變頻調(diào)速控制柜設(shè)計(jì)

1、<p>　　******************* 畢業(yè)設(shè)計(jì)</p><p>　　專業(yè) 年級(jí) </p><p>　　學(xué)號(hào) 姓名 </p><p>　　題 目 變頻調(diào)速控制柜的設(shè)計(jì) </p><p>　　指導(dǎo)老

2、師： </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用“一臺(tái)變頻器控制多臺(tái)水泵”的多泵控制系統(tǒng)。在這里利用PLC設(shè)計(jì)一套變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)，該系統(tǒng)可根據(jù)管網(wǎng)瞬間壓力變化自動(dòng)調(diào)節(jié)某臺(tái)水泵的轉(zhuǎn)速和多臺(tái)水泵的投入及退出，使管網(wǎng)主干管出口端保持在恒定的設(shè)定壓力值，并滿足用戶的流量需求，使整個(gè)系統(tǒng)始終保持高效節(jié)能的最佳狀態(tài)?？?/p>

3、實(shí)現(xiàn)恒壓變量、雙恒壓變量等控制方式，多種啟停控制方式，該系統(tǒng)可以通過人意修改參數(shù)指令（如壓力設(shè)定值、控制順序、控制電機(jī)數(shù)量、壓力上下限、PID值、加減速時(shí)間等）；具有完善的電氣安全保護(hù)措施，對(duì)過流、過壓、欠壓、過載、斷水等故障均能自行診斷并報(bào)警。 </p><p>　　為保證小區(qū)的供水正常，利用PLC控制的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)，按照用戶的需求按需調(diào)節(jié)水泵流量，根據(jù)夜間用水少可以只開一個(gè)小流量泵，并滿足用

4、戶的流量需求，使真?zhèn)€系統(tǒng)始終保持高效節(jié)能的最佳狀態(tài)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：變頻器；可編程控制器；恒壓供水 </p><p>　　Abstract </p><p>　　This design adopts \"one inverter control more water pump pump control system. Here u

5、sing the PLC design a set of variable frequency speed regulation constant pressure water supply system, the system can automatically adjust according to network instantaneous pressure change of a rotational speed of pump

6、s and water pumps more input and exit, pipeline ZhuGanGuan outlet in a constant set pressure value, and satisfy the user's demand, the whole system always maintain the best condition of high effi</p><p>

7、　　In order to ensure the village water supply is normal, the use of PLC control of frequency conversion velocity modulation constant pressure water supply system, in accordance with user requirements according to the nee

8、d to adjust the pump flow, according to the night less water can only open a small flow pump, and satisfy the user's demand, make the whole system always maintain the best condition of high efficiency and energy savi

9、ng.  </p><p>　　Keywords：Frequency converter; Programmable controller; Constant pressure water supply</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要……………………………………………………………………1

10、</p><p>　　第一章 引言…………………………………………………………4</p><p>　　1.1 應(yīng)用背景和選題意義…………………………………………4</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)要求和內(nèi)容 …………………………………………………5</p><p>　　第二章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案 ………………………………………7</p&

11、gt;<p>　　2.1 功能設(shè)定………………………………………………………7</p><p>　　2.2 總體結(jié)構(gòu)關(guān)系……………………………………………………8</p><p>　　2.3 總體工作流程……………………………………………………9</p><p>　　第三章 系統(tǒng)主要硬件的選擇及應(yīng)用………………………………11</p>&

12、lt;p>　　3.1 主要硬件的選擇………………………………………………11</p><p>　　3.2 水泵控制回路………………………………………………13 </p><p>　　3.3 變頻器的輸入輸出回路 ……………………………………14 </p><p>　　第四章 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)…………………………16</p>&l

13、t;p>　　4.1 變頻調(diào)速系統(tǒng)簡(jiǎn)介………………………………………………16</p><p>　　4.2 變頻調(diào)速控制方式……………………………………………16</p><p>　　4.3 控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)…………………………………………17</p><p>　　第五章 系統(tǒng)的軟件開發(fā)…………………………………………22</p><p&g

14、t;　　5.1 PLC應(yīng)用的開發(fā)步驟…………………………………………22</p><p>　　5.2 PLC的程序設(shè)計(jì)………………………………………………23</p><p>　　第六章 柜體設(shè)計(jì)………………………………………………………25</p><p>　　6.1. 尺寸要求……………………………………………………25</p><p>

15、　　6.2. 功能要求………………………………………………………25</p><p>　　6.3. 機(jī)柜的工藝性要求……………………………………………26</p><p>　　第七章 電氣布置圖的設(shè)計(jì)……………………………………………27</p><p>　　7.1低壓電器電控設(shè)備的布置原則……………………………………27</p><p>　

16、　7.2操縱器件的布置………………………………………………28</p><p>　　7.3其他器件的布置………………………………………………28</p><p>　　7.4全文總結(jié)…………………………………………………29</p><p>　　致謝……………………………………………………………31</p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………

17、…………………………………32</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　隨著變頻技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)生活飲用水品質(zhì)要求的不斷提高，變頻恒壓供水系統(tǒng)以其環(huán)保、節(jié)能和高品質(zhì)的供水質(zhì)量等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于多層住宅小區(qū)及高層建筑的生活、消防供水中。變頻恒壓供水的調(diào)速系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，依據(jù)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時(shí)

18、保持水壓恒定以滿足用水要求，是當(dāng)今最先進(jìn)、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中如何充分利用專用變頻器內(nèi)置的各種功能，對(duì)合理設(shè)計(jì)變頻恒壓供水設(shè)備、降低成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量等有著重要意義。變頻恒壓供水方式與過去的水塔或高位水箱以及氣壓供水方式相比，不論是設(shè)備的投資，運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、自動(dòng)化程度等方面都具有無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，而且具有顯著的節(jié)能效果。目前變頻恒壓供水系統(tǒng)正向著高可靠性、全數(shù)字化微機(jī)控制、多品種系列化的方向發(fā)展。追

19、求高度智能化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，是未來供水設(shè)備適應(yīng)城鎮(zhèn)建設(shè)中成片開發(fā)、智能樓宇、網(wǎng)絡(luò)供水調(diào)度和整體規(guī)劃要求的必然趨勢(shì)。 </p><p>　　變頻恒壓供水系統(tǒng)能適用生活水、工業(yè)用水以及消防用水等多種場(chǎng)合的供水要求，該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn): </p><p>　　(1)供水系統(tǒng)的控制對(duì)象是用戶管網(wǎng)的水壓，它是一個(gè)過程控制量，同其他一些過程控制量(如:溫度、流量、濃度等)一樣，對(duì)

20、控制作用的響應(yīng)具有滯后性。同時(shí)用于水泵轉(zhuǎn)速控制的變頻器也存在一定的滯后效應(yīng)。 </p><p>　　(2)用戶管網(wǎng)中因?yàn)橛泄茏?、水錘等因素的影響，同時(shí)又由于水泵自身的一些固有特性，使水泵轉(zhuǎn)速的變化與管網(wǎng)壓力的變化成正比，因此變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)是一個(gè)線性系統(tǒng)。 </p><p>　　(3)變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)要具有廣泛的通用性，面向各種各樣的供水系統(tǒng)，而不同的供水系統(tǒng)管

