畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于plc的變頻恒壓供述控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本論文根據(jù)居民生活用水、消防用水的要求，設(shè)計(jì)出了一套基于PLC的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)。變頻恒壓供水系統(tǒng)由PLC、變頻器組成的控制系統(tǒng)、電動(dòng)水泵機(jī)組、壓力傳感器、工控機(jī)等構(gòu)成。</p><p>　　本系統(tǒng)包

2、含三臺(tái)水泵電機(jī)，采用變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵電機(jī)的軟啟動(dòng)和變頻調(diào)速，組成變頻循環(huán)運(yùn)行方式。壓力傳感器能夠檢測(cè)當(dāng)前水壓信號(hào)，送入PLC與設(shè)定值比較后，再進(jìn)行PID運(yùn)算，控制變頻器的輸出電壓和頻率，然后通過(guò)改變水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)改變供水量，最終達(dá)到保持管網(wǎng)壓力穩(wěn)定在設(shè)定值附近的目的。通過(guò)工控機(jī)與PLC的連接，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行狀態(tài)動(dòng)態(tài)的顯示及數(shù)據(jù)、報(bào)警查詢。該系統(tǒng)具有高度的可靠性和實(shí)效性，提高了供水的質(zhì)量，節(jié)省了人力，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。</

3、p><p>　　關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速，PLC，恒壓供水，節(jié)能</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　According to the requirement of residents living water and Fire water, this paper designs a set of water supp

4、ly system of frequecey control of constant voltage based on PLC, and have developed good operation management interface using Supervision Control and Data Acquisition.The system is made up of PLC, transducer,units of pum

5、ps,pressure sensor and control machine and so on. </p><p>　　This system is formed by three pump generators. With general frequency converter realize for three phase pump generator soft start with frequency c

6、ontrol,operation switch adopts the principle of”start first stop first”. The detection signal of pressure sensor of hydraulic pressure,via PLC with set value by carry out PID comparison operation,so,control frequency and

7、 the export voltage of frequency converter,and then the rotational speed that changes pump generator come to change water supply quan</p><p>　　Keywords: Variable frequency speed-regulating， PLC， Constant-pre

8、ssure water supply ， Energy saving </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p>　　第1章 緒論- 1 -</p><p>

9、　　1.1課題的背景及目的- 1 -</p><p>　　1.2 變頻恒壓供水系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r- 1 -</p><p>　　1.3 PLC概述- 2 -</p><p>　　第2章 系統(tǒng)的理論分析及控制方案確定- 4 -</p><p>　　2.1 課題任務(wù)理論分析- 4 -</p><p>　　2

10、.1.1 課題介紹- 4 -</p><p>　　2.1.2 變頻恒壓供水系統(tǒng)節(jié)能原理- 4 -</p><p>　　2.2 變頻恒壓供水系統(tǒng)控制方案的確定- 5 -</p><p>　　2.2.1控制方案的比較和確定- 5 -</p><p>　　2.3 恒壓供水系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)- 6 -</p><p>　

11、　2.3.1 變頻恒壓供水系統(tǒng)的組成及原理圖- 9 -</p><p>　　2.3.2 變頻恒壓供水系統(tǒng)控制流程- 11 -</p><p>　　2.3.3 水泵切換條件分析- 11 -</p><p>　　第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)- 13 -</p><p>　　3.1 系統(tǒng)主要設(shè)備的選型- 13 -</p><

12、;p>　　3.1.1 水泵機(jī)組的選型- 13 -</p><p>　　3.1.2 PLC的選型- 14 -</p><p>　　3.1.3 其它元件的選型- 15 -</p><p>　　3.2主電路圖- 16 -</p><p>　　3.3 控制電路- 17 -</p><p>　　3.3.1 PLC

13、輸入輸出端子分配表- 18 -</p><p>　　3.3.2 PLC的接線圖- 20 -</p><p>　　3.4 變頻器- 21 -</p><p>　　3.4.1 變頻器的構(gòu)成- 21 -</p><p>　　3.4.2 變頻器的特點(diǎn)- 23 -</p><p>　　第4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)- 24

14、 -</p><p>　　4.1 PLC控制及運(yùn)行- 24 -</p><p>　　4.1.1 手動(dòng)控制部分- 25 -</p><p>　　4.1.2 自動(dòng)控制部分- 25 -</p><p>　　4.2 PLC編程及介紹- 26 -</p><p>　　4.2.1 自動(dòng)運(yùn)行- 26 -</p>

15、<p>　　4.2.2 手動(dòng)部分- 27 -</p><p>　　第5章 系統(tǒng)的模擬運(yùn)行結(jié)果及分析- 29 -</p><p>　　5.1 程序調(diào)試- 29 -</p><p>　　5.1.1 自動(dòng)部分調(diào)試- 29 -</p><p>　　5.1.2 手動(dòng)部分調(diào)試- 29 -</p><p>

16、　　結(jié) 論- 30 -</p><p>　　參考文獻(xiàn)- 31 -</p><p>　　附 錄- 32 -</p><p>　　致 謝- 37 -</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　1.1課題的背景及目的</p><p>　　目前，居

17、民生活用水和工業(yè)用水日益增多。由于居民日常用水和工業(yè)用水會(huì)隨季節(jié)、晝夜等變化而隨之發(fā)生變化，如采取傳統(tǒng)的供水方式不僅影響生活也不利于資源的優(yōu)化配置。傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足人們的需求，為了能更合理的分配資源，使能最大限的為人們所用，可采用變頻恒壓供水方式來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的供水系統(tǒng)，以達(dá)到供水穩(wěn)定，滿足人們需求，合理優(yōu)化分配等目的。</p><p>　　本文介紹的是關(guān)于變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，因?yàn)樽冾l恒壓供水系統(tǒng)有高效

18、節(jié)能，恒壓供水，安全衛(wèi)生，自動(dòng)運(yùn)行，管理簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，非常適合現(xiàn)在的國(guó)民需求。變頻恒壓供水系統(tǒng)根據(jù)用水量的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行參數(shù)，在水量發(fā)生變化時(shí)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)。變頻調(diào)速是現(xiàn)在優(yōu)于以往任何一種調(diào)速方式（如調(diào)壓調(diào)速、變極調(diào)速、串級(jí)調(diào)速等）的技術(shù)，是當(dāng)今國(guó)際上一項(xiàng)效益最高、性能最佳、應(yīng)用廣泛、最有發(fā)展前途的電機(jī)調(diào)速技術(shù)。它采用了微機(jī)控制技術(shù)，電力電子技術(shù)和電機(jī)傳動(dòng)調(diào)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)交流電動(dòng)機(jī)的無(wú)極調(diào)

