian)定在(zai)頻(pin)(pin)率控(kong)制(zhi)、升降速(su)(su)控(kong)制(zhi)、正反轉控(kong)制(zhi)、起制(zhi)動(dong)控(kong)制(zhi)、變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)壓(ya)(ya)(ya)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)頻(pin)(pin)比控(kong)制(zhi)及各(ge)種保護功能。應(ying)用在(zai)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)頻(pin)(pin)恒(heng)壓(ya)(ya)(ya)供水系(xi)統中(zhong)，變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)頻(pin)(pin)器(qi)(qi)僅作為(wei)執行(xing)機構，為(wei)了(le)滿足供水量大小需(xu)(xu)求不同時(shi)，保證(zheng)管網壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)恒(heng)定，需(xu)(xu)在(zai)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)頻(pin)(pin)器(qi)(qi)外(wai)部(bu)提(ti)供壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)控(kong)制(zhi)器(qi)(qi)和(he)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)傳感器(qi)(qi)，對壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)進行(xing)閉環控(kong)制(zhi)。從查閱的(de)(de)資料(liao)的(de)(de)情況來看，國外(wai)的(de)(de)恒(heng)壓(ya)(ya)(ya)供水工程在(zai)設計時(shi)都采用一(yi)臺(tai)(tai)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)頻(pin)(pin)器(qi)(qi)只帶一(yi)臺(tai)(tai)水泵機組(zu)的(de)(de)方式，幾乎沒有用一(yi)臺(tai)(tai)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)頻(pin)(pin)器(qi)(qi)拖(tuo)動(dong)多(duo)臺(tai)(tai)水泵機組(zu)運行(xing)的(de)(de)情況，因而投(tou)資成本高。即1968年，丹(dan)麥的(de)(de)丹(dan)佛(fo)(fo)斯公司發(fa)明并首家生(sheng)產(chan)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)頻(pin)(pin)器(qi)(qi)(丹(dan)佛(fo)(fo)斯是傳動(dong)產(chan)品全球五大核心(xin)供應(ying)商之(zhi)一(yi))后，隨著變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)頻(pin)(pin)技術(shu)的(de)(de)發(fa)展(zhan)和(he)變頻恒壓供水系統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)性(xing)、可靠(kao)性(xing)以及自動化程(cheng)度高等(deng)方(fang)面的(de)(de)(de)(de)(de)優點以及顯著的(de)(de)(de)(de)(de)節能效果(guo)被(bei)大家(jia)(jia)發(fa)現和(he)認(ren)可后(hou)，國(guo)外許(xu)多生產變(bian)(bian)頻(pin)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)廠家(jia)(jia)開始重視并推(tui)出具有恒壓(ya)供(gong)水功能的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)頻(pin)器(qi)(qi)(qi)，像瑞典、瑞士的(de)(de)(de)(de)(de)ABB集團推(tui)出了(le)HVAC變(bian)(bian)頻(pin)技術，法(fa)國(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)施耐德(de)公(gong)司(si)就推(tui)出了(le)恒壓(ya)供(gong)水基板(ban)，備(bei)有“變(bian)(bian)頻(pin)泵固定(ding)方(fang)式(shi)”，“變(bian)(bian)頻(pin)泵循(xun)壞(huai)方(fang)式(shi)”兩種模式(shi)。它將PID調節器(qi)(qi)(qi)和(he)PLC可編程(cheng)控(kong)制(zhi)器(qi)(qi)(qi)等(deng)硬(ying)件(jian)集成(cheng)在變(bian)(bian)頻(pin)器(qi)(qi)(qi)控(kong)制(zhi)基板(ban)上，通過(guo)設(she)置(zhi)指令代碼(ma)實現PLC和(he)PID等(deng)電(dian)控(kong)系(xi)(xi)統的(de)(de)(de)(de)(de)功能，只(zhi)要搭載(zai)配套(tao)的(de)(de)(de)(de)(de)恒壓(ya)供(gong)水單(dan)元，便(bian)可直接(jie)控(kong)制(zhi)多個內置(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)磁接(jie)觸器(qi)(qi)(qi)工作，可構成(cheng)最(zui)多七臺電(dian)機(泵)的(de)(de)(de)(de)(de)供(gong)水系(xi)(xi)統。這(zhe)類設(she)備(bei)雖然說(shuo)是(shi)微(wei)化了(le)電(dian)路結(jie)構，降低了(le)設(she)備(bei)成(cheng)本，但(dan)其輸出接(jie)口的(de)(de)(de)(de)(de)擴展功能缺(que)乏靈活性(xing)，系(xi)(xi)統的(de)(de)(de)(de)(de)動態(tai)性(xing)能和(he)穩(wen)定(ding)性(xing)不高，與別的(de)(de)(de)(de)(de)監控(kong)系(xi)(xi)統(如BA系(xi)(xi)統)和(he)組態(tai)軟(ruan)件(jian)難以實現數(shu)據通信(xin)，并且(qie)限制(zhi)了(le)帶負載(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)容量，因此(ci)在實際使用(yong)時其范圍將會受到限制(zhi)。
目前國內有(you)(you)不少公(gong)司在(zai)做變(bian)(bian)頻(pin)恒壓(ya)供(gong)水(shui)(shui)的(de)(de)工程，大多采(cai)用(yong)(yong)國外(wai)品牌的(de)(de)變(bian)(bian)頻(pin)器(qi)控制(zhi)水(shui)(shui)泵的(de)(de)轉(zhuan)速(su)，水(shui)(shui)管的(de)(de)管網壓(ya)力(li)的(de)(de)閉(bi)環(huan)(huan)調(diao)節及(ji)多臺(tai)水(shui)(shui)泵的(de)(de)循(xun)環(huan)(huan)控制(zhi)，有(you)(you)的(de)(de)采(cai)用(yong)(yong)可(ke)(ke)編程控制(zhi)器(qi)(PLC)及(ji)相應的(de)(de)軟(ruan)件予(yu)以實現(xian);有(you)(you)的(de)(de)采(cai)用(yong)(yong)單片機及(ji)相應的(de)(de)軟(ruan)件予(yu)以實現(xian)。但在(zai)系(xi)統的(de)(de)動態性(xing)(xing)能、穩定性(xing)(xing)能、抗(kang)干擾性(xing)(xing)能以及(ji)開放性(xing)(xing)等多方面(mian)的(de)(de)綜合技術指(zhi)標來說，還遠(yuan)遠(yuan)沒能達到所有(you)(you)用(yong)(yong)戶的(de)(de)要求。原(yuan)深圳華為(wei)(現(xian)己更名為(wei)艾默生)電(dian)氣公(gong)司和成都(dou)希望集團〔森(sen)蘭牌變(bian)(bian)頻(pin)器(qi))也推出(chu)(chu)了(le)恒壓(ya)供(gong)水(shui)(shui)專(zhuan)用(yong)(yong)變(bian)(bian)頻(pin)器(qi)(2.2kw-30kw)，無需外(wai)接(jie)PLC和PID調(diao)節器(qi)，可(ke)(ke)完成最多四臺(tai)水(shui)(shui)泵的(de)(de)循(xun)壞切換、定時起動、停(ting)止和定時循(xun)環(huan)(huan)(月麥(mai)丹佛斯公(gong)司的(de)(de)VLT系(xi)列變(bian)(bian)頻(pin)器(qi)可(ke)(ke)實現(xian)七臺(tai)水(shui)(shui)泵機組的(de)(de)切換)。該變(bian)(bian)頻(pin)器(qi)將壓(ya)力(li)閉(bi)環(huan)(huan)調(diao)節與(yu)循(xun)環(huan)(huan)邏(luo)輯控制(zhi)功(gong)能集成在(zai)變(bian)(bian)頻(pin)器(qi)內部實現(xian)，但其輸出(chu)(chu)接(jie)口限制(zhi)了(le)帶(dai)負(fu)載容(rong)量(liang)，同時操作不方便(bian)且不具(ju)有(you)(you)數據通信功(gong)能，因此只適用(yong)(yong)于小容(rong)量(liang)，控制(zhi)要求不高的(de)(de)供(gong)水(shui)(shui)場所。
可(ke)以看(kan)出，目前在國(guo)內外變頻調速(su)恒壓供(gong)水控(kong)(kong)(kong)制系統(tong)(tong)的(de)(de)(de)研究設計(ji)中(zhong)，對于(yu)能適應(ying)不同的(de)(de)(de)用水場合，結(jie)合現(xian)代控(kong)(kong)(kong)制技術(shu)、網絡(luo)和(he)通訊(xun)技術(shu)同時兼顧系統(tong)(tong)的(de)(de)(de)電磁兼容性(EMC)的(de)(de)(de)變頻但壓供(gong)水系統(tong)(tong)的(de)(de)(de)水壓閉(bi)環控(kong)(kong)(kong)制的(de)(de)(de)研究還是不夠(gou)的(de)(de)(de)。因此，有待(dai)于(yu)進一步研究改善變頻恒壓供(gong)水系統(tong)(tong)的(de)(de)(de)性能，使其能被更(geng)好(hao)的(de)(de)(de)應(ying)用于(yu)生(sheng)(sheng)活、生(sheng)(sheng)產實踐中(zhong)。
采用(yong)變頻調(diao)節(jie)以(yi)后，系統實(shi)現了軟起動，電機(ji)(ji)起動電流(liu)從零逐漸增(zeng)至額定(ding)電流(liu)，起動時間(jian)相應延(yan)(yan)長，對(dui)電網沒有(you)較大的(de)沖擊(ji)，減輕(qing)了起動機(ji)(ji)械(xie)轉矩對(dui)于(yu)電機(ji)(ji)的(de)機(ji)(ji)械(xie)損傷，有(you)效的(de)延(yan)(yan)長了電機(ji)(ji)的(de)使用(yong)壽命(ming)。這(zhe)種調(diao)控(kong)方(fang)式(shi)以(yi)穩定(ding)水壓為目的(de)，各種優(you)(you)化方(fang)案都是以(yi)母管(guan)(市政來(lai)水管(guan))進口壓力(li)保持恒定(ding)為條件。實(shi)際上(shang)，給水泵站的(de)出(chu)口壓力(li)允(yun)許在(zai)一定(ding)范(fan)圍(wei)內變化。因此這(zhe)種調(diao)控(kong)方(fang)式(shi)縮小了優(you)(you)化范(fan)圍(wei)，所得到的(de)解(jie)為局部(bu)最(zui)優(you)(you)解(jie)，不能(neng)完(wan)全(quan)保證泵站始(shi)終工作在(zai)最(zui)優(you)(you)狀態.