21、網(wǎng)結(jié)構(gòu)、用水量和揚(yáng)程等方面存在著較大的差異，因此其控制對(duì)象的模型具有很強(qiáng)的多變性。 </p><p>　　(4)在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中，由于有定量泵的加入控制，而定量泵的控制(包括定量泉的停止和運(yùn)行)是時(shí)時(shí)發(fā)生的，同時(shí)定量泵的運(yùn)行狀態(tài)直接影響供水系統(tǒng)的模型參數(shù)，使其不確定性地發(fā)生變化，因此可以認(rèn)為，變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的控制對(duì)象是時(shí)時(shí)變化的。</p><p>　　§

22、1.1 應(yīng)用背景和選題意義</p><p>　　近年來已被全國(guó)幾百家供水單位采用，均獲得良好的節(jié)能效果，深獲廣泛好評(píng)。</p><p>　　交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一項(xiàng)高新技術(shù)。主要原來是根據(jù)電機(jī)不同的負(fù)荷、工藝或轉(zhuǎn)矩要求，通過交流變頻調(diào)速器調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使其改變電機(jī)主軸的輸出特性。變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于水泵風(fēng)機(jī)等流體負(fù)載時(shí)，可使流體的流量、壓力根據(jù)實(shí)際需要自動(dòng)恒壓或恒流量

23、調(diào)節(jié)。它比采用閥門、節(jié)流孔板調(diào)節(jié)流量或壓力節(jié)省電能，同時(shí)延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，占地面積大，設(shè)備啟動(dòng)頻繁，電流和水壓沖擊嚴(yán)重，設(shè)備維修量大等問題。    根據(jù)流體力學(xué)原理，水泵的流量與電機(jī)轉(zhuǎn)速出正比，壓力與電機(jī)轉(zhuǎn)速的平方成正比，所以風(fēng)機(jī)水泵采用變頻調(diào)速技術(shù)后，節(jié)能效果比采用閥門控制壓力或流量的方法可節(jié)電40% ~ 50%，節(jié)水7%。    常規(guī)水泵大部分時(shí)間均在額定負(fù)荷下運(yùn)行

24、，特別是自來水廠和居民區(qū)生活供水，其設(shè)計(jì)均按最大用水負(fù)荷選擇水泵，而每天24h用水負(fù)荷變化很大，在夜間用水量更少，采用變頻恒壓供水設(shè)備，可根據(jù)用水量的大小變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，同時(shí)確保供水壓力恒定，不僅可節(jié)約大量能源，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，又解決了水源二次污染問題，是一種十分理想的高科技節(jié)能產(chǎn)品。</p><p>　　可編程序控制器(Programmable Logic Controller簡(jiǎn)稱PLC)是60年代在

25、美國(guó)首先出現(xiàn)的，其目的是用來取代繼電器，以執(zhí)行邏輯判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能.在此基礎(chǔ)上，后來又增添了不少功能，如模擬量輸入/輸出，移位寄存，四則運(yùn)算，PDD閉環(huán)回路控制，中斷控制，特殊功能函數(shù)，強(qiáng)制I/O等等，因而使功能更加完善、靈活，適于大規(guī)模的復(fù)雜控制系統(tǒng)。</p><p>　　PLC不但功能齊全，而且用戶使用也很方便，其標(biāo)準(zhǔn)的積木式硬件結(jié)構(gòu)以及模塊化的軟件設(shè)計(jì)，使得它可以適應(yīng)大小不同、功能繁復(fù)的控制要

26、求.PC采用電氣操作人員習(xí)慣的梯形圖與功能助記符編程，便于用戶十分方便地讀懂程序、編寫和修改。PC具有完善的監(jiān)視和診斷功能，移定性高，抗干擾能力強(qiáng)，可以適應(yīng)惡劣的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境。</p><p>　　§1.2 設(shè)計(jì)要求和內(nèi)容</p><p><b>　　變頻調(diào)速控制柜設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)課題<

27、;/b></p><p><b>　　變頻調(diào)速控制柜設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)要求</b></p><p><b>　　1．功能要求</b></p><p>　　1)有短路保護(hù)、過載保護(hù)、缺相保護(hù)、相序保護(hù)和防雷措施。要有電壓、電流、水壓以及電動(dòng)機(jī)

28、各種運(yùn)行狀態(tài)的指示。</p><p>　　2)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)能分別實(shí)行手動(dòng)或自動(dòng)控制，手動(dòng)、自動(dòng)控制能夠切換。</p><p>　　3)通過變頻調(diào)速，使水壓穩(wěn)定在2．5MPa。</p><p>　　4)選擇相應(yīng)的變頻器，設(shè)定合理的參數(shù)。</p><p><b>　　2．工藝要求</b></p><p>

29、;　　電器元件安裝時(shí)要排列有序，符合元器件的安裝工藝要求；導(dǎo)線及母線排的布置，也要符合各自的工藝要求。</p><p><b>　　3．對(duì)柜體的要求</b></p><p>　　所設(shè)計(jì)的柜體要在滿足使用功能要求的前提下，滿足尺寸要求和工藝要求(可選用標(biāo)準(zhǔn)柜)。</p><p><b>　　三、設(shè)備概述</b></p&

30、gt;<p>　　要求設(shè)計(jì)的控制柜的控制對(duì)象是某自來水廠兩臺(tái)55kW的三相交流異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為YLB250～1—4，其額定電流為96．8A，同步轉(zhuǎn)速為1500r／min，堵轉(zhuǎn)電流為677．6A，軸向負(fù)荷為28420N，用于恒壓供水，其水壓要求為2．5MPa。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案</p><p><b>　　§ 2.1功能設(shè)定

31、</b></p><p>　　運(yùn)行方式分為手動(dòng)、全自動(dòng)兩種。它們可以由一個(gè)按鈕操作，ON為自動(dòng)方式，OFF為手動(dòng)。在手動(dòng)方式下，可以對(duì)控制水泵中的任意一臺(tái)進(jìn)行啟動(dòng)和關(guān)閉操作，該方式主要用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)初期的測(cè)試，方便任一時(shí)期的檢修，以及緊急情況下的水泵控制，注意當(dāng)有一臺(tái)水泵工作在變頻狀態(tài)時(shí)及有超壓信號(hào)時(shí)手啟泵無(wú)效，因?yàn)榇藭r(shí)系統(tǒng)肯定已經(jīng)能夠滿足控制要求，增開泵屬于無(wú)理操作，所以系統(tǒng)不響應(yīng)用戶要求。任意時(shí)刻的

32、停泵要求系統(tǒng)都應(yīng)該響應(yīng)，否則不能滿足緊急情況下的停泵要求。而整個(gè)系統(tǒng)本身正常狀態(tài)下的運(yùn)行主要采用全自動(dòng)方式，使供水系統(tǒng)高度自動(dòng)化，這也是系統(tǒng)開發(fā)的目的之一。在全自動(dòng)方式下，按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)就能自動(dòng)賦初值，根據(jù)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速和運(yùn)行臺(tái)數(shù)，確定每臺(tái)泵的具體工作狀態(tài)，使達(dá)到最優(yōu)配置。另外，全自動(dòng)方式下，系統(tǒng)應(yīng)該能夠判斷出變頻器是否正常，從而自動(dòng)選擇采用哪一種運(yùn)行方式（全自動(dòng)工頻運(yùn)行方式或全自動(dòng)變頻運(yùn)恒壓方式）。</p>