19、速，具有高效率、寬范圍和高精度等特點(diǎn)。以變頻器為核心結(jié)合PLC組成的控制系統(tǒng)具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，組合靈活，變成簡(jiǎn)單，維修方便和低成本低能耗等諸多特點(diǎn)。采用該系統(tǒng)進(jìn)行供水可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，方便實(shí)現(xiàn)供水系統(tǒng)的集中管理和監(jiān)控；同時(shí)系統(tǒng)具有良好的節(jié)能性，這在能量日益緊缺的今天尤為重要，所以研究設(shè)計(jì)系統(tǒng)，對(duì)于調(diào)高企業(yè)效率以及人民生活水平、降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。</p><p>　　1.2

20、 變頻恒壓供水系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　變頻恒壓供水是在變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展之后逐漸發(fā)展起來(lái)的，在早期，由于國(guó)外生產(chǎn)的變頻器的功能主要限定在頻率控制、 升降速控制、正反轉(zhuǎn)控制、起制動(dòng)控制、變壓變頻比控制及各種保護(hù)功能。應(yīng)用在變頻恒壓供水系統(tǒng)中，變頻器僅作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，為了滿足供水量大小需求的不同時(shí)，保證管網(wǎng)壓力恒定，需在變頻器外部壓力控制器和壓力傳感器，對(duì)壓力進(jìn)行閉環(huán)控制。從查閱的資料的情況來(lái)看，國(guó)外

21、的恒壓供水工程在設(shè)計(jì)時(shí)都采用一臺(tái)變頻器只帶一臺(tái)水泵機(jī)組的方式，幾乎沒(méi)有用一臺(tái)變頻器拖動(dòng)多臺(tái)水泵機(jī)組運(yùn)行的情況，因而投資成本高。即1968年，丹麥的丹弗斯公司發(fā)明并首家生產(chǎn)變頻器后，隨著變頻器技術(shù)的發(fā)展和變頻恒壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性以及自動(dòng)化程度高等方面的優(yōu)先以及顯著地節(jié)能效果被大家發(fā)現(xiàn)認(rèn)可后，國(guó)外許多生產(chǎn)變頻器的廠家開(kāi)始重視并推出具有恒壓供水功能的變頻器，像瑞士的ABB集團(tuán)推出了HVAC變頻技術(shù)，法國(guó)的施耐德公司推出了恒壓供水基板，備有

22、PID調(diào)節(jié)器和PLC可編程控制器等硬件繼承在變頻器控制基板上，通過(guò)設(shè)置指令代碼實(shí)現(xiàn)PLC和PID等電控系統(tǒng)的功能，只要搭載配套的恒壓供水單元，便可直接控制多個(gè)內(nèi)置的電磁接觸器工作，可構(gòu)成最多七臺(tái)電機(jī)的供</p><p>　　目前國(guó)內(nèi)有不少公司都在做變頻恒壓供水的工程，大多采用國(guó)外的變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，水管的管網(wǎng)壓力的閉環(huán)調(diào)節(jié)及多臺(tái)水泵的循環(huán)控制，有的采用單片機(jī)及相應(yīng)的軟件予以實(shí)現(xiàn)；有的采用PLC及相應(yīng)軟件予以實(shí)

23、現(xiàn)。但在系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、穩(wěn)定性能、抗干擾性能以及開(kāi)放性等多方面的綜合技術(shù)指標(biāo)來(lái)說(shuō)，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)能達(dá)到所有用戶的要求。原深圳華為電氣公司（現(xiàn)已改名艾默生）和成都希望集團(tuán)（森蘭牌變頻器）也推出了恒壓供水專用變頻器（5.5Kw-22kW），無(wú)需外接PLC盒PID調(diào)節(jié)器，可完成最多四臺(tái)水泵的循環(huán)切換、定時(shí)起動(dòng)、停止和定時(shí)循環(huán)（丹麥丹弗斯公司的VLT系列變頻器可實(shí)現(xiàn)七臺(tái)水泵機(jī)組的切換）。該變頻器將壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)與循環(huán)邏輯控制功能集成在變頻器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，但

24、其輸出接口限制了帶負(fù)載容量，同時(shí)操作不方便且不具有數(shù)據(jù)通信功能，因此只適用于小容量，控制要求不高的供水場(chǎng)所。</p><p>　　可以看出，目前在國(guó)內(nèi)外變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)中，對(duì)于能適應(yīng)不同的用水場(chǎng)合，結(jié)合現(xiàn)代控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)同時(shí)兼顧系統(tǒng)的電磁兼容性的變頻恒壓供水系統(tǒng)的水壓閉環(huán)控制的研究還是不夠的，因此，有待于進(jìn)一步淡淡的研究改善，使其能更好的應(yīng)用于生活、生產(chǎn)實(shí)踐中。</p>&l

25、t;p><b>　　1.3 PLC概述</b></p><p>　　可編程序控制器(program logical controller)，簡(jiǎn)稱PLC，是一種專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算電子系統(tǒng)，它是以微處理機(jī)為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)等現(xiàn)代科技而發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置，是當(dāng)今工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家自動(dòng)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備之一。由于PLC采用了“三機(jī)一體化一的綜

26、合技術(shù)即集計(jì)算機(jī)、儀器儀表、電氣控制于一身，具有高可靠性、強(qiáng)抗干擾能力、組合靈活、編程簡(jiǎn)單、維修方便和低成本等諸多特點(diǎn)，因而與其它控制器相比它更加適合工業(yè)控制環(huán)境和市場(chǎng)的要求：再加上PLC發(fā)展過(guò)程中產(chǎn)品的系列化、產(chǎn)業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化，使之從早期的邏輯控制、順序控制迅速擴(kuò)展到了連續(xù)控制，開(kāi)始進(jìn)入批量控制和過(guò)程控制領(lǐng)域，并迅速成為工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的支柱[2]。</p><p>　　目前，PLC在小型化、大型化、大容量、強(qiáng)功能

27、等方面有了質(zhì)的飛躍。早期的可編程序控制器，主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程序控制器將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)與新興的計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，具有可靠性高、功能強(qiáng)、應(yīng)用靈活、編程簡(jiǎn)單、使用方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，以及良好的工業(yè)環(huán)境工作性能和自動(dòng)控制目標(biāo)實(shí)現(xiàn)性能，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用[2]。</p><p>　　系統(tǒng)的理論分析及控制方案確定</p>