變頻(pin)調(diao)(diao)速(su)(su)(su)是優于以往任何一(yi)種調(diao)(diao)速(su)(su)(su)方(fang)式(如調(diao)(diao)壓(ya)調(diao)(diao)速(su)(su)(su)、變極(ji)調(diao)(diao)速(su)(su)(su)、串級調(diao)(diao)速(su)(su)(su)等)，是當今國際上一(yi)項效益最(zui)高(gao)、性(xing)能最(zui)好(hao)、應(ying)用(yong)最(zui)廣、最(zui)有發(fa)展前(qian)途的(de)電(dian)(dian)機調(diao)(diao)速(su)(su)(su)技(ji)術.它采用(yong)微機控制技(ji)術;電(dian)(dian)力電(dian)(dian)子技(ji)術和(he)電(dian)(dian)機傳動(dong)技(ji)術實現了工業交(jiao)流電(dian)(dian)動(dong)機的(de)無(wu)級調(diao)(diao)速(su)(su)(su)，具(ju)有高(gao)效率、寬范圍和(he)高(gao)精度等特(te)點。以變頻(pin)器為核心結合PLC組成的(de)控制系(xi)統(tong)具(ju)有高(gao)可靠性(xing)、強抗干擾(rao)能力、組合靈活、編程(cheng)簡單、維(wei)修方(fang)便和(he)低(di)(di)成本低(di)(di)能耗等諸多特(te)點。
1.4 設計任務及要(yao)求
本系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)以一個供水(shui)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)作(zuo)為被控(kong)(kong)(kong)對象，研究(jiu)基于MCGS組態軟件(jian)的(de)(de)(de)供水(shui)監(jian)控(kong)(kong)(kong)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)設(she)計，使系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)獲得較好(hao)的(de)(de)(de)性能(neng)指標(biao)。主(zhu)要設(she)計內容為：了(le)解供水(shui)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)運行工藝情況，設(she)計恒壓(ya)供水(shui)控(kong)(kong)(kong)制系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)硬件(jian)電路；研究(jiu)恒壓(ya)變頻(pin)供水(shui)的(de)(de)(de)控(kong)(kong)(kong)制方法，開(kai)發基于MCGS組態軟件(jian)的(de)(de)(de)監(jian)控(kong)(kong)(kong)界面(mian)，完成(cheng)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)監(jian)控(kong)(kong)(kong)調(diao)試，實現(xian)對系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)高(gao)性能(neng)控(kong)(kong)(kong)制。
第2章 恒壓供水(shui)系(xi)統
2.1變頻恒壓供(gong)水系統(tong)
隨著(zhu)變(bian)頻(pin)技(ji)術的(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)(fa)展和人(ren)們對生活飲(yin)用(yong)水(shui)品質(zhi)(zhi)要(yao)(yao)求(qiu)的(de)(de)(de)(de)不(bu)斷提(ti)高(gao)(gao)(gao)，變(bian)頻(pin)恒(heng)壓(ya)(ya)供(gong)(gong)水(shui)系(xi)統(tong)(tong)(tong)以(yi)其環保、節(jie)能(neng)和高(gao)(gao)(gao)品質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)供(gong)(gong)水(shui)質(zhi)(zhi)量等(deng)特點，廣泛應用(yong)于(yu)多層住(zhu)宅(zhai)小區及(ji)高(gao)(gao)(gao)層建(jian)(jian)筑的(de)(de)(de)(de)生活、消防(fang)供(gong)(gong)水(shui)中(zhong)(zhong)。變(bian)頻(pin)恒(heng)壓(ya)(ya)供(gong)(gong)水(shui)的(de)(de)(de)(de)調速(su)系(xi)統(tong)(tong)(tong)可(ke)以(yi)實(shi)現水(shui)泵電機無級調速(su)，依(yi)據用(yong)水(shui)量的(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)自動調節(jie)系(xi)統(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)運行(xing)參數(shu)，在用(yong)水(shui)量發(fa)(fa)(fa)生變(bian)化(hua)(hua)時保持(chi)水(shui)壓(ya)(ya)恒(heng)定以(yi)滿(man)足用(yong)水(shui)要(yao)(yao)求(qiu)，是(shi)當今最先進、合(he)(he)理的(de)(de)(de)(de)節(jie)能(neng)型供(gong)(gong)水(shui)系(xi)統(tong)(tong)(tong)。在實(shi)際(ji)應用(yong)中(zhong)(zhong)如何充分利(li)用(yong)專用(yong)變(bian)頻(pin)器內置(zhi)的(de)(de)(de)(de)各種(zhong)功能(neng)，對合(he)(he)理設(she)(she)計變(bian)頻(pin)恒(heng)壓(ya)(ya)供(gong)(gong)水(shui)設(she)(she)備(bei)、降低成(cheng)本(ben)、保證(zheng)產(chan)品質(zhi)(zhi)量等(deng)有著(zhu)重要(yao)(yao)意義。變(bian)頻(pin)恒(heng)壓(ya)(ya)供(gong)(gong)水(shui)方(fang)(fang)式(shi)與過去的(de)(de)(de)(de)水(shui)塔或(huo)高(gao)(gao)(gao)位水(shui)箱以(yi)及(ji)氣壓(ya)(ya)供(gong)(gong)水(shui)方(fang)(fang)式(shi)相(xiang)比，不(bu)論是(shi)設(she)(she)備(bei)的(de)(de)(de)(de)投(tou)資，運行(xing)的(de)(de)(de)(de)經(jing)濟性(xing)，還是(shi)系(xi)統(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)穩定性(xing)、可(ke)靠性(xing)、自動化(hua)(hua)程度(du)等(deng)方(fang)(fang)面都具(ju)有無法(fa)比擬的(de)(de)(de)(de)優勢(shi)，而且具(ju)有顯著(zhu)的(de)(de)(de)(de)節(jie)能(neng)效(xiao)果。目前變(bian)頻(pin)恒(heng)壓(ya)(ya)供(gong)(gong)水(shui)系(xi)統(tong)(tong)(tong)正向(xiang)著(zhu)高(gao)(gao)(gao)可(ke)靠性(xing)、全數(shu)字化(hua)(hua)微機控制、多品種(zhong)系(xi)列化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)向(xiang)發(fa)(fa)(fa)展。追求(qiu)高(gao)(gao)(gao)度(du)智能(neng)化(hua)(hua)、系(xi)列化(hua)(hua)、標準化(hua)(hua)，是(shi)未來供(gong)(gong)水(shui)設(she)(she)備(bei)適應城鎮建(jian)(jian)設(she)(she)中(zhong)(zhong)成(cheng)片開發(fa)(fa)(fa)、智能(neng)樓宇、網(wang)絡供(gong)(gong)水(shui)調度(du)和整(zheng)體規劃要(yao)(yao)求(qiu)的(de)(de)(de)(de)必然趨(qu)勢(shi)。
變頻恒(heng)壓(ya)供水系統(tong)能適用生活水、工業用水以及消防用水等多種場(chang)合的(de)供水要求，該(gai)系統(tong)具(ju)有以下特點:
(1)供水系統的控(kong)(kong)制(zhi)對象是用戶(hu)管(guan)網的水壓(ya)，它是一個過(guo)程(cheng)控(kong)(kong)制(zhi)量，同其他一些過(guo)程(cheng)控(kong)(kong)制(zhi)量(如:溫度(du)、流量、濃度(du)等)一樣，對控(kong)(kong)制(zhi)作用的響(xiang)應(ying)具有滯后性。同時用于(yu)水泵轉速控(kong)(kong)制(zhi)的變頻器也存(cun)在一定(ding)的滯后效應(ying)。
(2)用(yong)戶(hu)管(guan)(guan)網(wang)中因為有管(guan)(guan)阻(zu)、水(shui)(shui)錘等(deng)因素的影響(xiang)，同時又由于(yu)水(shui)(shui)泵(beng)自身的一些固(gu)有特性(xing)，使水(shui)(shui)泵(beng)轉速(su)的變(bian)化(hua)(hua)與管(guan)(guan)網(wang)壓(ya)力的變(bian)化(hua)(hua)成正(zheng)比，因此變(bian)頻調速(su)恒壓(ya)供(gong)水(shui)(shui)系統(tong)是(shi)一個線性(xing)系統(tong)。
(3)變(bian)頻調速恒壓(ya)供水(shui)系(xi)統(tong)(tong)要具有廣泛的(de)(de)通(tong)用性(xing)，面向各種各樣的(de)(de)供水(shui)系(xi)統(tong)(tong)，而不同的(de)(de)供水(shui)系(xi)統(tong)(tong)管網結構(gou)、用水(shui)量(liang)和揚程等方面存在(zai)著較大的(de)(de)差異，因此其控制(zhi)對象的(de)(de)模型(xing)具有很(hen)強的(de)(de)多變(bian)性(xing)。
(4)在變(bian)頻調(diao)速(su)恒(heng)壓(ya)供(gong)水系(xi)統中，由(you)于有(you)定(ding)量泵的(de)加入(ru)控制，而(er)定(ding)量泵的(de)控制(包括定(ding)量泉的(de)停止(zhi)和運(yun)行)是(shi)時(shi)時(shi)發(fa)生的(de)，同時(shi)定(ding)量泵的(de)運(yun)行狀態直(zhi)接影響供(gong)水系(xi)統的(de)模(mo)型參(can)數(shu)，使其不確定(ding)性地發(fa)生變(bian)化，因(yin)此可(ke)以認為(wei)，變(bian)頻調(diao)速(su)恒(heng)壓(ya)供(gong)水系(xi)統的(de)控制對象是(shi)時(shi)時(shi)變(bian)化的(de)。
(5)當出現意外的(de)(de)情況(kuang)(如突然停水(shui)、斷電、泵、變頻器或(huo)軟(ruan)啟(qi)動(dong)器故(gu)障等)時(shi)，系統(tong)能根據泵及變頻器或(huo)軟(ruan)啟(qi)動(dong)器的(de)(de)狀態，電網(wang)狀況(kuang)及水(shui)源水(shui)位，管(guan)網(wang)壓力(li)等工(gong)況(kuang)點自動(dong)進(jin)(jin)行切換，保證管(guan)網(wang)內(nei)壓力(li)恒定(ding)。在故(gu)障發生時(shi)，執行專門的(de)(de)故(gu)障程序，保證在緊(jin)急情況(kuang)下(xia)的(de)(de)仍(reng)能進(jin)(jin)行供水(shui)。
(6)水泵的(de)電氣控制柜，其有遠(yuan)程(cheng)和就地控制的(de)功能(neng)和數據(ju)通訊接口，能(neng)與控制信號或控制軟(ruan)件相連(lian)，能(neng)對供水的(de)相關數據(ju)進行實時傳送，以便顯示和監控以及報表打印等功能(neng)。
(7)用變頻器進(jin)(jin)行調速，用調節泵(beng)和固定泵(beng)的(de)組合進(jin)(jin)行恒(heng)壓供(gong)水，節能效果顯(xian)著(zhu)，對(dui)每臺水泵(beng)進(jin)(jin)行軟啟(qi)(qi)動(dong)，啟(qi)(qi)動(dong)電(dian)流可從零到電(dian)機額定電(dian)流，減少(shao)了(le)(le)啟(qi)(qi)動(dong)電(dian)流對(dui)電(dian)網的(de)沖(chong)擊同時減少(shao)了(le)(le)啟(qi)(qi)動(dong)慣(guan)性對(dui)設備(bei)的(de)大慣(guan)量的(de)轉速沖(chong)擊，延(yan)長了(le)(le)設備(bei)的(de)使用壽(shou)命。
2.2 課(ke)題研究(jiu)的(de)對象
此次設計研究(jiu)的(de)對象是(shi)一(yi)棟(dong)樓房的(de)供(gong)水(shui)系(xi)統。這(zhe)棟(dong)樓有10層(ceng)，由于高(gao)(gao)層(ceng)樓對水(shui)壓(ya)(ya)(ya)的(de)要求(qiu)高(gao)(gao)，在水(shui)壓(ya)(ya)(ya)低(di)時，高(gao)(gao)層(ceng)用戶將無(wu)法正常用水(shui)甚至出現無(wu)水(shui)的(de)情況，水(shui)壓(ya)(ya)(ya)高(gao)(gao)時將造成(cheng)能源的(de)浪費。如圖(tu)2.1所示，是(shi)這(zhe)棟(dong)小樓的(de)供(gong)水(shui)流(liu)程。自來水(shui)廠(chang)送來的(de)水(shui)先儲(chu)存的(de)水(shui)池中(zhong)再(zai)通過(guo)水(shui)泵加(jia)壓(ya)(ya)(ya)送給(gei)用戶。通過(guo)水(shui)泵加(jia)壓(ya)(ya)(ya)后，必須恒壓(ya)(ya)(ya)供(gong)給(gei)每一(yi)個用戶。
2.3 變頻恒壓(ya)供水控制方式的選(xuan)擇
目前國內變頻恒壓供水設備電控(kong)柜的控(kong)制方式有：
1．邏輯電(dian)子電(dian)路控制(zhi)方式
這類控制(zhi)電路難以實現水泵(beng)機組全(quan)部軟啟動、全(quan)流量變(bian)頻(pin)調節(jie)，往(wang)往(wang)采(cai)用(yong)一臺泵(beng)固(gu)定(ding)于變(bian)頻(pin)狀態，其余泵(beng)均為(wei)工頻(pin)狀態的方式。因此，控制(zhi)精度(du)較(jiao)低、水泵(beng)切(qie)換時(shi)水壓波動大(da)、調試較(jiao)麻煩、工頻(pin)泵(beng)起動時(shi)有沖擊、抗干(gan)擾能力較(jiao)弱，但其成本較(jiao)低。
2．單(dan)片(pian)微機電路控(kong)制方式(shi)
這(zhe)類控制電(dian)路優于邏(luo)輯電(dian)路，但在應付不(bu)同管網、不(bu)同供水情(qing)況時(shi)，調試較麻煩；追加功能時(shi)往往要對電(dian)路進行修改(gai)，不(bu)靈活也不(bu)方便。電(dian)路的(de)可靠性和抗干擾能力(li)都不(bu)太好。
3．帶PID回(hui)路(lu)調(diao)節器(qi)或可編程序控制器(qi)(PLC)的控制方式(shi)
該(gai)方(fang)式變(bian)(bian)頻(pin)器(qi)的作用是(shi)為電(dian)機提(ti)供可變(bian)(bian)頻(pin)率的電(dian)源。實現電(dian)機的無級調速，從(cong)而使管(guan)網(wang)水壓(ya)連(lian)續變(bian)(bian)化(hua)。傳感器(qi)的任務(wu)是(shi)檢(jian)測管(guan)網(wang)水壓(ya)，壓(ya)力(li)設(she)定單元為系(xi)統提(ti)供滿足(zu)用戶需要(yao)的水壓(ya)期望值。壓(ya)力(li)設(she)定信(xin)號和(he)壓(ya)力(li)反饋(kui)信(xin)號在輸(shu)入可編(bian)程(cheng)控(kong)后(hou)，經可編(bian)程(cheng)控(kong)制器(qi)內部(bu)PID控(kong)制程(cheng)序的計算，輸(shu)出給變(bian)(bian)頻(pin)器(qi)一個轉速控(kong)制信(xin)號。還有一種辦法是(shi)將壓(ya)力(li)設(she)定信(xin)號和(he)壓(ya)力(li)反饋(kui)信(xin)號送入PID回路調節器(qi)，由(you)PID回路調節器(qi)在調節器(qi)內部(bu)進行運算后(hou)，輸(shu)入給變(bian)(bian)頻(pin)器(qi)一個轉速調節信(xin)號。