33、;<p>　　要對(duì)管網(wǎng)水壓進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采樣，信號(hào)直接送變頻器或者經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送PLC，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)管網(wǎng)壓力的閉環(huán)控制。采樣點(diǎn)可以選擇在水泵的出口管道處，這樣比較方便且傳送距離比較近，壓力信號(hào)基本不失真；采樣點(diǎn)也可以選擇在管道最不利點(diǎn)處（一般是指供水的最高樓層），這樣壓力傳感器傳送距離比較遠(yuǎn)，如果不采樣取其它措施的話，信號(hào)的失真度比較大，如果采取保真措施的話，成本提高，但是選擇最不利點(diǎn)有一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是節(jié)能效果比較好。</

34、p><p>　　管網(wǎng)水壓參數(shù)的設(shè)定。給定參數(shù)值 P=2.5Mpa，</p><p>　　硬件的選擇要留有余地，特別是PLC的I/O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)部繼電器數(shù)，為以后的功能擴(kuò)展和系統(tǒng)升級(jí)做好準(zhǔn)備。</p><p>　　5.要對(duì)變頻器的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，還有供水池的水位、水泵的轉(zhuǎn)速、管網(wǎng)壓力都進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)于危險(xiǎn)情況要設(shè)置報(bào)警信號(hào)，并自動(dòng)作出反應(yīng)，切除危險(xiǎn)源，防止危險(xiǎn)擴(kuò)大。</

35、p><p>　　6.要具有多機(jī)的通信功能。要為以后的多臺(tái)機(jī)子的聯(lián)合控制作好準(zhǔn)備，并為以后的拓展為在局域網(wǎng)絡(luò)下運(yùn)行留有余地。</p><p>　　7. TD-200作為人機(jī)界面，要能夠完成簡(jiǎn)單的人機(jī)交流，如系統(tǒng)的運(yùn)行狀況監(jiān)控、初值的改變、參數(shù)的改變等。應(yīng)該做到系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)或修改一些常用的參數(shù)時(shí)，工作人員和PLC的工作交流都能夠通過TD-200進(jìn)行，而不需要經(jīng)常性的用攜編程器或計(jì)算機(jī)對(duì)PLC進(jìn)行

36、修改。</p><p>　　§2.2總體結(jié)構(gòu)關(guān)系</p><p>　　由壓力調(diào)節(jié)器、變頻器、水泵組、水壓力傳感器等組成恒壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。壓力傳感器輸出信號(hào)Vpf經(jīng)過放大后送至壓力調(diào)節(jié)器PT，將Vpf與壓力設(shè)定值Vpg比較，對(duì)比較得出的電壓差進(jìn)行PI運(yùn)算，并以此結(jié)果控制變頻器輸出頻率。當(dāng)壓力傳感器的信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)可通過壓力調(diào)節(jié)器控制變頻器的輸出頻率，從而改變水泵的轉(zhuǎn)速，達(dá)到管

37、道水壓恒定的目的。由于變頻器具有軟啟動(dòng)功能，因此，壓力調(diào)節(jié)器在PI作用下輸出信號(hào)的階躍變化不會(huì)引起變頻器輸出頻率的突變，從而避免了對(duì)變頻器自身的電流沖擊。當(dāng)壓力傳感器反饋值Vpf與設(shè)定值Vpg相等時(shí)，變頻器輸出頻率f就會(huì)保持一個(gè)恒定值，即系統(tǒng)運(yùn)行在穩(wěn)定狀態(tài)。</p><p>　　本系統(tǒng)采用PLC可編程控制和變頻器調(diào)速兩層控制的結(jié)構(gòu)。PLC負(fù)責(zé)按鈕、模擬信號(hào)和其它開關(guān)量信號(hào)的輸入，以及發(fā)出信號(hào)去控制接觸器、變頻器等

38、電氣元件，進(jìn)而控制水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)及整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。另外PLC還負(fù)責(zé)各自異常情況的處理。而變頻器則主要負(fù)責(zé)控制當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速，使轉(zhuǎn)速的變化能跟隨水量的變化，實(shí)現(xiàn)恒壓的閉環(huán)控制。也就是說，PLC是宏觀調(diào)控，變頻器則微觀調(diào)控，兩者緊密結(jié)合共同完成系統(tǒng)的變頻恒壓控制任務(wù)。系統(tǒng)開始運(yùn)行后，PLC給變頻器FWD信號(hào)，使變頻器RUN，變頻器則給PLC提供超壓、欠壓、變頻器故障三種信號(hào)，PLC根據(jù)這三種信號(hào)進(jìn)行處理，輸出控制信號(hào)。TD-200則負(fù)責(zé)對(duì)PL

39、C的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，它只是個(gè)人機(jī)界面，方便了操作員對(duì)PLC進(jìn)行操作和控制。所以，在本系統(tǒng)中，PLC是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心部件，TD-200則是作為輔助部件出現(xiàn)的，負(fù)責(zé)與外界的交流，變頻器是系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它們之間的連接關(guān)系如圖所示：</p><p>　　§2.3總體工作流程</p><p>　　系統(tǒng)開始運(yùn)行之前，應(yīng)先把管壓參數(shù)SP賦給PLC、變頻器。按下全自動(dòng)按鈕，系統(tǒng)開始運(yùn)行，

40、PLC給變頻器RUN信號(hào)，然后判斷變頻器是否工作正常，若正常則采用全自動(dòng)變頻恒壓控制方式，反之采用全自動(dòng)工頻運(yùn)行方式?，F(xiàn)在假設(shè)變頻器工作正常，系統(tǒng)開始運(yùn)行，水泵1變頻零轉(zhuǎn)速啟動(dòng)，壓力傳感器開始采樣，隨著PLC的不斷掃描，系統(tǒng)不斷輸入管壓信號(hào)的采樣結(jié)果，采樣結(jié)果通過模擬輸入輸出單元將模擬輸入值轉(zhuǎn)換為PLC可以接收的數(shù)字信號(hào)，另一路模擬信號(hào)作為反饋信號(hào)輸入變頻器模擬輸入端子，通過變頻器的PID控制，與目標(biāo)值做比較，將偏差調(diào)整為零，也就是提高

41、或降低水泵轉(zhuǎn)速，使管網(wǎng)水壓達(dá)到目標(biāo)值。如果一臺(tái)水泵額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行仍不能管網(wǎng)水壓達(dá)到設(shè)定值，將水泵1切換到工頻態(tài)運(yùn)行，延時(shí)后變頻器的控制對(duì)象切換到水泵2，同時(shí)保持水泵1維持工頻運(yùn)行，水泵2從零轉(zhuǎn)速開始運(yùn)行，過程如上。在該種運(yùn)行方式下，系統(tǒng)大部分時(shí)間是工作于其中一臺(tái)泵變頻運(yùn)行進(jìn)行微調(diào)，其它泵或工頻或停止的狀態(tài)。</p><p>　　如果變頻器不能正常工作，系統(tǒng)采用全自動(dòng)工頻運(yùn)行方式，泵1先工作在工頻狀態(tài)，壓力傳感器采樣