28、;<p>　　2.1 課題任務(wù)理論分析</p><p>　　2.1.1 課題介紹</p><p>　　設(shè)計(jì)是以供水系統(tǒng)為設(shè)計(jì)對(duì)象，采用PLC和變頻技術(shù)相結(jié)合技術(shù)，并引用計(jì)算機(jī)對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，保證供水系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。PLC控制變頻恒壓供水系統(tǒng)主要有變頻器、可編程控制器、壓力變送器、和水泵機(jī)組一起組成一個(gè)完整的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)中有3臺(tái)泵，大泵電動(dòng)機(jī)功率均為2

29、20KW,小泵功率均為160KW;所有泵可設(shè)計(jì)成變頻循環(huán)軟啟動(dòng)的工作方式；在用水量小的情況下，如果一臺(tái)泵連續(xù)運(yùn)行時(shí)間超過(guò)3h，則要切換下即系統(tǒng)具有“倒泵功能”，避免某一臺(tái)泵工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；采用PID算法實(shí)現(xiàn)水壓的閉環(huán)控制；系統(tǒng)具有自動(dòng)、手動(dòng)操作功能。</p><p>　　根據(jù)以上控制要求，進(jìn)行系統(tǒng)的總控制方案設(shè)計(jì)。硬件設(shè)備選型、PLC選型、估算所需I/O點(diǎn)數(shù)，進(jìn)行I/O模塊選型，繪制系統(tǒng)硬件連接圖：包括系統(tǒng)硬件配置

30、圖、I/O連接圖、分配I/O點(diǎn)數(shù)，列出I/O分配表，設(shè)計(jì)梯形圖控制程序，對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改并設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)。</p><p>　　2.1.2 變頻恒壓供水系統(tǒng)節(jié)能原理</p><p>　　水泵電機(jī)多采用三相異步電動(dòng)機(jī)，而其轉(zhuǎn)速公式為：</p><p><b>　　(2.1) </b></p><p>　　式中：表示電源頻

31、率，表示電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)，表示轉(zhuǎn)差率。</p><p>　　從上式可知，三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有：</p><p>　　(1) 改變電源頻率</p><p>　　(2) 改變電機(jī)極對(duì)數(shù)</p><p><b>　　(3) 改變轉(zhuǎn)差率</b></p><p>　　改變電機(jī)極對(duì)數(shù)調(diào)速的方式控制簡(jiǎn)單，投資

32、省，節(jié)能效果顯著，效率高，但需要專門的變極電機(jī)，是有級(jí)調(diào)速，而且級(jí)差較大，即變速時(shí)轉(zhuǎn)速變化較大，轉(zhuǎn)矩變化也較大，因此只適用于特定轉(zhuǎn)速的生產(chǎn)機(jī)器。改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速為了保證其較大的調(diào)速范圍一般采用串級(jí)調(diào)速的方式，其最大優(yōu)點(diǎn)是它可以回收轉(zhuǎn)差功率，節(jié)能效果好，且調(diào)速性能也好，但由于線路過(guò)于復(fù)雜，增加了中間環(huán)節(jié)的電能損耗，且成本高而影響它的推廣價(jià)值。下面重點(diǎn)分析改變電源頻率調(diào)速的方法及特點(diǎn)[3]。</p><p>　　根據(jù)公

33、式可知，當(dāng)轉(zhuǎn)差率變化不大時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n基本上與電源頻率f成正比。連續(xù)調(diào)節(jié)電源頻率，就可以平滑地改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。但是，單一地調(diào)節(jié)電源頻率，將導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行性能惡化。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，已出現(xiàn)了各種性能良好、工作可靠的變頻調(diào)速電源裝置，它們促進(jìn)了變頻調(diào)速的廣泛應(yīng)用。</p><p>　　2.2 變頻恒壓供水系統(tǒng)控制方案的確定</p><p>　　恒壓變頻供水系統(tǒng)主要有壓力變送器、變

34、頻器、恒壓控制單元、水泵機(jī)組以及低壓電器組成。系統(tǒng)主要的任務(wù)是利用恒壓控制單元使變頻器控制一臺(tái)水泵或循環(huán)控制多臺(tái)水泵，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的恒定和水泵電機(jī)的軟起動(dòng)以及變頻水泵與工頻水泵的切換，同時(shí)還要能對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸和監(jiān)控。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)要求，有以下幾種方案可供選擇：</p><p>　　有供水基板的變頻器+水泵機(jī)組+壓力傳感器</p><p>　　這種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，它將PID調(diào)節(jié)器和

35、PLC可編程控制器等硬件集成在變頻器供水基板上，通過(guò)設(shè)置指令代碼實(shí)現(xiàn)PLC和PID等電控系統(tǒng)的功能。它雖然微化了電路結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)備成本，但在壓力設(shè)定和壓力反饋值的顯示方面比較麻煩，無(wú)法自動(dòng)實(shí)現(xiàn)不同時(shí)段的不同恒壓要求，在調(diào)試時(shí)，PID調(diào)節(jié)參數(shù)尋優(yōu)困難，調(diào)節(jié)范圍小，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)性能不易保證。其輸出接口的擴(kuò)展功能缺乏靈活性，數(shù)據(jù)通信困難，并且限制了帶負(fù)載的容量，因此僅適用于要求不高的小容量場(chǎng)合。</p><p>

36、　　通用變頻器+單片機(jī)(包括變頻控制、調(diào)節(jié)器控制)+人機(jī)界面+壓力傳感器</p><p>　　這種控制的方式精度比較高、控制算法靈活、參數(shù)調(diào)整方便，具有較高的性價(jià)比，但開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，程序一旦固化，修改較為麻煩，因此現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的靈活性差，同時(shí)變頻器在運(yùn)行時(shí)，將產(chǎn)生干擾，變頻器的功率越大，產(chǎn)生的干擾越大，所以必須采取相應(yīng)的抗干擾措施來(lái)保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。該系統(tǒng)適用于某一特定領(lǐng)域的小容量的變頻恒壓供水中。</p>

37、;<p>　　通用變頻器+PLC(包括變頻控制、調(diào)節(jié)器控制)+壓力傳感器</p><p>　　這種控制方式靈活方便。具有良好的通信接口，可以方便地與其他的系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通用性強(qiáng)；由于PLC產(chǎn)品的系列化和模塊化，用戶可靈活組成各種規(guī)模和要求不同控制系統(tǒng)。在硬件設(shè)計(jì)上，只需確定PLC的硬件配置和I/O的外部接線，當(dāng)控制要求發(fā)生改變時(shí)，可以方便地通過(guò)PC機(jī)來(lái)改變存貯器中的控制程序，所以現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試方便。同