由于(yu)變(bian)頻(pin)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉速控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)信(xin)號是(shi)由可(ke)(ke)編(bian)(bian)(bian)程(cheng)(cheng)控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)器(qi)(qi)(qi)(qi)或PID回路(lu)調(diao)節(jie)器(qi)(qi)(qi)(qi)給出(chu)(chu)(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，所以(yi)對可(ke)(ke)編(bian)(bian)(bian)程(cheng)(cheng)控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)器(qi)(qi)(qi)(qi)來(lai)講。既(ji)要有(you)模(mo)(mo)(mo)擬(ni)量(liang)(liang)輸(shu)(shu)(shu)(shu)入(ru)接(jie)口(kou)，又要有(you)模(mo)(mo)(mo)擬(ni)量(liang)(liang)輸(shu)(shu)(shu)(shu)出(chu)(chu)(chu)(chu)接(jie)口(kou)。由于(yu)帶(dai)模(mo)(mo)(mo)擬(ni)量(liang)(liang)輸(shu)(shu)(shu)(shu)入(ru)，輸(shu)(shu)(shu)(shu)出(chu)(chu)(chu)(chu)接(jie)口(kou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)(ke)編(bian)(bian)(bian)程(cheng)(cheng)控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)器(qi)(qi)(qi)(qi)價格很高，這(zhe)無形中就增(zeng)加了(le)供水(shui)設(she)備(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成本。若采用(yong)帶(dai)有(you)模(mo)(mo)(mo)擬(ni)量(liang)(liang)輸(shu)(shu)(shu)(shu)入(ru)，數(shu)字量(liang)(liang)輸(shu)(shu)(shu)(shu)出(chu)(chu)(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)(ke)編(bian)(bian)(bian)程(cheng)(cheng)控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)器(qi)(qi)(qi)(qi)，則要在可(ke)(ke)編(bian)(bian)(bian)程(cheng)(cheng)控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)字量(liang)(liang)輸(shu)(shu)(shu)(shu)出(chu)(chu)(chu)(chu)口(kou)端另接(jie)一(yi)塊PWM調(diao)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)板，將(jiang)可(ke)(ke)編(bian)(bian)(bian)程(cheng)(cheng)控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)器(qi)(qi)(qi)(qi)輸(shu)(shu)(shu)(shu)出(chu)(chu)(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)字量(liang)(liang)信(xin)號轉變(bian)為模(mo)(mo)(mo)擬(ni)量(liang)(liang)。這(zhe)樣，可(ke)(ke)編(bian)(bian)(bian)程(cheng)(cheng)控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成本沒有(you)降(jiang)(jiang)低(di)，還增(zeng)加了(le)連線和(he)附(fu)加設(she)備(bei)，降(jiang)(jiang)低(di)了(le)整(zheng)套(tao)設(she)備(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)(ke)靠(kao)性。如果采用(yong)一(yi)個開關量(liang)(liang)輸(shu)(shu)(shu)(shu)入(ru)，輸(shu)(shu)(shu)(shu)出(chu)(chu)(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)(ke)編(bian)(bian)(bian)程(cheng)(cheng)控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)器(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)一(yi)個PID回路(lu)調(diao)節(jie)器(qi)(qi)(qi)(qi)，其(qi)成本也(ye)和(he)帶(dai)模(mo)(mo)(mo)擬(ni)量(liang)(liang)輸(shu)(shu)(shu)(shu)入(ru)，輸(shu)(shu)(shu)(shu)出(chu)(chu)(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)(ke)編(bian)(bian)(bian)程(cheng)(cheng)控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)器(qi)(qi)(qi)(qi)差(cha)不多(duo)。所以(yi)，在變(bian)頻(pin)調(diao)速恒壓給水(shui)控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)設(she)備(bei)中，PID控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)信(xin)號的(de)(de)(de)(de)(de)(de)產生和(he)輸(shu)(shu)(shu)(shu)出(chu)(chu)(chu)(chu)就成為降(jiang)(jiang)低(di)給水(shui)設(she)備(bei)成本的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)個關鍵環節(jie)。
4．新型變頻調速供水設備
針對(dui)(dui)傳統的(de)(de)(de)變(bian)(bian)頻(pin)(pin)調(diao)(diao)速供水設備(bei)的(de)(de)(de)不足(zu)之處，國內(nei)(nei)外不少生產(chan)(chan)(chan)廠家近年來(lai)紛(fen)紛(fen)推出了一(yi)系(xi)(xi)列新型(xing)產(chan)(chan)(chan)品，如華為的(de)(de)(de)TD2100；施(shi)耐德公司的(de)(de)(de)Altivar58泵切換卡；SANKEN的(de)(de)(de)SAMCO— I系(xi)(xi)列；ABB公司的(de)(de)(de)ACS600、ACS400系(xi)(xi)列產(chan)(chan)(chan)品；富士公司的(de)(de)(de)GIIS／PIIS系(xi)(xi)列產(chan)(chan)(chan)品；等等。這些產(chan)(chan)(chan)品將PID調(diao)(diao)節(jie)器(qi)(qi)以及簡易可編程(cheng)控制器(qi)(qi)的(de)(de)(de)功能都綜合(he)進(jin)變(bian)(bian)頻(pin)(pin)器(qi)(qi)內(nei)(nei)，形成了帶有各種應用(yong)的(de)(de)(de)新型(xing)變(bian)(bian)頻(pin)(pin)器(qi)(qi)。由于(yu)PID運算(suan)在變(bian)(bian)頻(pin)(pin)器(qi)(qi)內(nei)(nei)部，這就省(sheng)去了對(dui)(dui)可編程(cheng)控制器(qi)(qi)存貯容(rong)量的(de)(de)(de)要求和對(dui)(dui)PID算(suan)法的(de)(de)(de)編程(cheng)，而(er)且PID參數的(de)(de)(de)在線調(diao)(diao)試(shi)非(fei)常容(rong)易，這不僅降低了生產(chan)(chan)(chan)成本，而(er)且大大提(ti)高了生產(chan)(chan)(chan)效率(lv)。由于(yu)變(bian)(bian)頻(pin)(pin)器(qi)(qi)內(nei)(nei)部自帶的(de)(de)(de)PID調(diao)(diao)節(jie)器(qi)(qi)采用(yong)了優化(hua)算(suan)法，所(suo)以使水壓(ya)的(de)(de)(de)調(diao)(diao)節(jie)十分平滑，穩定。同時，為了保證水壓(ya)反(fan)饋信號(hao)(hao)值的(de)(de)(de)準確(que)、不失(shi)值，可對(dui)(dui)該信號(hao)(hao)設置濾波時間常數，同時還可對(dui)(dui)反(fan)饋信號(hao)(hao)進(jin)行換算(suan)，使系(xi)(xi)統的(de)(de)(de)調(diao)(diao)試(shi)非(fei)常簡單(dan)、方便。
整個(ge)系統由三(san)臺(tai)水(shui)泵，一(yi)(yi)臺(tai)變頻調(diao)(diao)(diao)速器，一(yi)(yi)臺(tai)PLC和一(yi)(yi)個(ge)壓力(li)傳感器及若干輔助部件構(gou)成。三(san)臺(tai)水(shui)泵中每臺(tai)泵的(de)出水(shui)管均裝有(you)手(shou)動閥(fa)，以(yi)供(gong)維修和調(diao)(diao)(diao)節水(shui)量之用，三(san)臺(tai)泵協(xie)調(diao)(diao)(diao)工(gong)作以(yi)滿足(zu)供(gong)水(shui)需要；變頻供水系統中檢測管路壓力(li)的(de)壓力(li)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)，一般采用電(dian)阻式傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)(反饋0～5V電(dian)壓信號(hao))或壓力(li)變(bian)(bian)送器(qi)(qi)(反饋4～20mA電(dian)流)；變(bian)(bian)頻(pin)器(qi)(qi)是供(gong)水系(xi)統的(de)核心，通(tong)過改(gai)變(bian)(bian)電(dian)機的(de)頻(pin)率實現(xian)電(dian)機的(de)無(wu)極調速、無(wu)波動穩壓的(de)效果和(he)各項功能(neng)。
從原理框圖，我們(men)可以(yi)看出(chu)變頻調(diao)速恒壓供水(shui)系統由執行機構、信號(hao)檢測、控制系統、人機界面、以(yi)及報警裝置等部分組成(cheng)。
(1)執行(xing)機(ji)構
執(zhi)行機構是由一(yi)組(zu)水泵組(zu)成(cheng)，它們用于將水供入用戶(hu)管網，圖2.3中(zhong)的3個水泵分為二種(zhong)類(lei)型:
調速(su)泵(beng):是由變頻調速(su)器控制、可以進行變頻調整的(de)水(shui)泵(beng)，用以根據用水(shui)量的(de)變化改變電(dian)機的(de)轉速(su)，以維持管網的(de)水(shui)壓恒定。
恒速泵:水(shui)泵運行(xing)只在工(gong)頻狀態，速度恒定。它(ta)們(men)用于在用水(shui)量增大(da)而(er)調速泵的(de)最大(da)供水(shui)能力不足時，對供水(shui)量進行(xing)定量的(de)補充。
(2)信號檢測
在(zai)系統控制過程中，需要檢測的信(xin)號包括(kuo)自來水(shui)出水(shui)水(shui)壓(ya)信(xin)號和報警信(xin)號:
①水(shui)壓信號:它反映的是用戶管(guan)網的水(shui)壓值(zhi)，它是恒(heng)壓供水(shui)控(kong)制的主(zhu)要反饋信號。
②報警信(xin)號(hao):它(ta)反映系統是否正常(chang)運行，水泵電機是否過(guo)載、變頻器是否有異常(chang)。該信(xin)號(hao)為開關量信(xin)號(hao)。
(3)控制系統
供(gong)水控(kong)制系統(tong)一(yi)般安裝(zhuang)在供(gong)水控(kong)制柜(ju)中，包括供(gong)水控(kong)制器(PLC系統(tong))、變(bian)頻(pin)器和電控(kong)設(she)備三個(ge)部分(fen)。
①供水(shui)控制(zhi)(zhi)器:它是整個變頻恒壓供水(shui)控制(zhi)(zhi)系(xi)統(tong)的核心。供水(shui)控制(zhi)(zhi)器直接(jie)(jie)對系(xi)統(tong)中(zhong)的工況、壓力、報警信(xin)號進(jin)行采集，對來自人機(ji)接(jie)(jie)口和通(tong)訊接(jie)(jie)口的數據信(xin)息(xi)進(jin)行分析、實施控制(zhi)(zhi)算法，得出對執(zhi)行機(ji)構的控制(zhi)(zhi)方案，通(tong)過變頻調(diao)速器和接(jie)(jie)觸器對執(zhi)行機(ji)構(即水(shui)泵)進(jin)行控制(zhi)(zhi)。
②變頻器(qi)(qi):它是對水泵(beng)進行轉(zhuan)速控(kong)(kong)(kong)制的單元(yuan)。變頻器(qi)(qi)跟蹤(zong)供水控(kong)(kong)(kong)制器(qi)(qi)送來的控(kong)(kong)(kong)制信(xin)號(hao)改變調速泵(beng)的運行頻率，完成對調速泵(beng)的轉(zhuan)速控(kong)(kong)(kong)制。
③電控(kong)(kong)設備:它是由一(yi)組接觸器、保護繼電器、轉換(huan)(huan)開關(guan)等電氣(qi)元件(jian)組成。用于在供水控(kong)(kong)制器的控(kong)(kong)制下完成對水泵的切(qie)換(huan)(huan)、手(shou)/自動切(qie)換(huan)(huan)等。
(4)人機(ji)界(jie)面
人(ren)機(ji)界(jie)面是人(ren)與(yu)機(ji)器進行(xing)信息(xi)交流的(de)場所。通(tong)過(guo)(guo)人(ren)機(ji)界(jie)面，使用者可(ke)以更改(gai)設(she)定壓力(li)，修改(gai)一(yi)些系(xi)統設(she)定以滿足不同工藝的(de)需求，同時使用者也可(ke)以從人(ren)機(ji)界(jie)面上(shang)得知(zhi)系(xi)統的(de)一(yi)些運(yun)行(xing)情況及設(she)備的(de)工作狀態。人(ren)機(ji)界(jie)面還(huan)可(ke)以對系(xi)統的(de)運(yun)行(xing)過(guo)(guo)程進行(xing)監(jian)示，對報(bao)警進行(xing)顯(xian)示。
(5)通訊(xun)接(jie)口
通訊(xun)(xun)接口(kou)是本系(xi)(xi)統的(de)一個重要組成部分，通過該接口(kou)，系(xi)(xi)統可以(yi)和組態軟(ruan)件(jian)以(yi)及其他的(de)工業監控(kong)系(xi)(xi)統進行數據交換，同時通過通訊(xun)(xun)接口(kou)，還可以(yi)將現代先進的(de)網(wang)絡技術應用到本系(xi)(xi)統中(zhong)來，例如可以(yi)對系(xi)(xi)統進行遠程的(de)診斷和維護等
(6)報警裝置
作為一個控制系統，報(bao)警(jing)是(shi)必(bi)(bi)(bi)不(bu)(bu)可少的(de)重要(yao)(yao)組成部分。由于本(ben)系統能適用于不(bu)(bu)同的(de)供(gong)水(shui)(shui)領域，所以為了保(bao)證系統安全、可靠、平穩(wen)的(de)運行，防止因電機過(guo)載、變頻器(qi)報(bao)警(jing)、電網(wang)過(guo)大波(bo)動、供(gong)水(shui)(shui)水(shui)(shui)源(yuan)中斷、出水(shui)(shui)超(chao)壓、泵(beng)站內溢水(shui)(shui)等等造成的(de)故障(zhang)，因此系統必(bi)(bi)(bi)須(xu)要(yao)(yao)對各種(zhong)報(bao)警(jing)量進行監(jian)測，由PLC判斷報(bao)警(jing)類別，進行顯(xian)示和保(bao)護(hu)動作控制，以免造成不(bu)(bu)必(bi)(bi)(bi)要(yao)(yao)的(de)損失(shi)
2.4.2 工作原理