42、后送給PLC，看是否在控制區(qū)間內(nèi)，若在，則系統(tǒng)狀態(tài)不變；否則改變狀態(tài)，超過區(qū)間上限則切除泵1，系統(tǒng)繼續(xù)壓力信號(hào)采樣，重新建立監(jiān)控區(qū)間。如此循環(huán)掃描，直至達(dá)到控制目的。</p><p>　　如果系統(tǒng)發(fā)生故障，則轉(zhuǎn)入故障處理程序。如果變頻器不能正常工作，則如上所述轉(zhuǎn)入工頻運(yùn)行；如果其中一臺(tái)水泵發(fā)生故障，則切換該泵，其它泵正常運(yùn)行。如果有其它報(bào)警信號(hào)（如水位不足），則轉(zhuǎn)入報(bào)警處理程序。</p><p

43、>　　第三章 系統(tǒng)主要硬件的選擇及應(yīng)用</p><p>　　§ 3.1 主要硬件的選擇</p><p>　　變頻恒壓供水系統(tǒng)主要由變頻控制柜、壓力傳感器、水泵等組成。變頻控制柜由斷路器、變頻器、接觸器、中間繼電器、PLC等組成。</p><p><b>　　供水系統(tǒng)選用原則</b></p><p>　　（

44、I） 蓄水池容量應(yīng)大于每小時(shí)最大供水量。</p><p>　?。↖I）水泵揚(yáng)程應(yīng)大于實(shí)際供水高度。</p><p>　　（III）水泵流量總和應(yīng)大于實(shí)際最大供水量。</p><p>　　變頻控制柜選型：用戶可根據(jù)供水量和供水高度確定水泵型號(hào)及臺(tái)數(shù)，然后對(duì)控制柜進(jìn)行選型。</p><p><b>　　變頻器的選擇</b>&

45、lt;/p><p>　　配用ABB ACS600系列變頻器。ACS 600系列變頻器是ABB公司采用直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）技術(shù)，結(jié)合諸多先進(jìn)的生產(chǎn)制造工藝推出的高性能變頻器。它具有很寬的功率范圍，優(yōu)良的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制特性,完整的保護(hù)功能以及靈活的編程能力，較高的可靠性和較小的體積。</p><p>　　主要技術(shù)數(shù)據(jù)：　　·功率范圍：2.2-3000kW　

46、·電源電壓：380/400/415/440/460/480/500VAC 3相±10%； 　　·電源頻率：48-63Hz　　·控制連接：2個(gè)可編程的模擬輸入（AI）；1個(gè)可編程的模擬輸出（AO）；5個(gè)可編程的數(shù)字輸入（DI）；2個(gè)可編程的數(shù)字輸出（DO）?！　?#183;連續(xù)負(fù)載能力：150% In，每10分鐘允許1分鐘　　·串行通訊能力：標(biāo)準(zhǔn)的RS

47、—485接口可使變頻器方便地與計(jì)算機(jī)連接?！　?#183;保護(hù)特性：過流保護(hù)、I2t、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過熱保護(hù)、短路保護(hù)、接地保護(hù)、欠壓緩沖、電機(jī)欠/過載保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、串行通訊故障保護(hù)、AI信號(hào)丟失保護(hù)等。　　 外型結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便。產(chǎn)品經(jīng)過多種電氣安全規(guī)范認(rèn)證，符合GE、UL及質(zhì)量認(rèn)證體系ISO9001和ISO4001等。　　 ABB變頻器獨(dú)特的直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）功能是目前最佳的電機(jī)控制方式，它可

48、以對(duì)所有交流電機(jī)的核心變量進(jìn)行直接控制，無(wú)需速度反饋就可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度和轉(zhuǎn)矩的精確控制。</p><p>　　ACS600變頻器內(nèi)置PID、PFC、預(yù)磁通等八種應(yīng)用，只需選擇需要的應(yīng)用，相應(yīng)的所有參數(shù)都自動(dòng)設(shè)置，輸入輸出端子也將自動(dòng)配置，這些預(yù)設(shè)的應(yīng)用配置大大節(jié)約了調(diào)試時(shí)間，減少出錯(cuò)。</p><p><b>　　（2）PLC的選擇</b></p>&l

49、t;p>　　采用西門子S7-200型。SIMATIC S7-200 可編程序控制器是模塊化中小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用；大范圍的各種功能模塊可以非常好的滿足和適應(yīng)自動(dòng)控制任務(wù)，各種單獨(dú)的模塊之泛組合以用于擴(kuò)展；簡(jiǎn)單實(shí)用的分散式結(jié)構(gòu)和多界面網(wǎng)絡(luò)能力，使得應(yīng)用十分靈活；方便用戶和簡(jiǎn)易的無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)；當(dāng)控制任務(wù)增加時(shí)，可以自由擴(kuò)展；大范圍的集成功能使得它的功能非常強(qiáng)勁?！　?#160;多種的性能遞增的C

50、PU和豐富的且?guī)в性S多方便功能的I/O擴(kuò)展模塊，使用戶可以完全根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選擇合適的模塊。當(dāng)任務(wù)規(guī)模擴(kuò)大，可隨時(shí)使用附加模塊對(duì)PLC進(jìn)行擴(kuò)展?！?應(yīng)用范圍　　1. 該系統(tǒng)既可用于生產(chǎn)、生活用水，亦可用于熱水供應(yīng)，恒壓噴淋等系統(tǒng)?！　. 可廣泛用于工業(yè)企業(yè)、生活、生產(chǎn)供水系統(tǒng)及企業(yè)自備并改造工程，自來水廠、生活小區(qū)及消防供水系統(tǒng)。　　b. 可用于各種場(chǎng)合的恒壓、變壓、冷卻水和循環(huán)供水系統(tǒng)。　　c.

51、 可用于污水泵站、污水處理及污水提升系統(tǒng)?！　. 可用于農(nóng)業(yè)排灌、園林噴淋、水景和音樂噴泉系統(tǒng)?！　. 可用于賓館、大型公共建筑供水及消防系統(tǒng)?！　?. 技術(shù)指標(biāo)　　a．最大供水高度：2</p><p>　　(2)水泵及電動(dòng)機(jī)的選擇</p><p>　　兩臺(tái)55kW的三相交流異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為YLB250～1—4，其額定電流為96．8A，

52、同步轉(zhuǎn)速為1500r／min，堵轉(zhuǎn)電流為677．6A，軸向負(fù)荷為28420N，用于恒壓供水，其水壓要求為2．5MPa。查手冊(cè)選IS200-150-350型水泵。</p><p>　　(3) 壓力傳感器的選擇</p><p>　　由于每種應(yīng)用都有其各自的特點(diǎn)，因此，必須在選擇過程中充分考慮整個(gè)系統(tǒng)的各方面影響。確定壓力源的輸入，希望的輸出和各種相關(guān)的操作條件。安裝位置和方向，與壓力源的遠(yuǎn)近程