38、時(shí)由于PLC的抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高，因此系統(tǒng)的可靠性大大提高。該系統(tǒng)能適用于各類不同要求的恒壓供水場(chǎng)合，并且與供水機(jī)組的容量大小無(wú)關(guān)。</p><p>　　通過(guò)對(duì)以上這幾種方案的比較和分析，可以看出第三種控制方案更適合于本系統(tǒng)。這種控制方案既有擴(kuò)展功能靈活方便、便于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)，又能達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定性及控制精度的要求。</p><p>　　2.3 恒壓供水系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)</p>

39、<p>　　恒壓供水泵站一般需設(shè)多臺(tái)水泵電機(jī)，這比設(shè)單臺(tái)水泵及電機(jī)節(jié)能而可靠。配單臺(tái)電機(jī)及水泵時(shí)，它們的功率必須足夠的大，在用水量少時(shí)開(kāi)一臺(tái)大電機(jī)肯定是浪費(fèi)的。電機(jī)選小了用水量大時(shí)供水會(huì)不足。而且水泵與電機(jī)都有維修的時(shí)候，備用泵是必要的。恒壓供水的主要目標(biāo)是保持管網(wǎng)水壓的恒定，水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速要跟隨用水量的變化而變化，這就要用變頻器為水泵電機(jī)供電。這也有兩種配置方案，一是為每臺(tái)水泵電機(jī)配一臺(tái)變頻器，這當(dāng)然方便，電機(jī)與變頻器間

40、不須切換，調(diào)試較簡(jiǎn)單，但購(gòu)買變頻器的費(fèi)用較高，不能很好有效地利用變頻器的調(diào)節(jié)功能，一旦變頻器有故障，就會(huì)使供水系統(tǒng)癱瘓，節(jié)電能力一般。另一種方案是數(shù)臺(tái)電機(jī)配一臺(tái)變頻器，變頻器與電機(jī)間可以切換，供水運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)水泵變頻運(yùn)行。其余水泵工頻運(yùn)行，以滿足不同用水量的需求，變頻—工頻雙主回路驅(qū)動(dòng)變頻器閉環(huán)調(diào)壓方式調(diào)節(jié)功能好，節(jié)電效果好且避免因變頻器故障而造成供水系統(tǒng)癱瘓的缺點(diǎn)[4]。</p><p>　　圖2.1為恒壓供水

41、系統(tǒng)構(gòu)成示意圖。圖中壓力傳感器用于檢測(cè)管網(wǎng)中的水壓，常裝設(shè)在泵站的出水口。當(dāng)用水量大時(shí)，水壓降低，用水量小時(shí)，水壓升高。水壓傳感器將水壓轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏骰螂妷旱男盘?hào)送給調(diào)節(jié)器。系統(tǒng)以變頻器、PLC作為系統(tǒng)控制的核心部件，以設(shè)定壓力為控制目標(biāo)，以PID為控制算法，和變頻器組成恒壓閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)跟蹤管網(wǎng)壓力與壓力設(shè)定值的偏差變化情況，經(jīng)變頻器內(nèi)部進(jìn)行PID運(yùn)算，由PLC控制變頻與工頻切換，自動(dòng)控制水泵電機(jī)投入臺(tái)數(shù)和電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)調(diào)整恒

42、壓供水。</p><p>　　圖2.1 恒壓供水系統(tǒng)示意圖</p><p>　　調(diào)節(jié)器是一種電子裝置，在系統(tǒng)中完成以下幾種功能：</p><p>　　(1)設(shè)定水管壓力的給定值。恒壓供水水壓的高低依需要設(shè)定。供水距離越遠(yuǎn)，用水地點(diǎn)越高，系統(tǒng)所需供水壓力越大。給定值即是系統(tǒng)正常工作時(shí)的恒壓值。另外有些供水系統(tǒng)可能有多種用水目的，如將生活用水與消防用水共用一個(gè)泵站，水壓

43、的設(shè)定值可能不止一個(gè)，一般消防用水的水壓要高一些。大部分調(diào)節(jié)器用數(shù)字量進(jìn)行設(shè)定，也有的調(diào)節(jié)器以模擬量方式設(shè)定。</p><p>　　(2)接收傳感器送來(lái)的管網(wǎng)水壓的實(shí)測(cè)值。管網(wǎng)實(shí)測(cè)水壓回送到泵站控制裝置成為反饋，調(diào)節(jié)器是反饋的接收點(diǎn)。 </p><p>　　(3)根據(jù)給定值與實(shí)測(cè)值的綜合，依一定的調(diào)節(jié)規(guī)律發(fā)出系統(tǒng)調(diào)節(jié)信號(hào)。調(diào)節(jié)器接收了水壓的實(shí)測(cè)反饋信號(hào)后，將它與給定值比較，得到給定值與實(shí)

44、測(cè)值之差。如給定值大于實(shí)際值，說(shuō)明系統(tǒng)水壓低于理想水壓，要加大水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速．如水壓高于理想水壓，要降低水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速。這些都由調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)控制。為了實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)的快速性與系統(tǒng)的穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)器工作中還有個(gè)調(diào)節(jié)規(guī)律問(wèn)題，傳統(tǒng)調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律多是比例-積分-微分調(diào)節(jié)，俗稱PID調(diào)節(jié)器。</p><p>　　2.3.1 變頻恒壓供水系統(tǒng)的組成及原理圖</p><p>　　PLC控制變頻恒壓供水系

45、統(tǒng)主要有變頻器、可編程控制器、壓力變送器和現(xiàn)場(chǎng)的水泵機(jī)組一起組成一個(gè)完整的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的控制流程圖如圖2.1所示：</p><p>　　從圖中可看出，系統(tǒng)可分為：執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)檢測(cè)機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)三大部分，具體為：</p><p>　　(1)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由一組水泵組成，它們用于將水供入用戶管網(wǎng)，其中由一臺(tái)變頻泵和兩臺(tái)工頻泵構(gòu)成，變頻泵是由變頻調(diào)速器控制、可以進(jìn)行變頻調(diào)整的水泵