合上(shang)空(kong)氣開(kai)關，供(gong)水(shui)系(xi)統投(tou)入(ru)運(yun)行(xing)(xing)(xing)。將手動(dong)(dong)(dong)、自(zi)動(dong)(dong)(dong)開(kai)關打到自(zi)動(dong)(dong)(dong)上(shang)，系(xi)統進(jin)(jin)入(ru)全自(zi)動(dong)(dong)(dong)運(yun)行(xing)(xing)(xing)狀態，PLC中程序(xu)首先(xian)接(jie)通(tong)(tong)KM6，并(bing)起動(dong)(dong)(dong)變(bian)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)器(qi)。根據壓(ya)(ya)(ya)力(li)設(she)定(ding)(ding)值(zhi)(根據管(guan)網(wang)壓(ya)(ya)(ya)力(li)要(yao)求設(she)定(ding)(ding))與壓(ya)(ya)(ya)力(li)實際(ji)值(zhi)(來自(zi)于(yu)壓(ya)(ya)(ya)力(li)傳感器(qi))的(de)(de)(de)偏(pian)差(cha)進(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)PID調(diao)節(jie)，并(bing)輸(shu)出頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)給(gei)(gei)定(ding)(ding)信號(hao)(hao)給(gei)(gei)變(bian)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)器(qi)。變(bian)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)器(qi)根據頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)給(gei)(gei)定(ding)(ding)信號(hao)(hao)及預先(xian)設(she)定(ding)(ding)好的(de)(de)(de)加速時間(jian)控(kong)(kong)制水(shui)泵的(de)(de)(de)轉速以保(bao)證水(shui)壓(ya)(ya)(ya)保(bao)持在壓(ya)(ya)(ya)力(li)設(she)定(ding)(ding)值(zhi)的(de)(de)(de)上(shang)、下限(xian)范圍之(zhi)內，實現恒壓(ya)(ya)(ya)控(kong)(kong)制。同(tong)時變(bian)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)器(qi)在運(yun)行(xing)(xing)(xing)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)到達(da)上(shang)限(xian)，會(hui)將頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)到達(da)信號(hao)(hao)送給(gei)(gei)PLC，PLC則根據管(guan)網(wang)壓(ya)(ya)(ya)力(li)的(de)(de)(de)上(shang)、下限(xian)信號(hao)(hao)和(he)變(bian)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)器(qi)的(de)(de)(de)運(yun)行(xing)(xing)(xing)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)是否(fou)到達(da)上(shang)限(xian)的(de)(de)(de)信號(hao)(hao)，由程序(xu)判(pan)斷是否(fou)要(yao)起動(dong)(dong)(dong)第2臺泵(或第3臺泵)。當變(bian)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)器(qi)運(yun)行(xing)(xing)(xing)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)達(da)到頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)上(shang)限(xian)值(zhi)，并(bing)保(bao)持一(yi)段時間(jian)，則PLC會(hui)將當前變(bian)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)運(yun)行(xing)(xing)(xing)泵切換為工(gong)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)運(yun)行(xing)(xing)(xing)，并(bing)迅速起動(dong)(dong)(dong)下1臺泵變(bian)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)運(yun)行(xing)(xing)(xing)。此時PID會(hui)繼(ji)續(xu)通(tong)(tong)過由遠傳壓(ya)(ya)(ya)力(li)表送來的(de)(de)(de)檢測(ce)信號(hao)(hao)進(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)分析、計算、判(pan)斷，進(jin)(jin)一(yi)步控(kong)(kong)制變(bian)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)器(qi)的(de)(de)(de)運(yun)行(xing)(xing)(xing)頻(pin)(pin)(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)，使管(guan)壓(ya)(ya)(ya)保(bao)持在壓(ya)(ya)(ya)力(li)設(she)定(ding)(ding)值(zhi)的(de)(de)(de)上(shang)、下限(xian)偏(pian)差(cha)范圍之(zhi)內。
增(zeng)泵(beng)(beng)(beng)工(gong)(gong)作過程：假(jia)定增(zeng)泵(beng)(beng)(beng)順序為(wei)l、2、3泵(beng)(beng)(beng)。開(kai)始時(shi)，1泵(beng)(beng)(beng)電(dian)機在PLC控制下先投(tou)(tou)入調速運(yun)行(xing)，其運(yun)行(xing)速度由(you)變(bian)(bian)頻(pin)(pin)器(qi)調節(jie)。當供水壓力小于壓力預(yu)置(zhi)值時(shi)變(bian)(bian)頻(pin)(pin)器(qi)輸出(chu)頻(pin)(pin)率(lv)升高，水泵(beng)(beng)(beng)轉速上(shang)升，反(fan)之(zhi)下降。當變(bian)(bian)頻(pin)(pin)器(qi)的輸出(chu)頻(pin)(pin)率(lv)達到(dao)上(shang)限，并穩(wen)定運(yun)行(xing)后，如果供水壓力仍(reng)沒(mei)達到(dao)預(yu)置(zhi)值，則需進入增(zeng)泵(beng)(beng)(beng)過程。在PLC的邏(luo)輯控制下將1泵(beng)(beng)(beng)電(dian)機與變(bian)(bian)頻(pin)(pin)器(qi)連接的電(dian)磁開(kai)關斷開(kai)，1泵(beng)(beng)(beng)電(dian)機切換(huan)到(dao)工(gong)(gong)頻(pin)(pin)運(yun)行(xing)，同時(shi)變(bian)(bian)頻(pin)(pin)器(qi)與2泵(beng)(beng)(beng)電(dian)機連接， 控制2泵(beng)(beng)(beng)投(tou)(tou)入調速運(yun)行(xing)。如果還沒(mei)到(dao)達設定值，則繼續按(an)照以上(shang)步驟將2泵(beng)(beng)(beng)切換(huan)到(dao)工(gong)(gong)頻(pin)(pin)運(yun)行(xing)，控制3泵(beng)(beng)(beng)投(tou)(tou)入變(bian)(bian)頻(pin)(pin)運(yun)行(xing)。
減泵(beng)(beng)工(gong)作過程(cheng)：假定(ding)減泵(beng)(beng)順序依次為3、2、1泵(beng)(beng)。當(dang)供(gong)水(shui)(shui)壓力大于(yu)(yu)預置值(zhi)(zhi)時(shi)，變(bian)頻(pin)(pin)器輸(shu)出頻(pin)(pin)率(lv)降(jiang)低，水(shui)(shui)泵(beng)(beng)速(su)度(du)下降(jiang)，當(dang)變(bian)頻(pin)(pin)器的輸(shu)出頻(pin)(pin)率(lv)達到(dao)(dao)下限(xian)，并穩定(ding)運行(xing)一(yi)段(duan)時(shi)間后，把(ba)變(bian)頻(pin)(pin)器控制的水(shui)(shui)泵(beng)(beng)停機(ji)，如(ru)(ru)(ru)果供(gong)水(shui)(shui)壓力仍大于(yu)(yu)預置值(zhi)(zhi)，則將下一(yi)臺(tai)水(shui)(shui)泵(beng)(beng)由工(gong)頻(pin)(pin)運行(xing)切換到(dao)(dao)變(bian)頻(pin)(pin)器調(diao)(diao)速(su)運行(xing)，并繼續減泵(beng)(beng)工(gong)作過程(cheng)。如(ru)(ru)(ru)果在晚(wan)間用水(shui)(shui)不多時(shi)，當(dang)最后一(yi)臺(tai)正在運行(xing)的主(zhu)泵(beng)(beng)處于(yu)(yu)低速(su)運行(xing)時(shi)，如(ru)(ru)(ru)果供(gong)水(shui)(shui)壓力仍大于(yu)(yu)設定(ding)值(zhi)(zhi)，則停機(ji)并啟動輔(fu)泵(beng)(beng)投入調(diao)(diao)速(su)運行(xing)，從(cong)而(er)達到(dao)(dao)節(jie)能效(xiao)果。
2.4.3 變頻恒(heng)壓供(gong)水(shui)系統中加(jia)減水(shui)泵(beng)的(de)條件分析
在(zai)上(shang)面的(de)(de)(de)工(gong)作流程中，我們提(ti)到(dao)當(dang)(dang)一臺(tai)調速(su)(su)水泵(beng)己運(yun)行(xing)在(zai)上(shang)限頻率(lv)，此(ci)(ci)時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)管(guan)網(wang)的(de)(de)(de)實(shi)際(ji)壓力(li)(li)仍(reng)(reng)低于(yu)(yu)設定壓力(li)(li)，此(ci)(ci)時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)需(xu)要增加恒速(su)(su)水泵(beng)來滿足供(gong)水要求，達(da)到(dao)恒壓的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)。當(dang)(dang)調速(su)(su)水泵(beng)和(he)恒速(su)(su)水泵(beng)都在(zai)運(yun)行(xing)且調速(su)(su)水泵(beng)己運(yun)行(xing)在(zai)下限頻率(lv)，此(ci)(ci)時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)管(guan)網(wang)的(de)(de)(de)實(shi)際(ji)壓力(li)(li)仍(reng)(reng)高于(yu)(yu)設定壓力(li)(li)，此(ci)(ci)時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)需(xu)要減少恒速(su)(su)水泉來減少供(gong)水流量，達(da)到(dao)恒壓的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)。那么何時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)進行(xing)切換，刁能使(shi)系(xi)統提(ti)供(gong)穩定可(ke)靠的(de)(de)(de)供(gong)水壓力(li)(li)，同時(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)使(shi)機組不過于(yu)(yu)頻繁的(de)(de)(de)切換。
盡管通(tong)用(yong)(yong)變頻(pin)(pin)器(qi)的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)都(dou)可(ke)以在(zai)(zai)(zai)(zai)0-400Hz范(fan)圍(wei)內進行(xing)(xing)(xing)(xing)調節(jie)，但當(dang)(dang)它用(yong)(yong)在(zai)(zai)(zai)(zai)供(gong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)系統中，其頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)調節(jie)的(de)(de)(de)范(fan)圍(wei)是(shi)有(you)(you)限的(de)(de)(de)，不(bu)可(ke)能(neng)(neng)無限地(di)增大和(he)減小。當(dang)(dang)正在(zai)(zai)(zai)(zai)變頻(pin)(pin)狀態(tai)下(xia)(xia)運(yun)行(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)(beng)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)要切(qie)換(huan)到(dao)工頻(pin)(pin)狀態(tai)下(xia)(xia)運(yun)行(xing)(xing)(xing)(xing)時(shi)(shi)，只(zhi)能(neng)(neng)在(zai)(zai)(zai)(zai)50Hz時(shi)(shi)進行(xing)(xing)(xing)(xing)。由(you)于(yu)電(dian)(dian)(dian)網的(de)(de)(de)限制以及(ji)變頻(pin)(pin)器(qi)和(he)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)工作(zuo)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)的(de)(de)(de)限制，50Hz成為(wei)(wei)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)調節(jie)的(de)(de)(de)上限頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)。當(dang)(dang)變頻(pin)(pin)器(qi)的(de)(de)(de)輸(shu)(shu)出頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)己經到(dao)達50Hz時(shi)(shi)，即(ji)使(shi)實(shi)際供(gong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)壓力仍然(ran)低(di)于(yu)設定壓力，也不(bu)能(neng)(neng)夠(gou)再(zai)增加(jia)變頻(pin)(pin)器(qi)的(de)(de)(de)輸(shu)(shu)出頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)了。要增加(jia)實(shi)際供(gong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)壓力，正如前面(mian)所講(jiang)的(de)(de)(de)那樣，只(zhi)能(neng)(neng)夠(gou)通(tong)過水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)(beng)機(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)切(qie)換(huan)，增加(jia)運(yun)行(xing)(xing)(xing)(xing)機(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)數量來(lai)實(shi)現。另外，變頻(pin)(pin)器(qi)的(de)(de)(de)輸(shu)(shu)出頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)不(bu)能(neng)(neng)夠(gou)為(wei)(wei)負(fu)值(zhi)(zhi)，最低(di)只(zhi)能(neng)(neng)是(shi)0Hz。其實(shi)，在(zai)(zai)(zai)(zai)實(shi)際應用(yong)(yong)中，變頻(pin)(pin)器(qi)的(de)(de)(de)輸(shu)(shu)出頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)是(shi)不(bu)可(ke)能(neng)(neng)降(jiang)(jiang)低(di)到(dao)0Hz。因(yin)為(wei)(wei)當(dang)(dang)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)(beng)機(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)運(yun)行(xing)(xing)(xing)(xing)，電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)帶動水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)(beng)向(xiang)管網供(gong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)時(shi)(shi)，由(you)于(yu)管網中的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)壓會反推(tui)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)(beng)，給帶動水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)(beng)運(yun)行(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)一(yi)(yi)個反向(xiang)的(de)(de)(de)力矩，同時(shi)(shi)這個水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)壓也在(zai)(zai)(zai)(zai)一(yi)(yi)定程度上阻(zu)止源(yuan)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)池中的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)進入管網，因(yin)此，當(dang)(dang)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)運(yun)行(xing)(xing)(xing)(xing)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)到(dao)一(yi)(yi)個值(zhi)(zhi)時(shi)(shi)，水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)(beng)就己經抽不(bu)出水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)了，實(shi)際的(de)(de)(de)供(gong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)壓力也不(bu)會隨著電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)的(de)(de)(de)下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)而下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)。這個頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)在(zai)(zai)(zai)(zai)實(shi)際應用(yong)(yong)中就是(shi)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)運(yun)行(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)下(xia)(xia)限頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)。這個頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)遠大于(yu)0Hz,具體數值(zhi)(zhi)與水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)(beng)特(te)性及(ji)系統所使(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)場所有(you)(you)關，一(yi)(yi)般在(zai)(zai)(zai)(zai)20Hz左右。由(you)于(yu)在(zai)(zai)(zai)(zai)變頻(pin)(pin)運(yun)行(xing)(xing)(xing)(xing)狀態(tai)下(xia)(xia)，水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)(beng)機(ji)(ji)(ji)(ji)組(zu)中電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)運(yun)行(xing)(xing)(xing)(xing)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)由(you)變頻(pin)(pin)器(qi)的(de)(de)(de)輸(shu)(shu)出頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)決定，這個下(xia)(xia)限頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)也就成為(wei)(wei)變頻(pin)(pin)器(qi)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)調節(jie)的(de)(de)(de)下(xia)(xia)限頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)。