53、度、導(dǎo)線應(yīng)力、接口和壓力連接、確定封裝形式能承受的沖擊性能和影響的精度范圍。在受溫度波動(dòng)影響的測(cè)量過程中，必須有更高級(jí)的傳感器用于補(bǔ)償和校準(zhǔn)偏移量，如此才能消除材料產(chǎn)生的溫度系數(shù)。諸如濕度和污染等周圍環(huán)境。精度方面的權(quán)衡結(jié)果是通過微處理器控制某些特性并消除不希望的結(jié)果。系統(tǒng)組成（如電源、放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、控制電路）與傳感器模擬輸出信號(hào)的兼容性必須達(dá)到希望的解決方案和全部設(shè)計(jì)的精度。</p><p>　　

54、67;3.2 水泵控制回路</p><p>　　生活給水設(shè)備，一般可分為匹配式和非匹配式。非匹配式供水設(shè)備的特點(diǎn)是水泵的供水量，總大于系統(tǒng)的用水量。但是需配置蓄水設(shè)施，如高位水箱、水塔等，利用高位水箱、水塔等向系統(tǒng)供水。當(dāng)水箱、水塔中存儲(chǔ)的水處于低位時(shí)，水泵啟動(dòng)，向水箱、水塔中供水，當(dāng)水箱、水塔中存儲(chǔ)的水處于高位時(shí)，水泵停止。通過循環(huán)往復(fù)的工作，向用水系統(tǒng)供水。</p><p>　　配式供

55、水設(shè)備的特點(diǎn)是供水量總是適應(yīng)用水量的變化而變化，設(shè)有多余的水，也沒有蓄水設(shè)施（但需要有消防供水的除外）。應(yīng)用變頻調(diào)速設(shè)備調(diào)節(jié)水量，就是一種完全匹配式的供水方式，它通過改變水泵電機(jī)的供電頻率，調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，通過線儀表檢測(cè)出供水壓力并加以控制，以保證在用水量變化時(shí)，供水量隨之變化，實(shí)現(xiàn)供水量與用水量的相互搭配。它的優(yōu)點(diǎn)是省去了蓄水設(shè)備，也不用氣壓罐，增加了建筑物的建筑面積并減少了載荷，節(jié)約了電能。缺點(diǎn)是如果停電，則會(huì)停水，造成生活的不便。

56、</p><p>　　本系統(tǒng)采用單臺(tái)變頻器控制多臺(tái)水泵的控制方案適用于大多數(shù)供水系統(tǒng)，是目前應(yīng)用中比較先進(jìn)的一種方案?？刂葡到y(tǒng)的工作原理如下：</p><p>　　開始工作時(shí)，系統(tǒng)用水量不多，只有1號(hào)泵在變頻器控制下運(yùn)行，2號(hào)泵處于停止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)用水量增加，變頻器輸出頻率增加，則1號(hào)泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速也增加，當(dāng)變頻器增加到最高輸出頻率時(shí)，表示只有1臺(tái)水泵工作已不能滿足系統(tǒng)用水的要求，此時(shí)，通過控制

57、系統(tǒng)，1號(hào)泵從變頻器電源轉(zhuǎn)換到普通的交流電源，而變頻器電源啟動(dòng)2號(hào)泵電機(jī)，控制處于狀態(tài)2。</p><p>　　當(dāng)用水高峰以后，用水量減少時(shí)，變頻器輸出頻率減少，若減少設(shè)定頻率時(shí)，表示只有一臺(tái)水泵已能滿足用水量的要求，此時(shí)，通過控制系統(tǒng)，可將1號(hào)泵電機(jī)停運(yùn)，2號(hào)電機(jī)仍由變頻器電源供電，這時(shí)，控制系統(tǒng)處于狀態(tài)3。</p><p>　　當(dāng)用水量再次增加，變頻器輸出頻率增加，則2號(hào)泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速也

58、增加，當(dāng)變頻器增加到最高輸出頻率時(shí)，表示只有一臺(tái)水泵工作已不能滿足系統(tǒng)用水的要求，此時(shí)，通過控制系統(tǒng)的控制，2號(hào)泵從變頻器電源轉(zhuǎn)換到普通的交流電源，而變頻器電源啟動(dòng)1號(hào)泵電機(jī)，控制系統(tǒng)處于狀態(tài)4。</p><p>　　當(dāng)控制系統(tǒng)處于狀態(tài)4時(shí)，用水量又減少，變頻器輸出頻率減少，若減少到設(shè)定頻率時(shí)，表示只有一臺(tái)水泵工作已能滿足用水的要求，此時(shí)通過控制系統(tǒng)的控制，可將2號(hào)泵電機(jī)停運(yùn)，一號(hào)泵電機(jī)仍由變頻器供電，這時(shí)，控制

59、系統(tǒng)又回到了狀態(tài)1，如此循環(huán)往復(fù)的工作，以滿足系統(tǒng)用水量的需要。</p><p>　　§ 3.3 變頻器的輸入輸出電路</p><p>　　本系統(tǒng)中的變頻器的輸入信號(hào)有兩種，一種是控制信號(hào)，它包括PLC輸出給變頻器FWD信號(hào)和壓力傳感器送來的壓力信號(hào)，F(xiàn)WD信號(hào)由PLC的YIC輸出，壓力信號(hào)是作為變頻器的PID單元的反饋輸入信號(hào)；另一種是輸入電源信號(hào)，本系統(tǒng)采用的三相380V的交

60、流電源。三相電流輸入連接在端子L1/R，L2/S，L3/T上。若采用三相輸入，則用主電路的電源端子L1/R，L2/S，L3/T通過線路保護(hù)用斷路器或帶漏電保護(hù)的斷路器連接至三相交流電源，不許要考慮連接相序。如果條件允許，還可以在電源電路中串入一個(gè)電磁接觸器，這樣就可以保證變頻器保護(hù)功能動(dòng)作時(shí)能切除電源和防止故障擴(kuò)大，以保證安全。盡量不要采用主電路電源ON/OFF的方法控制變頻器的停止和運(yùn)行，應(yīng)該用控制電路端子FWD、REV或者鍵盤面板上

61、REV、FWD和STOP鍵控制變頻器的運(yùn)行和停止。</p><p>　　變頻器的運(yùn)行要根據(jù)可編程控制器輸出Q1.0(DCOM1-DI2)是否閉合來確定,變頻器的停止要根據(jù)可編程控制器輸出Q0.7(DCOM1-DI1)是否閉合來確定。將變頻器的內(nèi)部可編程繼電器RO1,RO2設(shè)定成頻率達(dá)到。相關(guān)參數(shù)設(shè)定如下表所示: </p><p><b>　　變頻器的參數(shù)設(shè)定</b>&

62、lt;/p><p>　　變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　§ 4.1 變頻調(diào)速系統(tǒng)簡(jiǎn)介</p><p>　　隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子器件的理論研究和制造工藝水平的不斷提高，電力電子器件在容量、耐壓、特性和類型等方面得到了很大的發(fā)展。進(jìn)入90年代電力電子器件向著大容量、高頻率、響應(yīng)快、低損耗的方向發(fā)展。作為應(yīng)用現(xiàn)代電力電子器件與微計(jì)算機(jī)技術(shù)