46、，用以根據(jù)用水量的變化改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以維持管網(wǎng)的水壓恒定；工頻泵只運(yùn)行于啟、停兩種工作狀態(tài)，用以在用水量很大（變頻泵達(dá)到工頻運(yùn)行狀態(tài)都無(wú)法滿足用水要求時(shí)）的情況下投入工作。</p><p>　　(2)信號(hào)檢測(cè)機(jī)構(gòu)：在系統(tǒng)控制過(guò)程中，需要檢測(cè)的信號(hào)包括管網(wǎng)水壓信號(hào)、水池水位信號(hào)和報(bào)警信號(hào)。管網(wǎng)水壓信號(hào)反映的是用戶管網(wǎng)的水壓值，它是恒壓供水控制的主要反饋信號(hào)。此信號(hào)是模擬信號(hào)，讀入PLC時(shí)，需進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。另外為

47、加強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，還需對(duì)供水的上限壓力和下限壓力用電接點(diǎn)壓力表進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果可以送給PLC，作為數(shù)字量輸入；水池水位信號(hào)反映水泵的進(jìn)水水源是否充足。信號(hào)有效時(shí)，控制系統(tǒng)要對(duì)系統(tǒng)實(shí)施保護(hù)控制，以防止水泵空抽而損壞電機(jī)和水泵。此信號(hào)來(lái)自安裝于水池中的液位傳感器；報(bào)警信號(hào)反映系統(tǒng)是否正常運(yùn)行，水泵電機(jī)是否過(guò)載、變頻器是否有異常，該信號(hào)為開(kāi)關(guān)量信號(hào)[6]。</p><p>　　(3)控制機(jī)構(gòu)：供水控制系統(tǒng)一般安裝在供

48、水控制柜中，包括供水控制器(PLC系統(tǒng))、變頻器和電控設(shè)備三個(gè)部分。供水控制器是整個(gè)變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的核心。供水控制器直接對(duì)系統(tǒng)中的壓力、液位、報(bào)警信號(hào)進(jìn)行采集，對(duì)來(lái)自人機(jī)接口和通訊接口的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、實(shí)施控制算法，得出對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方案，通過(guò)變頻調(diào)速器和接觸器對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(即水泵機(jī)組)進(jìn)行控制；變頻器是對(duì)水泵進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制的單元，其跟蹤供水控制器送來(lái)的控制信號(hào)改變調(diào)速泵的運(yùn)行頻率，完成對(duì)調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速控制。</p>

49、<p>　　根據(jù)水泵機(jī)組中水泵被變頻器拖動(dòng)的情況不同，變頻器有兩種工作方式即變頻循環(huán)式和變頻固定式，變頻循環(huán)式即變頻器拖動(dòng)某一臺(tái)水泵作為調(diào)速泵，當(dāng)這臺(tái)水泵運(yùn)行在50Hz時(shí)，其供水量仍不能達(dá)到用水要求，需要增加水泵機(jī)組時(shí)，系統(tǒng)先將變頻器從該水泵電機(jī)中脫出，將該泵切換為工頻的同時(shí)用變頻去拖動(dòng)另一臺(tái)水泵電機(jī)；變頻固定式是變頻器拖動(dòng)某一臺(tái)水泵作為調(diào)速泵，當(dāng)這臺(tái)水泵運(yùn)行在50Hz時(shí)，其供水量仍不能達(dá)到用水要求，需要增加水泵機(jī)組時(shí)，系統(tǒng)直

50、接啟動(dòng)另一臺(tái)恒速水泵，變頻器不做切換，變頻器固定拖動(dòng)的水泵在系統(tǒng)運(yùn)行前可以選擇，本設(shè)計(jì)中采用前者。</p><p>　　作為一個(gè)控制系統(tǒng)，報(bào)警是必不可少的重要組成部分。由于本系統(tǒng)能適用于不同的供水領(lǐng)域，所以為了保證系統(tǒng)安全、可靠、平穩(wěn)的運(yùn)行，防止因電機(jī)過(guò)載、變頻器報(bào)警、電網(wǎng)過(guò)大波動(dòng)、供水水源中斷造成故障，因此系統(tǒng)必須要對(duì)各種報(bào)警量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，由PLC判斷報(bào)警類別，進(jìn)行顯示和保護(hù)動(dòng)作控制，以免造成不必要的損失[7]。

51、</p><p>　　變頻恒壓供水系統(tǒng)以供水出口管網(wǎng)水壓為控制目標(biāo)，在控制上實(shí)現(xiàn)出口總管網(wǎng)的實(shí)際供水壓力跟隨設(shè)定的供水壓力。設(shè)定的供水壓力可以是一個(gè)常數(shù)，也可以是一個(gè)時(shí)間分段函數(shù)，在每一個(gè)時(shí)段內(nèi)是一個(gè)常數(shù)。所以，在某個(gè)特定時(shí)段內(nèi)，恒壓控制的目標(biāo)就是使出口總管網(wǎng)的實(shí)際供水壓力維持在設(shè)定的供水壓力上。變頻恒壓供水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2.4所示：</p><p>　　圖2.2變頻恒壓供水系統(tǒng)框圖&

52、lt;/p><p>　　恒壓供水系統(tǒng)通過(guò)安裝在用戶供水管道上的壓力變送器實(shí)時(shí)地測(cè)量參考點(diǎn)的水壓，檢測(cè)管網(wǎng)出水壓力，并將其轉(zhuǎn)換為4—20mA的電信號(hào)，此檢測(cè)信號(hào)是實(shí)現(xiàn)恒壓供水的關(guān)鍵參數(shù)。由于電信號(hào)為模擬量，故必須通過(guò)PLC的A/D轉(zhuǎn)換模塊才能讀入并與設(shè)定值進(jìn)行比較，將比較后的偏差值進(jìn)行PID運(yùn)算，再將運(yùn)算后的數(shù)字信號(hào)通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)作為變頻器的輸入信號(hào)，控制變頻器的輸出頻率，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控

53、制水泵的供水流量，最終使用戶供水管道上的壓力恒定，實(shí)現(xiàn)變頻恒壓供水。</p><p>　　2.3.2 變頻恒壓供水系統(tǒng)控制流程</p><p>　　變頻恒壓供水系統(tǒng)控制流程如下:</p><p>　　(l)系統(tǒng)通電，按照接收到有效的自控系統(tǒng)啟動(dòng)信號(hào)后，首先啟動(dòng)變頻器拖動(dòng)變頻泵M1工作，根據(jù)壓力變送器測(cè)得的用戶管網(wǎng)實(shí)際壓力和設(shè)定壓力的偏差調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，控制Ml