在實(shi)(shi)際(ji)應(ying)用中(zhong)，應(ying)當在確實(shi)(shi)需要(yao)機組進(jin)(jin)(jin)行(xing)切(qie)換(huan)(huan)的(de)(de)時候才(cai)進(jin)(jin)(jin)行(xing)機組的(de)(de)切(qie)換(huan)(huan)。所(suo)謂延時判別(bie)，是指系(xi)統僅滿(man)足(zu)頻率(lv)和(he)壓(ya)力的(de)(de)判別(bie)條(tiao)件(jian)是不(bu)夠(gou)(gou)的(de)(de)，如(ru)果(guo)真的(de)(de)要(yao)進(jin)(jin)(jin)行(xing)機組切(qie)換(huan)(huan)，切(qie)換(huan)(huan)所(suo)要(yao)求的(de)(de)頻率(lv)和(he)壓(ya)力的(de)(de)判別(bie)條(tiao)件(jian)必須(xu)成(cheng)立并且能夠(gou)(gou)維持一段時間(jian)（比如(ru)1-2分(fen)鐘），如(ru)果(guo)在這一段延時的(de)(de)時間(jian)內切(qie)換(huan)(huan)條(tiao)件(jian)仍然成(cheng)立，則進(jin)(jin)(jin)行(xing)實(shi)(shi)際(ji)的(de)(de)機組切(qie)換(huan)(huan)操(cao)作;如(ru)果(guo)切(qie)換(huan)(huan)條(tiao)件(jian)不(bu)能夠(gou)(gou)維持延時時間(jian)的(de)(de)要(yao)求，說明判別(bie)條(tiao)件(jian)的(de)(de)滿(man)足(zu)只(zhi)是暫(zan)時的(de)(de)，如(ru)果(guo)進(jin)(jin)(jin)行(xing)機組切(qie)換(huan)(huan)將可能引起一系(xi)列多(duo)余的(de)(de)切(qie)換(huan)(huan)操(cao)作。
第3章(zhang) 器件的選(xuan)型(xing)及介紹
3.1 可編程控制(zhi)器
3.1.1簡介(jie)PLC
可(ke)編(bian)程(cheng)(cheng)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)是(shi)(shi)60年代(dai)(dai)末在(zai)繼電(dian)(dian)(dian)器(qi)(qi)系統(tong)(tong)上(shang)發展(zhan)起來的(de)(de)，當時稱(cheng)作可(ke)編(bian)程(cheng)(cheng)邏輯控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)(Programmable Logic Controller)，簡(jian)(jian)稱(cheng)PLC。可(ke)編(bian)程(cheng)(cheng)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)的(de)(de)產生和(he)發展(zhan)與繼電(dian)(dian)(dian)器(qi)(qi)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)系統(tong)(tong)有很大的(de)(de)關系。繼電(dian)(dian)(dian)器(qi)(qi)是(shi)(shi)一種(zhong)用(yong)(yong)(yong)弱電(dian)(dian)(dian)信號控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)強電(dian)(dian)(dian)信號的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)磁開關，但在(zai)復雜(za)的(de)(de)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)系統(tong)(tong)中，故障(zhang)的(de)(de)查(cha)找和(he)排除非常困難，不(bu)適應(ying)于工(gong)藝要(yao)求(qiu)發生變化(hua)(hua)的(de)(de)場合(he)。由(you)此，產生了(le)可(ke)編(bian)程(cheng)(cheng)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)，它是(shi)(shi)以微處理器(qi)(qi)為基(ji)礎，綜(zong)合(he)了(le)計算機(ji)技術、自(zi)動控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)技術和(he)通訊技術，用(yong)(yong)(yong)面(mian)向控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)過程(cheng)(cheng)、面(mian)向用(yong)(yong)(yong)戶(hu)的(de)(de)簡(jian)(jian)單編(bian)程(cheng)(cheng)語(yu)句，適應(ying)工(gong)業環(huan)境(jing)，是(shi)(shi)簡(jian)(jian)單易懂(dong)，操作方便、可(ke)靠性高(gao)的(de)(de)新一代(dai)(dai)通用(yong)(yong)(yong)工(gong)業控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)，是(shi)(shi)當代(dai)(dai)工(gong)業自(zi)動化(hua)(hua)的(de)(de)主要(yao)支柱之一。可(ke)編(bian)程(cheng)(cheng)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)具有豐(feng)富(fu)的(de)(de)輸(shu)入/輸(shu)出接口(kou)，并具有較強的(de)(de)驅動能(neng)力(li)，但它的(de)(de)產品并不(bu)針(zhen)對某一具體(ti)工(gong)業應(ying)用(yong)(yong)(yong)，其(qi)靈活標準的(de)(de)配置(zhi)能(neng)夠適應(ying)工(gong)業上(shang)的(de)(de)各種(zhong)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)。在(zai)實(shi)際應(ying)用(yong)(yong)(yong)中，其(qi)硬件可(ke)根(gen)據(ju)實(shi)際需要(yao)選用(yong)(yong)(yong)配置(zhi)，其(qi)軟件則需要(yao)根(gen)據(ju)要(yao)求(qiu)進行設計。
可編(bian)程(cheng)(cheng)邏(luo)輯(ji)(ji)控(kong)(kong)制(zhi)器，采用(yong)的是(shi)計(ji)算機(ji)(ji)的設計(ji)思(si)想，最初主要用(yong)于順序控(kong)(kong)制(zhi)，只能(neng)(neng)(neng)進行邏(luo)輯(ji)(ji)運算。隨著微電(dian)子技術(shu)計(ji)算機(ji)(ji)技術(shu)和通(tong)信技術(shu)的發展(zhan)，以及(ji)工(gong)業自動化控(kong)(kong)制(zhi)愈來愈高的需(xu)求，PLC無論(lun)在功能(neng)(neng)(neng)上、速度上、智能(neng)(neng)(neng)化模(mo)塊以及(ji)聯網通(tong)信上，都有很(hen)大的提高。現在的PLC已(yi)不只是(shi)開(kai)關量控(kong)(kong)制(zhi)，其功能(neng)(neng)(neng)遠(yuan)遠(yuan)超(chao)出了(le)(le)順序控(kong)(kong)制(zhi)、邏(luo)輯(ji)(ji)控(kong)(kong)制(zhi)的范(fan)圍(wei)，具備了(le)(le)模(mo)擬(ni)量控(kong)(kong)制(zhi)、過程(cheng)(cheng)控(kong)(kong)制(zhi)以及(ji)遠(yuan)程(cheng)(cheng)通(tong)信等強大功能(neng)(neng)(neng)。美國電(dian)氣(qi)制(zhi)造(zao)商協(xie)會(NEMA)將其正式命(ming)名為(wei)可編(bian)程(cheng)(cheng)控(kong)(kong)制(zhi)器(Programmable Controller)，簡稱PC，但是(shi)為(wei)了(le)(le)和個(ge)人計(ji)算機(ji)(ji)(Persona1 Computer)的簡稱PC相區別，人們常(chang)(chang)常(chang)(chang)把可編(bian)程(cheng)(cheng)控(kong)(kong)制(zhi)器仍(reng)簡稱為(wei)PLC。
事實上(shang)與所有(you)的(de)(de)(de)器(qi)件(jian)一樣，PLC本(ben)身也有(you)其(qi)(qi)局(ju)限(xian)性，它無法向操作者顯示(shi)動態(tai)的(de)(de)(de)設備狀態(tai)參(can)數(shu)，無法進行大批(pi)量(liang)數(shu)據的(de)(de)(de)存貯與轉(zhuan)化(hua)，尤其(qi)(qi)是當系(xi)統工藝(yi)改變時(shi)，無法方(fang)便、快速地改變相關參(can)數(shu)、配方(fang)。因此，在現今的(de)(de)(de)稍微(wei)復(fu)雜(za)一些(xie)的(de)(de)(de)控制系(xi)統中(zhong)，PLC通常(chang)與工業控制計算機配合使用(yong)，實現完整的(de)(de)(de)控制功能(neng)。
3.1.2 PLC的(de)特點
現代可編程控制(zhi)(zhi)(zhi)器不僅能(neng)實(shi)現對開關(guan)量的(de)(de)邏輯控制(zhi)(zhi)(zhi)，還具有數學運算、數學處理、運動控制(zhi)(zhi)(zhi)、模擬量PID控制(zhi)(zhi)(zhi)、通信(xin)網絡等功能(neng)。在發達的(de)(de)工業化國家，可編程控制(zhi)(zhi)(zhi)器已經廣泛(fan)的(de)(de)應(ying)用在所有的(de)(de)工業部(bu)門，其應(ying)用已擴展(zhan)到樓宇自動化、家庭自動化、商業、公用事(shi)業、測試設備和農業等領域。歸納可編程控制(zhi)(zhi)(zhi)器主(zhu)要(yao)有以下幾方面的(de)(de)優點：
1）編程方法簡(jian)單易學(xue)
2）功能強，性能價格比(bi)高
3）硬件配套(tao)齊(qi)全，用戶(hu)使用方便，適應性強
4）無(wu)觸點免配線，可靠性(xing)高，抗干擾能力強
5）系統的(de)設計、安裝、調試(shi)工作(zuo)量少
6）維修工(gong)作量小，維修方便
7）體(ti)積小，能耗(hao)低。
PLC是在系統(tong)軟(ruan)件的(de)控制和(he)指揮下，采用循環順序掃(sao)描的(de)工作方式(shi)，其工作過程(cheng)就是程(cheng)序的(de)執行(xing)過程(cheng)，它分為輸入采樣、程(cheng)序執行(xing)和(he)輸出刷新(xin)三(san)個階段，如圖3.2所(suo)示。
PLC在I/O處(chu)理方面必(bi)須遵守的規則(ze)如下(xia)：
①輸入映像寄(ji)存(cun)器的(de)數據，取(qu)決于輸入端子板在上一個(ge)刷新時間的(de)狀態；
②程序如(ru)何(he)執行，取決于用戶所編的程序和輸入映像寄存器(qi)、元件(jian)映像寄存器(qi)中存放的所需(xu)軟元件(jian)的狀(zhuang)態；
③輸出(chu)映像寄存器（包含在元(yuan)件(jian)映像寄存器中）的狀態，由輸出(chu)指令的執(zhi)行(xing)結果決定。
④輸出鎖存器中的(de)數據，由上一(yi)個刷新時間輸出映像寄存器的(de)狀態決定；
⑤輸出(chu)(chu)端子上的(de)輸出(chu)(chu)狀態，由輸出(chu)(chu)鎖存器中的(de)狀態決定。
3.1.4 PLC的(de)選型(xing)
水泵M1、M2，M3可(ke)變(bian)頻(pin)運(yun)(yun)行(xing)，也可(ke)工(gong)頻(pin)運(yun)(yun)行(xing)，需(xu)(xu)(xu)PLC的(de)6個(ge)(ge)(ge)輸出(chu)點(dian)(dian)，變(bian)頻(pin)器的(de)運(yun)(yun)行(xing)與關斷由PLC的(de)1個(ge)(ge)(ge)輸出(chu)點(dian)(dian)，控制變(bian)頻(pin)器使(shi)電機(ji)正轉(zhuan)需(xu)(xu)(xu)1個(ge)(ge)(ge)輸出(chu)信號控制，報(bao)警器的(de)控制需(xu)(xu)(xu)要1個(ge)(ge)(ge)輸出(chu)點(dian)(dian)，輸出(chu)點(dian)(dian)數量一共(gong)9個(ge)(ge)(ge)。控制起動和停止需(xu)(xu)(xu)要2個(ge)(ge)(ge)輸入(ru)點(dian)(dian)，變(bian)頻(pin)器極限頻(pin)率的(de)檢測信號占(zhan)用(yong)PLC2個(ge)(ge)(ge)輸入(ru)點(dian)(dian)，系(xi)統(tong)自(zi)動/手動起動需(xu)(xu)(xu)1輸入(ru)點(dian)(dian)，手動控制電機(ji)的(de)工(gong)頻(pin)/變(bian)頻(pin)運(yun)(yun)行(xing)需(xu)(xu)(xu)6個(ge)(ge)(ge)輸入(ru)點(dian)(dian)，控制系(xi)統(tong)停止運(yun)(yun)行(xing)需(xu)(xu)(xu)1個(ge)(ge)(ge)輸入(ru)點(dian)(dian)，檢測電機(ji)是否過載需(xu)(xu)(xu)3個(ge)(ge)(ge)輸入(ru)點(dian)(dian)，共(gong)需(xu)(xu)(xu)15個(ge)(ge)(ge)輸入(ru)點(dian)(dian)。系(xi)統(tong)所需(xu)(xu)(xu)的(de)輸入(ru)／輸出(chu)點(dian)(dian)數量共(gong)為24個(ge)(ge)(ge)點(dian)(dian)。本系(xi)統(tong)選用(yong)FXos-30MR-D型PLC。
3.2.1變頻器的構成(cheng)
通常由變(bian)頻(pin)(pin)(pin)器主電(dian)(dian)(dian)(dian)路（IGBT、BJT、或GTO作逆變(bian)元件(jian)）給異步(bu)電(dian)(dian)(dian)(dian)動(dong)機(ji)提(ti)供調壓調頻(pin)(pin)(pin)電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)。此電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)輸出(chu)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓或電(dian)(dian)(dian)(dian)流及(ji)頻(pin)(pin)(pin)率，由控(kong)制回路的(de)控(kong)制指令(ling)進行(xing)控(kong)制。而控(kong)制指令(ling)則根據外部的(de)運(yun)轉(zhuan)指令(ling)進行(xing)運(yun)算獲得(de)。對于需要更精密(mi)速度或快速響應(ying)的(de)場合，運(yun)算還應(ying)包含(han)由變(bian)頻(pin)(pin)(pin)器主電(dian)(dian)(dian)(dian)路和傳動(dong)系(xi)統檢(jian)測出(chu)來的(de)信(xin)號和保護電(dian)(dian)(dian)(dian)路信(xin)號，即防止因變(bian)頻(pin)(pin)(pin)器主電(dian)(dian)(dian)(dian)路的(de)過電(dian)(dian)(dian)(dian)壓、過電(dian)(dian)(dian)(dian)流引起的(de)損(sun)失外，還應(ying)保護異步(bu)電(dian)(dian)(dian)(dian)動(dong)機(ji)及(ji)傳動(dong)系(xi)統等