63、有機(jī)結(jié)合的交流變頻調(diào)速裝置，隨著產(chǎn)品的開發(fā)創(chuàng)新和推廣應(yīng)用，使得交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速領(lǐng)域發(fā)生一場(chǎng)巨大的技術(shù)革命。目前自動(dòng)恒壓供水系統(tǒng)應(yīng)用的電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置均采用交流變頻技術(shù)，而系統(tǒng)的控制裝置采用PLC控制器，因PLC不僅可實(shí)現(xiàn)泵組、閥門的邏輯控制，并可完成系統(tǒng)的數(shù)字PID調(diào)節(jié)功能，可對(duì)系統(tǒng)中的各種運(yùn)行參數(shù)、控制點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并完成系統(tǒng)運(yùn)行工況的CRT畫面顯示、故障報(bào)警及打印報(bào)表等功能。自動(dòng)恒壓供水系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口，可與城市供水系統(tǒng)的上位

64、機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)城區(qū)供水系統(tǒng)的優(yōu)化控制，為城市供水系統(tǒng)提供了現(xiàn)代化的調(diào)度、管理、監(jiān)控及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的手段。</p><p>　　變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，依據(jù)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，保持水壓恒定以滿足用水要求，是當(dāng)今先進(jìn)合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。</p><p>　　變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)是以保證用戶用水水壓恒定為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)控制調(diào)節(jié)。它由控制器、變頻器、壓力傳感器、

65、水泵構(gòu)成。水泵啟動(dòng)后，壓力傳感器向控制器提供控制點(diǎn)的壓力信號(hào)，當(dāng)該點(diǎn)的壓力不等于設(shè)定值時(shí)，控制器通過調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率以改變拖動(dòng)水泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)管道壓力。由于通過壓力傳感器將用戶水壓情況反饋到控制器，構(gòu)成了閉環(huán)控制系統(tǒng)，因此用戶水壓調(diào)節(jié)及時(shí)，波動(dòng)較小，效果較好。</p><p>　　§4.2變頻調(diào)速控制方式</p><p>　　常見的變頻調(diào)速模式有兩種,一種是開環(huán)控制,另一種是

66、速度反饋控制,如下圖所示,本系統(tǒng)根據(jù)恒壓的控制要求,采用的是PID調(diào)節(jié)方式(內(nèi)含于變頻器中)的閉環(huán)控制。</p><p>　　4.3 控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)</p><p>　　4.3.1 控制電路的設(shè)計(jì)原理</p><p>　　恒壓供水控制系統(tǒng)的基本控制策略是：采用電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置與可編程控制器(PLC)構(gòu)成控制系統(tǒng)，進(jìn)行優(yōu)化控制泵組的調(diào)速運(yùn)行，并自動(dòng)調(diào)整泵組的運(yùn)行臺(tái)數(shù)

67、，完成供水壓力的閉環(huán)控制，在管網(wǎng)流量變化時(shí)達(dá)到穩(wěn)定供水壓力和節(jié)約電能的目的。系統(tǒng)的控制目標(biāo)是泵站總管的出水壓力，系統(tǒng)設(shè)定的給水壓力值與反饋的總管壓力實(shí)際值進(jìn)行比較，其差值輸入CPU運(yùn)算處理后，發(fā)出控制指令，控制泵電動(dòng)機(jī)的投運(yùn)臺(tái)數(shù)和運(yùn)行變量泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到給水總管壓力穩(wěn)定在設(shè)定的壓力值上。根據(jù)以上原理，本系統(tǒng)的泵機(jī)原理圖及其控制回路如下所示：</p><p>　　4.3.2 主電路的設(shè)計(jì)</p>

68、<p>　　電氣控制系統(tǒng)主回路如圖所示，圖中M1、M2為兩臺(tái)電機(jī)，交流接觸器KM1-KM4控制兩臺(tái)電機(jī)的運(yùn)行，KH1、KH2為電機(jī)M1、M2過載保護(hù)作用的熱繼電器，QF1、QF2、QF3、QF4分別為主電路、變頻器和兩臺(tái)泵的工頻運(yùn)行空氣開關(guān)。</p><p>　　水泵的控制回路基本上采用通用的設(shè)計(jì)方法，三相電源引出后，先通過保險(xiǎn)、空氣開關(guān)進(jìn)行短路或過電流保護(hù)，其后接上接觸器，利用它來控制水泵的啟動(dòng)和

69、停止，最后接上所用的三相異步電機(jī)和水泵。在水泵的出水口處必須設(shè)置逆止閥，防止水倒流，以保證水泵能夠從零轉(zhuǎn)速開始運(yùn)行。有一點(diǎn)就是本系統(tǒng)中實(shí)驗(yàn)采用的水泵（電動(dòng)機(jī)）是220V/380V的三相異步電動(dòng)機(jī)，既可以用380V的電源，也可以用220V的電源，若采用380V的變頻器輸出，則電機(jī)也必須選用380V的三相接入。</p><p>　　4.3.3 PLC的配置</p><p>　　本系統(tǒng)由SEI

70、MENS S7-200的CPU224，ABB ACS600系列7.5KW的變頻器和具有壓力顯示的PID調(diào)節(jié)器組成。系統(tǒng)占用PLC的4個(gè)輸入點(diǎn),6個(gè)輸出點(diǎn)。具體分配如下：</p><p><b>　　PLC的I/O分配</b></p><p>　　利用變頻器的兩個(gè)可編程繼電器輸出端口R01和R02進(jìn)行功能設(shè)定。當(dāng)變頻器達(dá)到最高頻率時(shí)，R01的常開觸點(diǎn)R01B-R01C閉

71、合；當(dāng)變頻器達(dá)到最低頻率時(shí)，R02的常開觸點(diǎn)R02B-R02C閉合。可以以此作為CPU224的輸入信號(hào)，判斷是否進(jìn)行加泵和切泵。采用具有模擬量輸入/輸出的PID調(diào)節(jié)器，將壓力傳感器的信號(hào)（4-20mA或0-5V）送給調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器再將模擬量輸出給變頻器進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)</p><p>　　4.3.4 控制電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　本系統(tǒng)的電氣控制線路如下圖所示，圖中，SA為手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換

72、開關(guān)，KA為手動(dòng)/自動(dòng)中間繼電器，打在1位置為手動(dòng)狀態(tài)，打在2位置為自動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)KA吸合。在手動(dòng)狀態(tài)，可以按動(dòng)SB1-SB4控制兩臺(tái)泵的起停。在自動(dòng)狀態(tài)下，系統(tǒng)根據(jù)PLC的程序運(yùn)行，自動(dòng)控制泵的起停。HL1-HL5為各種運(yùn)行指示燈，中間繼電器KA的常開觸點(diǎn)接I0.3，控制自動(dòng)狀態(tài)時(shí)的起動(dòng)。中間繼電器KA的兩個(gè)常閉觸點(diǎn)，接在兩臺(tái)泵的手動(dòng)控制電路上，控制兩臺(tái)泵的手動(dòng)運(yùn)行。在自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，兩臺(tái)泵在PLC的控制下，能夠有序而平穩(wěn)地切換、運(yùn)行。K