54、的轉(zhuǎn)速，當(dāng)輸出壓力達(dá)到設(shè)定值，其供水量與用水量相平衡時(shí)，轉(zhuǎn)速才穩(wěn)定到某一定值，這期間Ml工作在調(diào)速運(yùn)行狀態(tài)。</p><p>　　(2)當(dāng)用水量增加水壓減小時(shí)，壓力變送器反饋的水壓信號(hào)減小，偏差變大，PLC的輸出信號(hào)變大，變頻器的輸出頻率變大，所以水泵的轉(zhuǎn)速增大，供水量增大，最終水泵的轉(zhuǎn)速達(dá)到另一個(gè)新的穩(wěn)定值。反之，當(dāng)用水量減少水壓增加時(shí)，通過(guò)壓力閉環(huán)，減小水泵的轉(zhuǎn)速到另一個(gè)新的穩(wěn)定值。</p>&

55、lt;p>　　(3)當(dāng)用水量繼續(xù)增加，變頻器的輸出頻率達(dá)到上限頻率50Hz時(shí)，若此時(shí)用戶管網(wǎng)的實(shí)際壓力還未達(dá)到設(shè)定壓力，并且滿足增加水泵的條件時(shí)，在變頻循環(huán)式的控制方式下，系統(tǒng)將在PLC的控制下自動(dòng)投入水泵M2(變速運(yùn)行)，同時(shí)變頻泵M1做工頻運(yùn)行，系統(tǒng)恢復(fù)對(duì)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)，直到水壓達(dá)到設(shè)定值為止。如果用水量繼續(xù)增加，滿足增加水泵的條件，將繼續(xù)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換，將另外一臺(tái)工頻泵M3投入運(yùn)行，變頻器輸出頻率達(dá)到上限頻率50Hz時(shí)，壓力仍

56、未達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出水壓超限報(bào)警。</p><p>　　(4)當(dāng)用水量下降水壓升高，變頻器的輸出頻率降至下限頻率，用戶管網(wǎng)的實(shí)際水壓仍高于設(shè)定壓力值，并且滿足減少水泵的條件時(shí)，系統(tǒng)將工頻泵M2關(guān)掉，恢復(fù)對(duì)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)，使壓力重新達(dá)到設(shè)定值。當(dāng)用水量繼續(xù)下降，并且滿足減少水泵的條件時(shí)，將繼續(xù)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換，將另外一臺(tái)臺(tái)工頻泵M3關(guān)掉[7]。</p><p>　　2.3.3 水泵切

57、換條件分析</p><p>　　在上述的系統(tǒng)工作流程中，我們提到當(dāng)變頻泵己運(yùn)行在上限頻率，此時(shí)管網(wǎng)的實(shí)際壓力仍低于設(shè)定壓力，此時(shí)需要增加水泵來(lái)滿足供水要求，達(dá)到恒壓的目的；當(dāng)變頻泵和工頻泵都在運(yùn)行且變頻泵己運(yùn)行在下限頻率，此時(shí)管網(wǎng)的實(shí)際壓力仍高于設(shè)定壓力，此時(shí)需要減少工頻泵來(lái)減少供水流量，達(dá)到恒壓的目的[8]。</p><p>　　由于電網(wǎng)的限制以及變頻器和電機(jī)工作頻率的限制，50HZ成為

58、頻率調(diào)節(jié)的上限頻率。另外，變頻器的輸出頻率不能夠?yàn)樨?fù)值，最低只能是0HZ。其實(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中，變頻器的輸出頻率是不可能降到0HZ。因?yàn)楫?dāng)水泵機(jī)組運(yùn)行，電機(jī)帶動(dòng)水泵向管網(wǎng)供水時(shí)，由于管網(wǎng)中的水壓會(huì)反推水泵，給帶動(dòng)水泵運(yùn)行的電機(jī)一個(gè)反向的力矩，同時(shí)這個(gè)水壓也在一定程度上阻止源水池中的水進(jìn)入管網(wǎng)，因此，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行頻率下降到一個(gè)值時(shí)，水泵就己經(jīng)抽不出水了，實(shí)際的供水壓力也不會(huì)隨著電機(jī)頻率的下降而下降。這個(gè)頻率在實(shí)際應(yīng)用中就是電機(jī)運(yùn)行的下限頻率。

59、這個(gè)頻率遠(yuǎn)大于0HZ，具體數(shù)值與水泵特性及系統(tǒng)所使用的場(chǎng)所有關(guān)，一般在20HZ左右。所以選擇50HZ和20HZ作為水泵機(jī)組切換的上下限頻率。</p><p>　　當(dāng)輸出頻率達(dá)到上限頻率時(shí)，實(shí)際供水壓力在設(shè)定壓力上下波動(dòng)。若出現(xiàn)時(shí)就進(jìn)行機(jī)組切換，很可能由于新增加了一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行，供水壓力一下就超過(guò)了設(shè)定壓力。在極端的情況下，運(yùn)行機(jī)組增加后，實(shí)際供水壓力超過(guò)設(shè)定供水壓力，而新增加的機(jī)組在變頻器的下限頻率運(yùn)行，此時(shí)又滿足

60、了機(jī)組切換的停機(jī)條件，需要將一個(gè)在工頻狀態(tài)下運(yùn)行的機(jī)組停掉[9]。如果用水狀況不變，供水泵站中的所有能夠自動(dòng)投切的機(jī)組將一直這樣投入—切出—再投入—再切出地循環(huán)下去，這增加了機(jī)組切換的次數(shù)，使系統(tǒng)一直處于不穩(wěn)定的狀態(tài)之中，實(shí)際供水壓力也會(huì)在很大的壓力范圍內(nèi)震蕩。這樣的工作狀態(tài)既無(wú)法提供穩(wěn)定可靠的供水壓力，也使得機(jī)組由于相互切換頻繁而增大磨損，減少運(yùn)行壽命。另外，實(shí)際供水壓力超調(diào)的影響以及現(xiàn)場(chǎng)的干擾使實(shí)際壓力的測(cè)量值有尖峰，這兩種情況都可

61、能使機(jī)組切換的判別條件在一個(gè)比較短的時(shí)間內(nèi)滿足。所以，在實(shí)際應(yīng)用中，相應(yīng)的判別條件是通過(guò)對(duì)上面兩個(gè)判別條件的修改得到的，其實(shí)質(zhì)就是增加了回滯環(huán)的應(yīng)用和判別條件的延時(shí)成立。</p><p>　　實(shí)際的機(jī)組切換判別條件如下：</p><p>　　加泵條件： 且延時(shí)判別成立 </p><p>　　減泵條件： 且延