1.主電路(lu)
給(gei)異步電(dian)動(dong)機提(ti)供(gong)調(diao)壓(ya)調(diao)頻(pin)電(dian)源的(de)(de)電(dian)力(li)變換(huan)部分，稱為主電(dian)路(lu)。圖3.5所示是典(dian)型(xing)的(de)(de)電(dian)壓(ya)逆(ni)變器的(de)(de)例子，其主電(dian)路(lu)由三部分構成，將工(gong)頻(pin)電(dian)源變換(huan)為直(zhi)流功率(lv)的(de)(de)“整流器”，吸引在整流和逆(ni)變時產生的(de)(de)電(dian)壓(ya)脈動(dong)的(de)(de)“平(ping)波(bo)回路(lu)”以及將直(zhi)流功率(lv)變換(huan)為交流功率(lv)的(de)(de)“逆(ni)變器”。另(ling)外，異步電(dian)動(dong)機需要(yao)(yao)制動(dong)時，有(you)時要(yao)(yao)附加“制動(dong)回路(lu)”。
整流器
最(zui)近大量使用的是二極管的交流(liu)器(qi)，圖3.5所(suo)示，它把工頻電源變(bian)換為直流(liu)電源。可用兩組晶(jing)體管交流(liu)器(qi)構成可逆變(bian)流(liu)器(qi)，由于其功率方向可逆，可以進行再(zai)生運(yun)轉。
平波回路(lu)
在(zai)整(zheng)(zheng)流(liu)器(qi)整(zheng)(zheng)流(liu)后的(de)直(zhi)(zhi)流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)中，含有電(dian)(dian)(dian)(dian)源6倍(bei)頻率(lv)的(de)脈動(dong)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)，此外逆變(bian)器(qi)產(chan)生(sheng)的(de)脈動(dong)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)也使直(zhi)(zhi)流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)變(bian)動(dong)。為(wei)了抑制電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)波動(dong)，采用(yong)電(dian)(dian)(dian)(dian)感(gan)和電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)吸收脈動(dong)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)（電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)）。裝(zhuang)置容量(liang)(liang)小(xiao)時，如果電(dian)(dian)(dian)(dian)源和主電(dian)(dian)(dian)(dian)路的(de)構(gou)成器(qi)件(jian)有余量(liang)(liang)，可以省(sheng)去電(dian)(dian)(dian)(dian)感(gan)采用(yong)簡單的(de)平波回路。
逆變器
同整流器相(xiang)反(fan)，逆變(bian)器的(de)作用是將(jiang)直流功率(lv)變(bian)換(huan)為所需要頻率(lv)的(de)交流功率(lv)，根據PWM控制信號使6個開關器件導(dao)通、關斷，就可以得(de)到三相(xiang)頻率(lv)可變(bian)的(de)交流輸出。
④制(zhi)動回路(lu)
異步電(dian)(dian)動(dong)機在再(zai)(zai)生(sheng)制(zhi)動(dong)區(qu)域使(shi)用時(shi)（轉差率為負），再(zai)(zai)生(sheng)能(neng)量(liang)儲存于平波回路(lu)電(dian)(dian)容器中，使(shi)直流電(dian)(dian)壓(ya)升高。一般說來，由機械系統（含電(dian)(dian)動(dong)機）慣量(liang)積蓄的能(neng)量(liang)比電(dian)(dian)容能(neng)儲存的能(neng)量(liang)大，需要快速(su)制(zhi)動(dong)時(shi)，可用由逆變流器向電(dian)(dian)源反饋或設(she)置制(zhi)動(dong)回路(lu)（開關(guan)和電(dian)(dian)阻）把再(zai)(zai)生(sheng)功率消耗掉，以免直流電(dian)(dian)路(lu)電(dian)(dian)壓(ya)上升。
2.控制電路
給異(yi)步電(dian)(dian)(dian)動機(ji)供(gong)電(dian)(dian)(dian)（電(dian)(dian)(dian)壓、頻率(lv)可調）的(de)(de)主電(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)提供(gong)控(kong)(kong)制(zhi)信(xin)號的(de)(de)回路(lu)(lu)(lu)，稱(cheng)為(wei)控(kong)(kong)制(zhi)電(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)。如(ru)圖(tu)3.4所示，控(kong)(kong)制(zhi)電(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)由以(yi)下電(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)組成，頻率(lv)、電(dian)(dian)(dian)壓的(de)(de)“運算(suan)電(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)”，主電(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)的(de)(de)“電(dian)(dian)(dian)壓/電(dian)(dian)(dian)流檢測(ce)電(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)”，電(dian)(dian)(dian)動機(ji)的(de)(de)“速(su)度檢測(ce)電(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)”，將運算(suan)電(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)的(de)(de)控(kong)(kong)制(zhi)信(xin)號進行放大的(de)(de)“驅動電(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)”，以(yi)及逆變器和電(dian)(dian)(dian)動機(ji)的(de)(de)“保(bao)護電(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)”。
在(zai)圖3.4點劃線(xian)內(nei)，僅以(yi)控制(zhi)(zhi)電路(lu)A部分(fen)構成(cheng)控制(zhi)(zhi)電路(lu)時(shi)，無速度(du)(du)檢(jian)測電路(lu)，為開環控制(zhi)(zhi)。在(zai)控制(zhi)(zhi)電路(lu)B部分(fen)增加了速度(du)(du)檢(jian)測電路(lu)，即(ji)增加了速度(du)(du)指(zhi)令，可以(yi)對異步電動(dong)機的(de)速度(du)(du)進行控制(zhi)(zhi)更精(jing)確(que)的(de)閉環控制(zhi)(zhi)。
控制電路主要包括：
①運算電路
將外部的速度、轉矩等指令同檢測電(dian)(dian)(dian)路的電(dian)(dian)(dian)流、電(dian)(dian)(dian)壓信(xin)號進行比較運(yun)算，決定逆變器的輸出(chu)電(dian)(dian)(dian)壓、功率。
電壓/電流檢測電路
與主(zhu)電(dian)路電(dian)位隔離，檢(jian)測電(dian)壓、電(dian)流等。
驅動(dong)電路
為(wei)驅動主電(dian)路(lu)(lu)(lu) 器(qi)件(jian)的電(dian)路(lu)(lu)(lu)。它(ta)使主電(dian)路(lu)(lu)(lu)器(qi)件(jian)導通、關斷。
速(su)度(du)檢(jian)測(ce)電路
以(yi)裝在(zai)異(yi)步(bu)電動機軸上(shang)的速度檢測器（TG、PLG等）的信(xin)(xin)號為速度信(xin)(xin)號
送入運(yun)算(suan)回路(lu)，根據指(zhi)令和運(yun)算(suan)可使電動機按(an)指(zhi)令速度運(yun)轉。
保護電路(lu)
檢測主電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)的電(dian)(dian)(dian)(dian)壓、電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)等，當發生過(guo)載或過(guo)壓等異常(chang)時，為(wei)了防止逆變(bian)器和異步電(dian)(dian)(dian)(dian)動機損壞，使逆變(bian)器停(ting)止工作或抑制(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓、電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)值。
保護(hu)回(hui)路主要(yao)包括：
（1）逆變器(qi)保護
1）瞬(shun)時過電(dian)(dian)壓保護。由于逆(ni)變器負載側短路等，流過逆(ni)變器器件的(de)電(dian)(dian)流達到異常值(zhi)(zhi)（超(chao)過容許值(zhi)(zhi)）時，瞬(shun)時停止逆(ni)變器運轉，切斷電(dian)(dian)流。交流器的(de)輸出電(dian)(dian)流達到異常值(zhi)(zhi)，也同樣停止逆(ni)變器運轉。
2）過載(zai)保(bao)(bao)護(hu)(hu)。逆變(bian)器輸出電(dian)流超(chao)過額(e)定值(zhi)，且持(chi)續(xu)流通(tong)達規(gui)定的(de)時間以上，為了防止(zhi)逆變(bian)器器件、線路等損壞(huai)要停止(zhi)運轉(zhuan)。恰當的(de)保(bao)(bao)護(hu)(hu)需要反時限特性，采用(yong)熱繼電(dian)器或者電(dian)子(zi)熱保(bao)(bao)護(hu)(hu)（使用(yong)電(dian)子(zi)電(dian)路）。過負(fu)載(zai)是由于負(fu)載(zai)的(de)GD2（慣性）過大或因負(fu)載(zai)過大使電(dian)動機堵轉(zhuan)而(er)產生(sheng)的(de)。
3）再生過(guo)電(dian)壓保護。采(cai)用(yong)逆變器使電(dian)動機快(kuai)速減速時(shi)，由于(yu)再生功率直流(liu)電(dian)路電(dian)壓將升高，有(you)時(shi)超過(guo)容許值。可以采(cai)取停止(zhi)逆變器運轉或(huo)停止(zhi)快(kuai)速減速的辦法(fa)，防(fang)止(zhi)過(guo)電(dian)壓。
4）瞬(shun)時(shi)停電保(bao)護。對于數毫秒以內(nei)的瞬(shun)時(shi)停電，控制電路工(gong)作正常(chang)。但瞬(shun)時(shi)停電時(shi)間在(zai)10ms以上(shang)時(shi)，通常(chang)會使控制電路誤動作，主電路也不(bu)能供電，所以檢出后使逆變器停止(zhi)運(yun)轉。
5）接地(di)過電(dian)流(liu)保護(hu)。逆變器(qi)負載側(ce)接地(di)時，為了保護(hu)逆變器(qi)，有時要(yao)(yao)有接地(di)過電(dian)流(liu)保護(hu)功(gong)能。但為了確(que)保人(ren)身安(an)全，需要(yao)(yao)轉設漏電(dian)斷路器(qi)。
6）冷卻(que)風(feng)機(ji)異常(chang)。有(you)冷卻(que)風(feng)機(ji)的裝置，但風(feng)機(ji)異常(chang)時裝置內溫度將上升，因此采用風(feng)機(ji)熱繼電器或(huo)器件散熱片溫度傳(chuan)感器，檢出異常(chang)后(hou)停止逆變器。
（2）異(yi)步電(dian)動機的保護
1）過載保護。過載檢出(chu)裝置與逆(ni)變(bian)(bian)器保護共用(yong)(yong)，但考(kao)慮(lv)低速運轉的過熱時，在異步電動(dong)機(ji)(ji)內(nei)埋入溫度傳感器，或(huo)者利用(yong)(yong)轉在逆(ni)變(bian)(bian)器內(nei)的電子熱保護來(lai)檢出(chu)過熱。動(dong)作頻繁時可以考(kao)慮(lv)減輕電動(dong)機(ji)(ji)負載、增加電動(dong)機(ji)(ji)及(ji)逆(ni)變(bian)(bian)器容量等。
2）超頻(pin)（超速）保護。逆變器(qi)(qi)的輸出頻(pin)率或者異步電動(dong)機的速度超過(guo)規定值時，停(ting)止(zhi)逆變器(qi)(qi)運轉。
（3）其他保(bao)護
1）防(fang)止失速過電(dian)(dian)(dian)流(liu)。急(ji)加(jia)速時，如果異(yi)步電(dian)(dian)(dian)動(dong)機(ji)跟蹤遲緩，則過電(dian)(dian)(dian)流(liu)保護電(dian)(dian)(dian)路動(dong)作，運轉(zhuan)就不(bu)能繼續進行（失速）。所以，在負載電(dian)(dian)(dian)流(liu)減小之前要進行控制(zhi)，抑(yi)制(zhi)頻率上(shang)升或(huo)使頻率下(xia)降。對于恒速運轉(zhuan)中的過電(dian)(dian)(dian)流(liu)，也進行同樣的控制(zhi)。
2）防止失速(su)(su)再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)過(guo)(guo)電(dian)壓。減(jian)速(su)(su)時(shi)產生(sheng)(sheng)的再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)能量使主(zhu)電(dian)路直流電(dian)壓上(shang)升(sheng)，為了防止再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)過(guo)(guo)電(dian)壓保護電(dian)路動作(zuo)，在(zai)直流電(dian)壓下降(jiang)之前(qian)要進行控制，抑(yi)制頻率下降(jiang)，防止失速(su)(su)再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)過(guo)(guo)電(dian)壓。
3.2.2 變頻器的(de)特點
變頻器具有(you)過壓(ya)、欠壓(ya)、過流、過載、短路、失速等自動保護功能(neng)。能(neng)實現(xian)電機(ji)軟(ruan)起動，減小電氣(qi)和機(ji)械沖擊噪音，延(yan)長設(she)備使(shi)用壽命。
變頻恒壓供水系統主要(yao)有以下幾個特點:
1．節(jie)能：變頻調速恒壓供水設(she)備使整個供水系統始(shi)終(zhong)保(bao)持最優(you)工作狀態節電率(lv)可達(da)35%—60% ，這一特點已(yi)被廣大用戶所認識(shi)并帶(dai)來(lai)效益(yi)
2．占地面積(ji)小(xiao)，投人少，效(xiao)率高：設備結構(gou)緊湊占地面積(ji)少維護(hu)方(fang)便維護(hu)費用(yong)(yong)低(di)投資省(sheng)安(an)裝快如僅供幾(ji)棟居民樓(lou)生活用(yong)(yong)水的(de)(de)小(xiao)型供水設備在(zai)樓(lou)梯間樓(lou)梯下幾(ji)平方(fang)米(mi)的(de)(de)地方(fang)即可安(an)裝
3．配置靈活，功能齊全，自動(dong)化(hua)程度高。
4．由于變(bian)頻恒(heng)壓(ya)調速(su)(su)直(zhi)接從水(shui)(shui)源供水(shui)(shui)，減少了原有供水(shui)(shui)方式的(de)(de)二次污染，大(da)大(da)降低水(shui)(shui)質(zhi)污染的(de)(de)可能性：眾所周知南方氣候炎熱潮(chao)濕(shi)細(xi)菌和微生(sheng)物極(ji)易(yi)繁(fan)殖和滋生(sheng)尤其是高位(wei)水(shui)(shui)箱(xiang)很容易(yi)生(sheng)紅蟲必須(xu)定(ding)期清(qing)洗(xi)改用(yong)變(bian)頻調速(su)(su)恒(heng)壓(ya)供水(shui)(shui)設備后只需一個低位(wei)水(shui)(shui)箱(xiang)原來也有將水(shui)(shui)質(zhi)污染降到(dao)最低限度。
5．通過(guo)通信控制(zhi)，可(ke)以實(shi)現無人(ren)(ren)值(zhi)守(shou)，節(jie)省(sheng)了人(ren)(ren)力物力
3.2.2 變頻器的選(xuan)型
3.2.3 變(bian)頻器的接線(xian)
管(guan)腳STF接(jie)PLC的Y7管(guan)腳，控(kong)制電機的正轉。X2接(jie)變頻(pin)器的FU接(jie)口(kou)，X3接(jie)變頻(pin)器的OL接(jie)口(kou)。頻(pin)率檢測的上/下限(xian)信(xin)號分別(bie)通過(guo)OL和FU輸出至PLC的X2與X3輸入(ru)端作為(wei)PLC增泵減泵控(kong)制信(xin)號。
3.3 PID調節器(qi)
僅(jin)用(yong)(yong)P動(dong)(dong)作(zuo)控制，不能完(wan)全消除偏差(cha)(cha)。為了(le)消除殘留偏差(cha)(cha)，一(yi)般采用(yong)(yong)增加I動(dong)(dong)作(zuo)的(de)PI控制。用(yong)(yong)PI控制時，能消除由改變目(mu)標(biao)值和經常的(de)外來(lai)擾動(dong)(dong)等引起的(de)偏差(cha)(cha)。但(dan)是， I動(dong)(dong)作(zuo)過強時，對快速(su)變化偏差(cha)(cha)響應(ying)遲緩。對有積(ji)分元件的(de)負載系統可以單獨(du)使(shi)用(yong)(yong)P動(dong)(dong)作(zuo)控制。