73、H1、KH2為兩臺(tái)泵的熱繼電器的常閉觸點(diǎn)，可對(duì)電機(jī)進(jìn)行過流保護(hù)。</p><p>　　第五章．系統(tǒng)的軟件開發(fā)</p><p>　　§ 5.1 PLC應(yīng)用的開發(fā)步驟</p><p>　　本系統(tǒng)的程序開發(fā)主要是PLC的程序開發(fā),采用的是根據(jù)系統(tǒng)的控制流程和控制目標(biāo),在計(jì)算機(jī)上先編輯好PLC軟件,然后傳給PLC的方法,所用軟件是由采用西門子提供在Windows操

74、作系統(tǒng)下的專門軟件STEP7一Micro/ WIN32，通過PC/PPI電纜與CPU224相連，來實(shí)現(xiàn)程序的上傳、下載及程序的調(diào)試等功能。PLC的應(yīng)用設(shè)計(jì),一般應(yīng)按下述幾個(gè)步驟進(jìn)行：</p><p>　　(1).熟悉被控對(duì)象</p><p>　　首先要全面詳細(xì)的了解被控對(duì)象的機(jī)械結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝過程，了解機(jī)械設(shè)備的運(yùn)動(dòng)內(nèi)容，運(yùn)動(dòng)方式和步驟，歸納出工作循環(huán)圖或狀態(tài)（功能）流程圖。</p&

75、gt;<p>　?。?）明確控制任務(wù)與設(shè)計(jì)要求</p><p>　　要了解工藝過程和機(jī)械運(yùn)動(dòng)與電氣執(zhí)行元件之間的關(guān)系和對(duì)電控系統(tǒng)的控制要求。例如機(jī)械部件的傳動(dòng)與驅(qū)動(dòng)，液壓、氣動(dòng)的控制，儀表、傳感器的連接與驅(qū)動(dòng)等。歸納出電氣執(zhí)行元件的動(dòng)作節(jié)拍圖。</p><p>　?。?）制定電氣控制方案</p><p>　?。?）確定電控系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)</p

76、><p>　?。?）PLC的選型和硬件配置</p><p>　　選擇合適的PLC型號(hào)并確定各種硬件配置，本系統(tǒng)選定了德國(guó)西門子公司的S7-200系列的S7-200 CPU224。</p><p>　?。?）PLC元件的編號(hào)分配</p><p>　　對(duì)各種輸入輸出信號(hào)占用的PLC輸入輸出端點(diǎn)及其他元件進(jìn)行編號(hào)分配，并設(shè)計(jì)出PLC的外部設(shè)計(jì)圖。<

77、;/p><p><b>　?。?）程序開發(fā)</b></p><p>　　用PLC廠家提供的專用軟件按照特定的規(guī)則，開發(fā)出梯形圖程序或語(yǔ)句表程序。</p><p>　?。?）模擬運(yùn)行與調(diào)試程序</p><p>　　將開發(fā)好的程序傳入PLC中，再逐條檢查與驗(yàn)證，并修改開發(fā)時(shí)的語(yǔ)法，數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，然后可以在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行模擬運(yùn)行和調(diào)試程

78、序。</p><p>　　§ 5.2 PLC的程序設(shè)計(jì)</p><p>　　5.2.1 程序的流程圖</p><p><b>　　第六章 柜體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　6.1. 尺寸要求 </p><p>　　機(jī)柜為電氣元器件和各種附件提供必須的安裝空間，因而首先遇到的是尺寸

79、問題。由于工程設(shè)計(jì)和機(jī)柜本身配件的需要，對(duì)機(jī)柜的外形尺寸、安裝尺寸和某些互換尺寸必須作出一些規(guī)定，一般都以標(biāo)準(zhǔn)的形式加以規(guī)范。</p><p>　　外型尺寸mm（寬ⅹ高ⅹ深）=600ⅹ900ⅹ250 （一拖二）</p><p>　　=700ⅹ1800ⅹ400（一拖多臺(tái)）</p><p>　　注：15KW以上柜體按照泵的功率及臺(tái)數(shù)而定。</p><

80、p><b>　　6.2. 功能要求</b></p><p>　　機(jī)柜的功能要求包括產(chǎn)品的功能要求和機(jī)柜結(jié)構(gòu)的功能要求這兩個(gè)方面。歸納起來大致有①電氣元器件及其附件的安裝要求；②外殼防護(hù)要求；③屏蔽和接地要求；④通風(fēng)散熱要求；⑤人機(jī)學(xué)要求；⑥布線要求；⑦機(jī)柜的強(qiáng)度和剛性要求等。6.3. 機(jī)柜的工藝性要求</p><p>　　機(jī)柜的工藝性要求是指在滿足使用功能要求

81、的前提下，對(duì)機(jī)柜的總體及零件、部件制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性的要求，以及機(jī)柜滿足電氣設(shè)備裝配的工藝性和可維修性要求。   在設(shè)計(jì)一般的配電、控制柜時(shí)，柜體都可選用標(biāo)準(zhǔn)系列柜。對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)柜，可根據(jù)以上設(shè)計(jì)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。為縮短設(shè)計(jì)時(shí)間、減少工作量、降低成本，原則標(biāo)準(zhǔn)柜。   跟據(jù)要求選擇標(biāo)準(zhǔn)ABB柜，產(chǎn)品代號(hào)NCK，主要尺寸為長(zhǎng)700mm，寬400mm，高1700mm。此柜的柜門采用鍍鋅轉(zhuǎn)軸式鉸鏈與

82、構(gòu)架相連，安裝、拆卸方便。柜體前后，頂面及兩端側(cè)的防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP30，也可根據(jù)用戶的要求在IP20～I(xiàn)P40之間選擇。在柜體的下部、后上部和頂部均有通風(fēng)散熱孔，使柜體在運(yùn)行中形成自然通風(fēng)道，有較好的散熱性能。柜體的頂蓋可在需要時(shí)拆除，便于現(xiàn)場(chǎng)主母線的裝配和調(diào)整。柜頂?shù)乃慕茄b有吊環(huán)，便于起吊、裝運(yùn)。另外ABB柜的價(jià)格也比較適中，可以滿足我們的要求。</p><p>　　第七章 電氣布置圖的設(shè)計(jì)</p>

83、<p>　　7.1低壓電器電控設(shè)備的布置原則    在進(jìn)行布置時(shí)應(yīng)考慮到監(jiān)視、操作、連線及維修的方便，并應(yīng)力求整齊美觀。設(shè)計(jì)要符合GB4720《電氣傳動(dòng)控制設(shè)備   第一部分：低壓電器電控設(shè)備》中技術(shù)條件的規(guī)定。 </p><p>　　接觸器、繼電器的布置 控制柜、屏上繼電器、接觸器均應(yīng)符合本身的安全要求。</p><p&g