62、時(shí)判別成立 </p><p>　　式中： ：上限頻率 ：下限頻率</p><p>　?。涸O(shè)定壓力 ：反饋壓力</p><p><b>　　系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 系統(tǒng)主要設(shè)備的選型</p><p>　　根據(jù)基于PLC的

63、變頻恒壓供水系統(tǒng)的原理，系統(tǒng)的電氣控制總框圖如圖3.1所示：</p><p>　　圖3.1 系統(tǒng)的電氣控制總框圖</p><p>　　由以上系統(tǒng)電氣總框圖可以看出，系統(tǒng)所需要的主要硬件包括：</p><p>　　(1)水泵機(jī)組、變頻器</p><p>　　(2)PLC及擴(kuò)張模塊</p><p>　　(3)壓力變送器及數(shù)

64、顯儀</p><p>　　3.1.1 水泵機(jī)組的選型</p><p>　　水泵機(jī)組的選型基本原則，一是要確保平穩(wěn)運(yùn)行；二是要經(jīng)常處于高效區(qū)運(yùn)行，以求取得較好的節(jié)能效果。要使泵組常處于高效區(qū)運(yùn)行，則所選用的泵型必須與系統(tǒng)用水量的變化幅度相匹配[10]。</p><p>　　(1)設(shè)置一臺(tái)小泵作為輔助泵，用于小流量時(shí)的供水；供水壓力要求恒定，</p>&l

65、t;p>　　尤其在換泵時(shí)波動(dòng)要小；</p><p>　　(2)系統(tǒng)能自動(dòng)可靠運(yùn)行，為方便檢修和應(yīng)急，應(yīng)具備手動(dòng)功能，各主泵</p><p>　　均能可靠地實(shí)觀軟啟動(dòng)；</p><p>　　M1、M2、M3選用小型號(hào)為40-250，額定功率為7.5KW。 </p><p><b>　　（3.1）</b><

66、/p><p>　　式中：Inp為熔斷器額定電流；Inm為電動(dòng)機(jī)額定電流。初略計(jì)算，Inm=P/KU</p><p>　　一般取1/K=0.76，即對(duì)于額定電壓為380V的電機(jī)來(lái)說(shuō)，Inm=P*0.76/0.38=2P。</p><p>　　3.1.2 PLC的選型</p><p>　　該系統(tǒng)有7個(gè)輸入信號(hào)和13個(gè)輸出信號(hào)，表3.1是將控制系統(tǒng)的輸

67、入輸出信號(hào)的名稱、代碼及地址編號(hào)。水位上下限信號(hào)分別為X1、X2它們?cè)谒蜎](méi)時(shí)為0沒(méi)有淹沒(méi)的時(shí)候1。</p><p>　　表3.1 輸入輸出點(diǎn)代碼及地址編號(hào)</p><p>　　從表3.1可知系統(tǒng)共需開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)6個(gè)、開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)12個(gè)；模擬量輸入點(diǎn)1個(gè)、模擬量輸出點(diǎn)1個(gè)。選用FX-32MR主機(jī)一臺(tái)，加上一個(gè)模擬量輸入擴(kuò)展模塊FX-4N，再擴(kuò)展一個(gè)模擬量輸出擴(kuò)展模塊FX-2N。這樣的

68、配置是最經(jīng)濟(jì)的。FX系列PLC具有編程和下載程序方便、體積小巧、便于安裝及成本低等特點(diǎn)。整個(gè)PLC系統(tǒng)的配置如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2 PLC系統(tǒng)的組成</p><p>　　3.1.3 變頻器的選型</p><p>　　調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)一般是模擬信號(hào)，4～20mA或0～20mA變化的電流信號(hào)或0～10V間變化的電壓信號(hào)。信號(hào)的量值與前邊提到的

69、差值成比例，用于驅(qū)動(dòng)執(zhí)行設(shè)備工作。在變頻恒壓供水系統(tǒng)中，執(zhí)行設(shè)備就是變頻器。圖2.2為日本安川變頻器CIMR-P5A45P5在電路中的接線圖。</p><p>　　圖3.3 日本安川變頻器CIMR-P5A45P5在電路中的接線圖</p><p>　　該產(chǎn)品可以和三菱PLC工作協(xié)調(diào)。變頻器選用日本安川變頻器CIMR-P5A45P5產(chǎn)品，適配電機(jī)10kW，該變頻器基本配置中帶有PID功能。

70、通過(guò)變頻器面板設(shè)定一個(gè)給定頻率作為壓力給定值，壓力傳感器反饋來(lái)的壓力信號(hào)(0～10 V)接至變頻器的輔助輸入端FI、FC，作為壓力反饋，變頻器根據(jù)壓力給定和實(shí)測(cè)壓力，調(diào)節(jié)輸出頻率，改變水泵轉(zhuǎn)速，控制管網(wǎng)壓力保持在給定壓力值上。M1、M2為變頻器的極限輸出頻率的檢測(cè)輸出信號(hào)端，該信號(hào)進(jìn)PLC，作為泵變頻與工頻切換的控制信息之一，變頻器的極限輸出頻率通過(guò)面板可以設(shè)定。MA、MC為變頻器發(fā)生故障的輸出信號(hào)，該兩端連接信號(hào)燈，以顯示變頻器故障，

71、變頻器面板上有故障復(fù)位按鍵，輕故障用復(fù)位按鍵復(fù)位，可重新啟動(dòng)變頻器。S1和S2短接，并與S3連接到PLC的輸出點(diǎn)上，由PLC控制變頻器的運(yùn)行與關(guān)斷；U、V、W輸出端并聯(lián)三個(gè)接觸器分別接M1、M2、M3水泵電機(jī)，變頻器可分別驅(qū)動(dòng)三臺(tái)泵，另外這三臺(tái)泵電機(jī)還通過(guò)另外三個(gè)接觸器并聯(lián)到工頻電源上，這6個(gè)接觸器接線連接到PLC的四個(gè)輸出點(diǎn)上，由PLC控制其工頻、變頻切換工作，變頻控制系統(tǒng)主回路如圖2.4所示[5]。</p><p