對(dui)于PD控(kong)制(zhi)(zhi)，發生偏(pian)差(cha)時(shi)(shi)，很快產生比(bi)單獨D動(dong)作(zuo)還要大的(de)(de)操作(zuo)量(liang)，以此(ci)來抑制(zhi)(zhi)偏(pian)差(cha)的(de)(de)增(zeng)加。偏(pian)差(cha)小(xiao)時(shi)(shi)，P動(dong)作(zuo)的(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)減(jian)小(xiao)。控(kong)制(zhi)(zhi)對(dui)象含有(you)積分元(yuan)件的(de)(de)負(fu)載場(chang)合(he)，僅(jin)P動(dong)作(zuo)控(kong)制(zhi)(zhi)，有(you)時(shi)(shi)由于此(ci)積分元(yuan)件的(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)，系統發生振蕩。在該(gai)場(chang)合(he)，為使P動(dong)作(zuo)的(de)(de)振蕩衰減(jian)和系統穩定，可(ke)用(yong)(yong)(yong)PD控(kong)制(zhi)(zhi)。換言(yan)之，該(gai)種控(kong)制(zhi)(zhi)方式適(shi)用(yong)(yong)(yong)于過程(cheng)本身沒(mei)有(you)制(zhi)(zhi)動(dong)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)負(fu)載。
利用I動(dong)作消除(chu)偏差作用和(he)用D動(dong)作抑制(zhi)振蕩作用，在(zai)結合P動(dong)作就構成了(le)PID控(kong)(kong)制(zhi)，本系(xi)統就是(shi)(shi)采用了(le)這(zhe)種方式。采用PID控(kong)(kong)制(zhi)較(jiao)(jiao)其它組合控(kong)(kong)制(zhi)效果要(yao)好(hao)，基本上(shang)能獲得無偏差、精度高(gao)和(he)系(xi)統穩定的(de)控(kong)(kong)制(zhi)過程。這(zhe)種控(kong)(kong)制(zhi)方式用于從產(chan)生偏差到出現(xian)響應需(xu)要(yao)一定時(shi)間的(de)負載(zai)系(xi)統(即實時(shi)性要(yao)求不高(gao)，工業上(shang)的(de)過程控(kong)(kong)制(zhi)系(xi)統一般都是(shi)(shi)此類系(xi)統，本系(xi)統也比較(jiao)(jiao)適合PID調節)效果比較(jiao)(jiao)好(hao)
通過(guo)對(dui)被控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)對(dui)象的(de)(de)傳(chuan)感器等檢測(ce)控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)量(liang)(liang)(反(fan)饋量(liang)(liang))，將其(qi)與目(mu)標值(溫度、流量(liang)(liang)、壓力(li)等設(she)定值)進(jin)行比較。若有(you)偏差，則通過(guo)此功能的(de)(de)控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)動作(zuo)使偏差為零。也就是(shi)使反(fan)饋量(liang)(liang)與日標值相一致(zhi)的(de)(de)一種(zhong)(zhong)通用(yong)控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)方式。它比較適用(yong)于流量(liang)(liang)控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)、壓力(li)控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)、溫度控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)等過(guo)程量(liang)(liang)的(de)(de)控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)。在恒壓供水中常見的(de)(de)PID控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)器的(de)(de)控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)形(xing)式主要有(you)兩種(zhong)(zhong):
(1)硬件型：即通用PID控制器，在使用時(shi)只需要進行線(xian)路的連接和P、I、D參數及日標值的設定。
(2)軟件型：使用離(li)散(san)形式的PID控制算法(fa)在可編程序控制器(或單片機)上做PID控制器
此次使用硬件(jian)型(xing)控制(zhi)形(xing)式。
根據設計的要(yao)求，本(ben)系統的PID調(diao)節器內(nei)置于變頻器中(zhong)。
3.4壓力傳感器的接線圖
壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)使用CY-YZ-1001型絕對壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)。改(gai)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)采用硅壓(ya)阻(zu)效應原理(li)實現壓(ya)力(li)測量(liang)的(de)(de)力(li)－電(dian)轉換(huan)。傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)由敏感(gan)芯體和(he)信號調(diao)理(li)電(dian)路(lu)組成，當壓(ya)力(li)作用于(yu)傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)時，敏感(gan)芯體內硅片上的(de)(de)惠斯(si)登電(dian)橋的(de)(de)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)發生變化，信號調(diao)理(li)電(dian)路(lu)將輸(shu)出(chu)的(de)(de)電(dian)壓(ya)信號作放(fang)大處理(li)，同時進行溫度補償(chang)、非線性補償(chang)，使傳(chuan)感(gan)器(qi)(qi)的(de)(de)電(dian)性能(neng)滿足技(ji)術指標的(de)(de)要求(qiu)。
該傳(chuan)感器的(de)量程為(wei)0～2.5MPa，工作(zuo)溫度為(wei)5℃～60 ℃，供電電源為(wei)28±3V（DC）。
3.5原件表(biao)
水泵：M1、M2選(xuan)用(yong)40-160(I)A型，M3選(xuan)用(yong)40-160(I)型，參數見表3.1所示。
熱(re)繼電器的(de)選擇(ze)：選用最小的(de)熱(re)繼電器作為(wei)電機的(de)過載(zai)保(bao)護(hu)熱(re)繼電器FR，FR1 FR2可(ke)選用規格(ge)其型號為(wei)TK-E02T-C，額(e)定(ding)電流5－8A，FR3可(ke)選用規格(ge)其型號為(wei)TK-E02U-C，額(e)定(ding)電流為(wei)6－9 A
熔斷(duan)器(qi)的(de)選擇：在控制回路中熔斷(duan)器(qi)FU選用RT18系列。
接觸器的(de)選擇：對(dui)于接觸器KM選擇的(de)是(shi)規格(ge)SC-E03-C,功率3Kw
按鈕(niu)SB的(de)(de)選擇：PLC各輸入(ru)點(dian)的(de)(de)回路的(de)(de)額(e)定電壓(ya)直流24V，各輸入(ru)點(dian)的(de)(de)回路的(de)(de)額(e)定電流均小于(yu)40mA，按鈕(niu)均只(zhi)需具有1對常開觸(chu)點(dian)，按鈕(niu)均選用LAY3—11型，其(qi)主要技(ji)術參(can)數為：UN=24VDC，IN=0.3A，含1對常開和1對常閉觸(chu)點(dian)。
第4章 PLC控制及編程
4.1 PLC控制
PLC在系統中的(de)作用是控制交流接觸(chu)器組進(jin)行(xing)工頻—變(bian)頻的(de)切換和水泵工作數量的(de)調整。工作流程
系統起動之后，檢測(ce)是(shi)自(zi)動運(yun)(yun)行(xing)(xing)模(mo)式(shi)還(huan)是(shi)手(shou)動運(yun)(yun)行(xing)(xing)模(mo)式(shi)。如(ru)果是(shi)手(shou)動運(yun)(yun)行(xing)(xing)模(mo)式(shi)則(ze)進行(xing)(xing)手(shou)動操作(zuo)，人們根據(ju)自(zi)己的(de)需要操作(zuo)相應(ying)的(de)按鈕，系統根據(ju)按鈕執(zhi)行(xing)(xing)相應(ying)操作(zuo)。如(ru)果是(shi)自(zi)動運(yun)(yun)行(xing)(xing)模(mo)式(shi)，則(ze)系統根據(ju)程(cheng)序(xu)及(ji)相關的(de)輸入信號執(zhi)行(xing)(xing)相應(ying)的(de)操作(zuo)。
手動模式(shi)主要(yao)是解決(jue)系統出錯或(huo)器件出問題
在自(zi)動運(yun)行(xing)模(mo)式中，如(ru)(ru)果PLC接到頻率(lv)上限信(xin)號(hao)，則執(zhi)行(xing)增(zeng)(zeng)泵程(cheng)序，增(zeng)(zeng)加水泵的(de)工(gong)作(zuo)數量。如(ru)(ru)果PLC接到頻率(lv)下限信(xin)號(hao)，則執(zhi)行(xing)減(jian)泵程(cheng)序，減(jian)少水泵的(de)工(gong)作(zuo)數量。沒(mei)接到信(xin)號(hao)就保持現有的(de)運(yun)行(xing)狀態(tai)。
4.1.1 手動運行
當(dang)按(an)下SB7按(an)鈕(niu)，用手(shou)動(dong)(dong)(dong)方式。按(an)下SB10手(shou)動(dong)(dong)(dong)啟(qi)動(dong)(dong)(dong)變頻(pin)(pin)(pin)(pin)器(qi)。當(dang)系統壓力不夠需(xu)要(yao)增加泵(beng)時(shi)(shi)(shi)，按(an)下SBn（n=1,3,5）按(an)鈕(niu)，此時(shi)(shi)(shi)切(qie)斷電機(ji)變頻(pin)(pin)(pin)(pin)，同(tong)時(shi)(shi)(shi)啟(qi)動(dong)(dong)(dong)電機(ji)工(gong)頻(pin)(pin)(pin)(pin)運(yun)(yun)行,再起動(dong)(dong)(dong)下一臺電機(ji)。為了變頻(pin)(pin)(pin)(pin)向工(gong)頻(pin)(pin)(pin)(pin)切(qie)換時(shi)(shi)(shi)保護變頻(pin)(pin)(pin)(pin)器(qi)免于受到工(gong)頻(pin)(pin)(pin)(pin)電壓的反(fan)向沖擊，在切(qie)換時(shi)(shi)(shi)，用時(shi)(shi)(shi)間繼電器(qi)作了時(shi)(shi)(shi)間延遲，當(dang)壓力過大(da)時(shi)(shi)(shi)，可(ke)以手(shou)動(dong)(dong)(dong)按(an)下SBn（n=2,4,6）按(an)鈕(niu)，切(qie)斷工(gong)頻(pin)(pin)(pin)(pin)運(yun)(yun)行的電機(ji)，同(tong)時(shi)(shi)(shi)啟(qi)動(dong)(dong)(dong)電機(ji)變頻(pin)(pin)(pin)(pin)運(yun)(yun)行。可(ke)根據需(xu)要(yao)，停(ting)按(an)不同(tong)電機(ji)對應的啟(qi)停(ting)按(an)鈕(niu)，可(ke)以依(yi)次實現手(shou)動(dong)(dong)(dong)啟(qi)動(dong)(dong)(dong)和手(shou)動(dong)(dong)(dong)停(ting)止三臺水泵(beng).該方式僅供(gong)自動(dong)(dong)(dong)故障(zhang)時(shi)(shi)(shi)使(shi)用.
4.1.2 自動運行
由PLC分別控制某臺電機工頻和變頻繼(ji)電器，在條(tiao)件成立時，進行增泵升壓和減泵降壓控制.
升(sheng)壓(ya)控(kong)(kong)制：系統工(gong)(gong)作時(shi)，每臺水(shui)泵(beng)處(chu)于(yu)三種狀(zhuang)態(tai)(tai)之(zhi)一，即工(gong)(gong)頻(pin)(pin)電(dian)網拖(tuo)動狀(zhuang)態(tai)(tai)、變(bian)(bian)頻(pin)(pin)器拖(tuo)動調(diao)速(su)(su)(su)(su)狀(zhuang)態(tai)(tai)和停止狀(zhuang)態(tai)(tai).系統開始(shi)工(gong)(gong)作時(shi)，供水(shui)管道內水(shui)壓(ya)力為零，在(zai)控(kong)(kong)制系統作用下，變(bian)(bian)頻(pin)(pin)器開始(shi)運(yun)行(xing)，第(di)一臺水(shui)泵(beng)M1，啟(qi)動且轉(zhuan)(zhuan)速(su)(su)(su)(su)逐(zhu)漸升(sheng)高(gao)，當(dang)(dang)輸(shu)(shu)出(chu)壓(ya)力達到(dao)(dao)設定(ding)(ding)值(zhi)，其供水(shui)量(liang)(liang)與用水(shui)量(liang)(liang)相平衡(heng)時(shi)，轉(zhuan)(zhuan)速(su)(su)(su)(su)才(cai)穩(wen)(wen)(wen)定(ding)(ding)到(dao)(dao)某一定(ding)(ding)值(zhi)，這期間(jian)M1處(chu)在(zai)調(diao)速(su)(su)(su)(su)運(yun)行(xing)狀(zhuang)態(tai)(tai).當(dang)(dang)用水(shui)量(liang)(liang)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)水(shui)壓(ya)減(jian)小時(shi)，通過(guo)壓(ya)力閉環調(diao)節水(shui)泵(beng)按設定(ding)(ding)速(su)(su)(su)(su)率加(jia)(jia)(jia)速(su)(su)(su)(su)到(dao)(dao)另一個穩(wen)(wen)(wen)定(ding)(ding)轉(zhuan)(zhuan)速(su)(su)(su)(su);反之(zhi)用水(shui)量(liang)(liang)減(jian)少水(shui)壓(ya)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)時(shi)，水(shui)泵(beng)按設定(ding)(ding)的速(su)(su)(su)(su)率減(jian)速(su)(su)(su)(su)到(dao)(dao)新的穩(wen)(wen)(wen)定(ding)(ding)轉(zhuan)(zhuan)速(su)(su)(su)(su).當(dang)(dang)用水(shui)量(liang)(liang)繼(ji)續(xu)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)，變(bian)(bian)頻(pin)(pin)器輸(shu)(shu)出(chu)頻(pin)(pin)率增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)至工(gong)(gong)頻(pin)(pin)時(shi)，水(shui)壓(ya)仍(reng)低于(yu)設定(ding)(ding)值(zhi)，由PLC控(kong)(kong)制切換(huan)(huan)至工(gong)(gong)頻(pin)(pin)電(dian)網后恒速(su)(su)(su)(su)運(yun)行(xing);同時(shi)，使第(di)二臺水(shui)泵(beng)M2投入變(bian)(bian)頻(pin)(pin)器并(bing)(bing)變(bian)(bian)速(su)(su)(su)(su)運(yun)行(xing)，系統恢復(fu)對水(shui)壓(ya)的閉環調(diao)節，直到(dao)(dao)水(shui)壓(ya)達到(dao)(dao)設定(ding)(ding)值(zhi)為止。如(ru)果用水(shui)量(liang)(liang)繼(ji)續(xu)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)，每當(dang)(dang)加(jia)(jia)(jia)速(su)(su)(su)(su)運(yun)行(xing)的變(bian)(bian)頻(pin)(pin)器輸(shu)(shu)出(chu)頻(pin)(pin)率達到(dao)(dao)工(gong)(gong)頻(pin)(pin)時(shi)，將繼(ji)續(xu)發生如(ru)上(shang)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)(huan)，并(bing)(bing)有新的水(shui)泵(beng)投人(ren)并(bing)(bing)聯運(yun)行(xing).當(dang)(dang)最(zui)后一臺水(shui)泵(beng)M3投人(ren)運(yun)行(xing)，變(bian)(bian)頻(pin)(pin)器輸(shu)(shu)出(chu)頻(pin)(pin)率達到(dao)(dao)工(gong)(gong)頻(pin)(pin)，壓(ya)力仍(reng)未達到(dao)(dao)設定(ding)(ding)值(zhi)時(shi)，控(kong)(kong)制系統就(jiu)會(hui)發出(chu)故障(zhang)報警.