84、t;　　噴弧距離較長(zhǎng)的接觸器應(yīng)布置在屏、柜的最上部，并保證噴弧距離，以免引起事故，有必要時(shí)，可增設(shè)阻隔電弧的設(shè)施。但應(yīng)注意構(gòu)架的機(jī)械強(qiáng)度及振動(dòng)影響。大型元件可裝在屏、柜的下部。      在屏、柜的整個(gè)區(qū)域內(nèi)均可布置中小型接觸器和繼電器，而手動(dòng)復(fù)位繼電器則應(yīng)布置在便于操作的部位，推薦布置在距地面700～1700mm的區(qū)域內(nèi)。對(duì)噴弧區(qū)較大的電器，應(yīng)布置在距地面1.7m以上的區(qū)域。元件的空間距離應(yīng)

85、符合GB4720《電氣傳動(dòng)控制設(shè)備  第一部分：低壓電器電控設(shè)備》的規(guī)定，即安裝在設(shè)備上的電器元件與另一個(gè)電器元件的導(dǎo)電部分之間；一個(gè)導(dǎo)電部件與另一個(gè)導(dǎo)電部件之間的爬電距離和電氣間隙，不得低于下表中的數(shù)據(jù)。 </p><p>　　布置元器件時(shí)，應(yīng)留有布線，接線，維修和調(diào)整操作的空間距離，板前接線式元器件應(yīng)大于板后接線式元器件的空間間距。</p><p>　　變頻控制柜

86、換氣排風(fēng)設(shè)備圖</p><p>　　7.2操縱器件的布置 </p><p>　　控制柜的儀表板上只能安裝小型操縱器件，且一般布置在儀表板的下部。其他操縱器件推薦布置在柜、屏距地面700～1700mm的區(qū)域。布置時(shí)應(yīng)按照操作順序由左到右、從上至下布置。    按鈕的排列：停止按鈕可放在一端或中間位置，在這個(gè)控制線路中按鈕的排列，如下圖 ：

87、 停止運(yùn)行</p><p>　　7.3其他器件的布置 1）接線座   用于相鄰柜、屏間的連線時(shí)，宜布置在柜、屏的兩側(cè)；用于外部接線的接線座，宜布置在柜、屏下部。接線座布置在屏下時(shí)，不宜低于300mm，柜內(nèi)布置時(shí)不應(yīng)低于200mm。周圍需留有足夠的空間，以便于外部電纜的引入。 2）母線   母線應(yīng)涂色表示相序、正極、負(fù)級(jí)及中性線。除安全接線需全

88、長(zhǎng)標(biāo)色外，其他允許在母線的題目處標(biāo)示一段。主電路相序排列和顏色，以屏、柜的正視方向?yàn)闇?zhǔn)應(yīng)符合規(guī)定。 </p><p><b>　　7.4全文總結(jié)</b></p><p>　　本文針對(duì)我國(guó)中小城市供水的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)開發(fā)了一套簡(jiǎn)單的基于PLC的變頻調(diào)速恒壓供水自動(dòng)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用單臺(tái)變頻器實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)水泵電機(jī)的軟起動(dòng)和調(diào)速，摒棄了原有的自藕降壓起動(dòng)裝置，同時(shí)把閥門控制和水泵

89、電機(jī)控制都納入自動(dòng)控制系統(tǒng)。壓力傳感器采樣管網(wǎng)壓力信號(hào)經(jīng)PID處理傳送給變頻器，變頻器根據(jù)壓力大小調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，通過改變水泵性能曲線來實(shí)現(xiàn)水泵的流量調(diào)節(jié)，保證管網(wǎng)壓力恒定。該系統(tǒng)不僅有效地保證了供水系統(tǒng)管網(wǎng)壓力恒定，而且成功地解決大功率電機(jī)變頻轉(zhuǎn)工頻的問題。本論文包括了以下幾項(xiàng)研究成果：</p><p>　　1、在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中，單臺(tái)水泵工況的調(diào)節(jié)是通過變頻器來改變電源的頻率f來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速n，從而改變

90、水泵性能曲線得以實(shí)現(xiàn)的。分析水泵工況點(diǎn)節(jié)流調(diào)節(jié)和變速調(diào)節(jié)能耗比較圖，可以看出利用變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)恒壓供水，當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，流量與轉(zhuǎn)速成正比，功率以轉(zhuǎn)速的三次方下降，與恒速泵供水方式中用閘閥增加阻力的節(jié)流方式相比，可以減少能量損耗，節(jié)能效果十分明顯。水泵轉(zhuǎn)速的工況調(diào)節(jié)必須限制在一定范圍之內(nèi)，也就是不要使變頻器頻率下降得過低，避免水泵在低效率段運(yùn)行。</p><p>　　2、變頻調(diào)速恒壓供水自動(dòng)控制系統(tǒng)由可編程控制器、變頻

91、器、水泵電機(jī)組、壓力傳感器、工控機(jī)以及接觸器控制柜等構(gòu)成。系統(tǒng)采用一臺(tái)變頻器拖動(dòng)2臺(tái)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、運(yùn)行與調(diào)速，其中一臺(tái)主機(jī)和一臺(tái)備用機(jī)分別采用循環(huán)使用的方式運(yùn)行。壓力傳感器采樣管網(wǎng)壓力信號(hào)，變頻器輸出電機(jī)頻率信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)反饋給PLC的PID模塊，PLC根據(jù)這兩個(gè)信號(hào)經(jīng)PID運(yùn)算，發(fā)出指令，對(duì)水泵電機(jī)進(jìn)行工頻和變頻之間的切換。</p><p>　　3、對(duì)ＰＬＣ進(jìn)行編程控制,采用西門子提供在Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系統(tǒng)

92、下的專門軟件ＳＴＥＰ7-Ｍｉ ｃｒｏ/ＷＩＮ32,通過ＰＣ/ＰＰＩ電纜與ＣＰＵ222相連,來實(shí)現(xiàn)程序的上傳、下載及程序的調(diào)試等功能。</p><p>　　4．軟件編程過程中，主要是對(duì)一主一備兩臺(tái)泵進(jìn)行恒壓供水控制。軟件運(yùn)行功能包括：⑴主泵、備泵切換;運(yùn)行時(shí)自動(dòng)切換,停機(jī)時(shí)手動(dòng)切換。⑵對(duì)泵的軟起動(dòng)。⑶在閉環(huán)系統(tǒng)中,對(duì)反饋的壓力信號(hào)進(jìn)行簡(jiǎn)單的ＰＩＤ優(yōu)化算法的調(diào)節(jié),以維持恒壓供水。 </p><p&

93、gt;<b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]李全 恒壓供水自動(dòng)控制系統(tǒng) 電氣自動(dòng)化 1998年第1期</p><p>　　[2]王曉詰 曹懷軍 變頻恒壓自動(dòng)供水系統(tǒng) 青?？萍?1999年3月</p><p>　　[3]王化冰 瞿子楠 變頻調(diào)速技術(shù)理論在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用 平頂山師專學(xué)報(bào)</p>&l

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97、計(jì)手冊(cè)》中國(guó)建筑工業(yè)出版社 1986．12</p><p>　　[15]康寧峰 《全自動(dòng)電廠入煤采樣機(jī)控制系統(tǒng)的研制》西安交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 1999.3</p><p>　　[16]王妍萍等 《PLC在小區(qū)變頻恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用》北京服裝學(xué)院學(xué)報(bào) 2003.10 </p><p>　　[17]西門子（中國(guó)）有限公司自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán) 《深入淺出西門子S7