降(jiang)壓(ya)控制：當(dang)用(yong)水(shui)(shui)量(liang)下(xia)降(jiang)水(shui)(shui)壓(ya)升高，變頻(pin)(pin)(pin)器輸出頻(pin)(pin)(pin)率降(jiang)至(zhi)起動(dong)頻(pin)(pin)(pin)率時，水(shui)(shui)壓(ya)仍高于設定值，系統將工頻(pin)(pin)(pin)運(yun)行(xing)時間最(zui)長的一(yi)臺水(shui)(shui)泵關掉(diao)，恢(hui)復對水(shui)(shui)壓(ya)的閉(bi)環調節，使壓(ya)力重新(xin)達到設定值.當(dang)用(yong)水(shui)(shui)量(liang)繼續下(xia)降(jiang)，每當(dang)減(jian)速運(yun)行(xing)的變頻(pin)(pin)(pin)器輸出頻(pin)(pin)(pin)率降(jiang)至(zhi)起動(dong)頻(pin)(pin)(pin)率時，將繼續發生如(ru)上(shang)轉換，直到剩(sheng)下(xia)最(zui)后一(yi)臺變頻(pin)(pin)(pin)泵運(yun)行(xing)為止。
Y0接(jie)KM0控制(zhi)M1的(de)變頻(pin)(pin)(pin)(pin)運(yun)行，Y1接(jie)KM1控制(zhi)M1的(de)工頻(pin)(pin)(pin)(pin)運(yun)行；Y2接(jie)KM2控制(zhi)M2的(de)變頻(pin)(pin)(pin)(pin)運(yun)行，Y3接(jie)KM3控制(zhi)M2的(de)工頻(pin)(pin)(pin)(pin)運(yun)行；Y4接(jie)KM4控制(zhi)M3的(de)變頻(pin)(pin)(pin)(pin)運(yun)行，Y5接(jie)KM5控制(zhi)M3的(de)工頻(pin)(pin)(pin)(pin)運(yun)行
系統起動時，KM1閉(bi)合(he)，#1泵(beng)以變(bian)(bian)(bian)頻(pin)(pin)方式運(yun)行(xing)。 當變(bian)(bian)(bian)頻(pin)(pin)器的運(yun)行(xing)頻(pin)(pin)率超出一(yi)個(ge)上限(xian)(xian)信號后，PLC通過(guo)這個(ge)上限(xian)(xian)信號后將(jiang)1#水(shui)泵(beng)有(you)變(bian)(bian)(bian)頻(pin)(pin)運(yun)行(xing)轉為工頻(pin)(pin)運(yun)行(xing)，KM1斷開KM0吸(xi)合(he)，同時KM3吸(xi)合(he)變(bian)(bian)(bian)頻(pin)(pin)起動第2#水(shui)泵(beng)。
如果再次接收到變頻(pin)器(qi)上限信號，則(ze)KM3斷開KM2吸合，第2#水泵(beng)由變頻(pin)轉為(wei)工頻(pin)運(yun)行，3#水泵(beng)變頻(pin)起動。
如果(guo)變頻器頻率偏低，即壓力(li)過高，輸出的下限(xian)信號使PLC關閉KM5、KM2，開啟KM3，2#水泵(beng)變頻起(qi)動。
再次接到下限信號就關(guan)閉KM3、KM0，吸(xi)合KM1，只剩1#水(shui)泵(beng)變頻運行。
為了(le)防止出現某臺電(dian)動機(ji)既接工頻(pin)電(dian)又接變頻(pin)電(dian)設(she)計(ji)了(le)電(dian)氣(qi)互鎖。在同是(shi)控(kong)制(zhi)M1電(dian)動機(ji)的兩個(ge)接觸(chu)器KM1、KM0線圈中(zhong)分別(bie)串入(ru)了(le)對方的常(chang)閉觸(chu)頭(tou)形成(cheng)電(dian)氣(qi)互鎖。
第(di)5章 MCGS組(zu)態軟件
5.1 MCGS組態(tai)軟件
MCGS(Monitor And Control Generated System,通用(yong)監控(kong)(kong)系(xi)統(tong)(tong))是一套全(quan)中(zhong)文工(gong)控(kong)(kong)組(zu)態(tai)軟(ruan)件,用(yong)于快(kuai)速構造和生(sheng)成計(ji)算機(ji)監控(kong)(kong)系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)(de)組(zu)態(tai)軟(ruan)件,它能(neng)(neng)夠在基于Microsoft的(de)(de)(de)各種32位Windows平臺(tai)上運行(xing),可以(yi)(yi)以(yi)(yi)Microsoft的(de)(de)(de) Windows 95,98,Me,Nt或windows 2000 為操(cao)作(zuo)系(xi)統(tong)(tong).通過對現場數(shu)據的(de)(de)(de)采集(ji)處理(li),以(yi)(yi)動(dong)畫顯示,報(bao)(bao)警處理(li),流程控(kong)(kong)制和報(bao)(bao)表輸出等多(duo)種方(fang)式向用(yong)戶(hu)提供解決實(shi)際工(gong)程問題的(de)(de)(de)方(fang)案,在自動(dong)有著(zhu)廣(guang)泛的(de)(de)(de)應化領(ling)域用(yong).它功(gong)能(neng)(neng)齊全(quan)，便于方(fang)案設計(ji)。MCGS為解決工(gong)程監控(kong)(kong)問題提供了豐(feng)富多(duo)樣的(de)(de)(de)手(shou)段，從設備驅(qu)動(dong)（數(shu)據采集(ji)）到數(shu)據處理(li)、報(bao)(bao)警處理(li)、流程控(kong)(kong)制、動(dong)畫顯示、報(bao)(bao)表輸出、曲線(xian)顯示等各個環節，均有豐(feng)富的(de)(de)(de)功(gong)能(neng)(neng)組(zu)件能(neng)(neng)快(kuai)速完成多(duo)數(shu)簡單(dan)工(gong)程項目(mu)的(de)(de)(de)監控(kong)(kong)程序設計(ji)和運行(xing)操(cao)作(zuo)。用(yong)戶(hu)可避開(kai)復雜的(de)(de)(de)計(ji)算機(ji)軟(ruan)硬(ying)件問題，集(ji)中(zhong)精力解決工(gong)程本身的(de)(de)(de)問題，，組(zu)態(tai)配置出高性(xing)(xing)能(neng)(neng)、高可靠(kao)性(xing)(xing)、高度專業化的(de)(de)(de)上位機(ji)監控(kong)(kong)系(xi)統(tong)(tong)。具有功(gong)能(neng)(neng)完善、操(cao)作(zuo)簡便、可視性(xing)(xing)好、可維(wei)護性(xing)(xing)強的(de)(de)(de)突(tu)出特點。
5.1.1 MCGS組態軟件(jian)的整體結構
MCGS組態軟件（以下簡稱MCGS）由“MCGS組態環境(jing)”和“MCGS運行環境(jing)”兩(liang)個系統組成。兩(liang)部分互相(xiang)獨(du)立，又(you)緊密相(xiang)關(guan)
圖5.1 MCGS組態軟(ruan)件的(de)整體(ti)結構
MCGS組(zu)態(tai)(tai)環境(jing)(jing)是生成(cheng)用(yong)戶(hu)應用(yong)系統的工(gong)作環境(jing)(jing)，由可(ke)執(zhi)行(xing)程序McgsSet.exe支持，其存放于(yu)MCGS目(mu)錄(lu)的Program子目(mu)錄(lu)中。用(yong)戶(hu)在MCGS組(zu)態(tai)(tai)環境(jing)(jing)中完成(cheng)動畫設計、設備連(lian)接、編(bian)寫控制(zhi)流程、編(bian)制(zhi)工(gong)程打印報表等全(quan)部組(zu)態(tai)(tai)工(gong)作后(hou)，生成(cheng)擴(kuo)展名為.mcg的工(gong)程文件，又稱為組(zu)態(tai)(tai)結果(guo)數據庫，其與MCGS 運行(xing)環境(jing)(jing)一起，構成(cheng)了用(yong)戶(hu)應用(yong)系統，統稱為“工(gong)程” 。
5.1.2 MCGS工程的(de)五大部分(fen)
圖5.2 MCGS的工程(cheng)組(zu)成(cheng)
主控窗(chuang)口(kou)：是工程的主窗(chuang)口(kou)或主框架。在主控窗(chuang)口(kou)中可以放置一(yi)個(ge)設備窗(chuang)口(kou)和(he)多(duo)個(ge)用戶(hu)窗(chuang)口(kou)，負(fu)責調度和(he)管理這些窗(chuang)口(kou)的打開或關閉。主要(yao)的組態(tai)操作包括：定義工程的名稱，編制(zhi)工程菜單，設計封面圖形(xing)，確(que)定自動(dong)啟動(dong)的窗(chuang)口(kou)，設定動(dong)畫刷新周(zhou)期，指定數據庫存盤文件名稱及存盤時間等。
設(she)備窗口：是連接(jie)和(he)驅動外部設(she)備的工作環境。在本窗口內配(pei)置數據采(cai)集與控制輸出設(she)備，注冊設(she)備驅動程序(xu)，定義連接(jie)與驅動設(she)備用(yong)的數據變量。
用(yong)戶窗口(kou)：本窗口(kou)主要用(yong)于設置工程中人機交互的界面，諸(zhu)如：生成各種(zhong)動(dong)畫(hua)顯示畫(hua)面、報警輸出、數據與曲(qu)線(xian)圖表等。
實時(shi)數據(ju)庫：是工(gong)程各個部分(fen)的(de)(de)數據(ju)交換與處理中(zhong)心，它(ta)將MCGS工(gong)程的(de)(de)各個部分(fen)連接成(cheng)有機的(de)(de)整體。在本窗口內定義不同類型(xing)和名稱(cheng)的(de)(de)變量(liang)，作為(wei)數據(ju)采集、處理、輸出控(kong)制(zhi)、動畫連接及設備驅動的(de)(de)對象。
運(yun)(yun)行策略(lve)：本窗口主要完成工程運(yun)(yun)行流程的控制(zhi)。包括編寫控制(zhi)程序（if…then腳本程序），選用各種功能(neng)構件，如：數據提取(qu)、歷史曲線、定時器、配(pei)方操作、多(duo)媒體輸出等(deng)。
5.2 建(jian)立界(jie)面
5.2.1 建立窗(chuang)口
[1]在(zai)“用戶窗(chuang)(chuang)口”中單擊“新(xin)建(jian)窗(chuang)(chuang)口”按鈕，建(jian)立“窗(chuang)(chuang)口0” 。
[2]選中(zhong)“窗口0”，單(dan)擊“窗口屬性”，進入(ru)“用戶窗口屬性設(she)置”。
[3]將窗(chuang)口(kou)名(ming)稱改(gai)為：變頻恒壓供(gong)水系統；窗(chuang)口(kou)標題改(gai)為：變頻恒壓供(gong)水系統；窗(chuang)口(kou)位置選(xuan)中“最大(da)化顯示”，其(qi)它不變，單(dan)擊“確(que)認”。
[4]在“用戶窗(chuang)(chuang)(chuang)口(kou)”中(zhong)，選(xuan)中(zhong)“變頻恒壓(ya)供水系統”，點擊(ji)右鍵，選(xuan)擇下(xia)拉菜(cai)單中(zhong)的“設置為(wei)啟(qi)動窗(chuang)(chuang)(chuang)口(kou)”選(xuan)項，將該窗(chuang)(chuang)(chuang)口(kou)設置為(wei)運行時自(zi)動加載的窗(chuang)(chuang)(chuang)口(kou)。
結束語
本論文研(yan)究的是(shi)變頻(pin)恒(heng)壓(ya)(ya)供(gong)水(shui)(shui)(shui)系(xi)統。恒(heng)壓(ya)(ya)供(gong)水(shui)(shui)(shui)系(xi)統以PLC和變頻(pin)器為核(he)心進(jin)行設計，借(jie)助于(yu)PLC強大而(er)靈活的控(kong)制(zhi)功能(neng)和內置(zhi)PID的變頻(pin)器優良的變頻(pin)調速性能(neng)，實現(xian)了恒(heng)壓(ya)(ya)供(gong)水(shui)(shui)(shui)的控(kong)制(zhi)。該系(xi)統采用PCL控(kong)制(zhi)變頻(pin)器進(jin)行PID調節，按實際需要隨意設定(ding)壓(ya)(ya)力給(gei)(gei)定(ding)值，根據壓(ya)(ya)差調整水(shui)(shui)(shui)泵的工作情況，實現(xian)恒(heng)壓(ya)(ya)供(gong)水(shui)(shui)(shui)，使給(gei)(gei)水(shui)(shui)(shui)泵始終(zhong)在(zai)(zai)高(gao)效(xiao)率下運(yun)行，在(zai)(zai)啟動時壓(ya)(ya)力波動小(xiao)，可控(kong)制(zhi)在(zai)(zai)給(gei)(gei)定(ding)值的5%范圍內。
恒(heng)壓供(gong)(gong)水在日常(chang)(chang)生活中非常(chang)(chang)重要，基于PLC和(he)變頻器技術(shu)設計(ji)的生活恒(heng)壓供(gong)(gong)水控(kong)制系(xi)統(tong)可(ke)靠性(xing)(xing)高(gao)、效率高(gao)、節(jie)能(neng)效果顯著(zhu)、動態響應速度(du)快。因實(shi)現(xian)了(le)恒(heng)壓自動控(kong)制，不需要操作(zuo)人(ren)員(yuan)(yuan)頻繁(fan)操作(zuo)，節(jie)省了(le)人(ren)力，提高(gao)了(le)供(gong)(gong)水質量，減輕了(le)勞(lao)動強度(du)，可(ke)實(shi)現(xian)無(wu)人(ren)值班，節(jie)約管理費用(yong)。對整(zheng)個(ge)供(gong)(gong)水過程來說，系(xi)統(tong)的可(ke)擴展性(xing)(xing)好，管理人(ren)員(yuan)(yuan)可(ke)根據每個(ge)季節(jie)的用(yong)水情況(kuang)，選擇不同(tong)的壓力設定范圍(wei)，不但(dan)節(jie)約了(le)用(yong)水，而且節(jie)約了(le)電能(neng)，達到了(le)更優的節(jie)能(neng)方(fang)式，實(shi)現(xian)供(gong)(gong)水的最(zui)優化控(kong)制和(he)穩定性(xing)(xing)控(kong)制。
目前在國內(nei)外變(bian)頻調速恒(heng)壓供(gong)(gong)水(shui)(shui)控制(zhi)系統(tong)的(de)(de)研(yan)究設計中，對于(yu)能(neng)適應不(bu)同的(de)(de)用水(shui)(shui)場合，結合現代控制(zhi)技術、網絡和通訊技術同時兼顧系統(tong)的(de)(de)電磁兼容(rong)性(EMC)的(de)(de)變(bian)頻但壓供(gong)(gong)水(shui)(shui)系統(tong)的(de)(de)水(shui)(shui)壓閉環控制(zhi)的(de)(de)研(yan)究還是不(bu)夠的(de)(de)。因此，有(you)待于(yu)進一步研(yan)究改善(shan)變(bian)頻恒(heng)壓供(gong)(gong)水(shui)(shui)系統(tong)的(de)(de)性能(neng)，使其能(neng)被更好的(de)(de)應用于(yu)生(sheng)活、生(sheng)產實(shi)踐中。