72、>　　通過(guò)變頻器面板設(shè)定一個(gè)給定頻率作為壓力給定值(14端)，壓力傳感器反饋來(lái)的壓力信號(hào)(0～10V)接至變頻器端子的7端、8端，作為壓力反饋，變頻器根據(jù)壓力給定和實(shí)測(cè)壓力，調(diào)節(jié)輸出頻率，改變水泵轉(zhuǎn)速。變頻器端子的19端和20端是傳感器壓力設(shè)定的上、下限值，該信號(hào)進(jìn)PLC，作為工頻切換的控制信息，由PLC控制水泵的工頻或變頻運(yùn)行。</p><p>　　變頻器有2個(gè)作用，一是作為電機(jī)的軟起動(dòng)裝置，限制電動(dòng)機(jī)的

73、啟動(dòng)電流；二是改變異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。</p><p>　　3.1.3 其它元件的選型</p><p><b>　　1.電機(jī)選擇</b></p><p>　　電機(jī)選用JO2-51-4型功率為7.5Kw三相異步電動(dòng)機(jī)，其滿載電流為19.9A,額定電流7A,額定電壓380V，轉(zhuǎn)速1450轉(zhuǎn)/分、效率為百分之87.5。</p>

74、<p><b>　　2.熔斷器選擇</b></p><p>　　熔斷器的選擇主要根據(jù)類型、熔斷器額定電壓、熔體、熔斷器的額定電流的選擇來(lái)確定。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)是大容量的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，屬于有沖擊電流的電動(dòng)機(jī)負(fù)載，為起到短路保護(hù)作用，又保證電動(dòng)機(jī)的正常啟動(dòng)，對(duì)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)熔斷器熔體的選擇應(yīng)根據(jù)如下公式計(jì)算：</p><p>　　(3.2)

75、 </p><p>　　式中——多臺(tái)電機(jī)中容量最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電流（A）；</p><p>　　——其余各臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定電流之和（A）；</p><p>　　本系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)為同型號(hào)的電動(dòng)機(jī)，每臺(tái)電機(jī)的功率為10Kw，額定電流19.9A，水泵電動(dòng)機(jī)組屬于重載，故上式中電動(dòng)機(jī)系數(shù)的選取2.5，其總電流為，所以選擇熔斷器時(shí)額定電流要

76、大于熔體額定電流，本系統(tǒng)選擇的熔斷器型號(hào)為RL1-200,熔斷器額定電流為125安，額定電壓為交流380V。</p><p><b>　　3.斷路器選擇</b></p><p>　　斷路器選用DZ系列DZ10-100/200產(chǎn)品，其額定電流為100A,額定電壓為交流380V極數(shù)為3極，交流短路極限通斷能力為12KA，根據(jù)電動(dòng)機(jī)額定電流19.9安，查表得熱脫扣器的額定電

77、流應(yīng)為25A,根據(jù)電磁脫扣器的瞬時(shí)動(dòng)作整定電流，查表可知電磁脫扣器瞬時(shí)動(dòng)作整定電流為25×10=250安。它滿足電磁脫扣器的瞬時(shí)動(dòng)作整定電流，因此此型號(hào)滿足設(shè)計(jì)要求，而FU2和FU3控制電路熔斷器則選用正泰RT14-20 10A[11]。</p><p><b>　　4.接觸器選擇</b></p><p>　　接觸器工作電流小于等于額定電流，啟動(dòng)電流雖然達(dá)到

78、額定電流的4～7倍，但時(shí)間短，對(duì)接觸器的觸頭損傷不大，接觸器在設(shè)計(jì)時(shí)已考慮此因數(shù)，一般選用觸頭容量大于電動(dòng)機(jī)額定容量的1.25倍即可，選用電磁式接觸器CJ10-25系列交流接觸器，其主回路額定工作電流25A＞1.25×19.9=24.88A,額定工作電壓380AC，發(fā)熱電流為5A，觸點(diǎn)2開(kāi)2閉，接通與分?jǐn)嗄芰Ψ謩e為240A和200A，380VAC類工作制下控制電動(dòng)機(jī)功率11Kw。</p><p>　　5

79、.壓力傳感器選擇 </p><p>　　壓力傳感器選用YTZ-150型帶電接點(diǎn)式的壓力傳感器，其水壓檢測(cè)范圍為0～1MPa，檢測(cè)精度為±0.01MPa，該傳感器將0～1MPa范圍的壓力對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換成0～10V的電信號(hào)。</p><p><b>　　6.按鈕SB的選則</b></p><p>　　按鈕均選用LAY3—11型，PLC各輸入點(diǎn)的

80、回路的額定電壓直流24V，各輸入點(diǎn)的回路的額定電流均小于40mA，按鈕均只需具有1對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)，其主要技術(shù)參數(shù)為：UN=24VDC，IN=0.3A，含1對(duì)常開(kāi)和1對(duì)常閉觸點(diǎn)。</p><p><b>　　7.組合開(kāi)關(guān)選擇</b></p><p>　　組合開(kāi)關(guān)用于控制電路中，其額定電流應(yīng)等于或大于被控制電路中各負(fù)載電流的總和。本系統(tǒng)選用型號(hào)為HZ10-10/3的組合開(kāi)關(guān),

81、額定電壓220V，額定電流10A，極數(shù)為3。</p><p><b>　　8.指示燈選擇</b></p><p>　　德力西LD11-22/20AC220V紅色。</p><p><b>　　3.2主電路圖</b></p><p>　　如圖3.3所示為電控系統(tǒng)的主電路圖。三臺(tái)電機(jī)分別為M1、M2、M

82、3。接觸器KM1、KM3、KM5分別控制M1、M2、M3的工頻運(yùn)行；接觸器KM2、KM4、KM6分別控制M1、M2、M3的變頻運(yùn)行；主電路中采用低壓自動(dòng)空氣隔離開(kāi)關(guān)，它本身具有短路過(guò)載保護(hù)，所以不需要分別為三臺(tái)水泵電機(jī)過(guò)載保護(hù)使用熱繼電器，其中QS1、QS2、QS3、QS4分別為變頻器和三合泵電機(jī)主電路的低壓斷路器；FU1為主電路的熔斷器。</p><p>　　由圖3.3可見(jiàn)，采用常規(guī)的一控三方式，每臺(tái)電機(jī)水泵既

83、可以變頻運(yùn)行，又可以工頻運(yùn)行。</p><p>　　圖3.4 電控系統(tǒng)主電路</p><p><b>　　3.3 控制電路</b></p><p>　　為保證系統(tǒng)的可靠性，必須提供工頻/變頻兩種操作方式，以減少因變頻器故障或設(shè)備檢修維護(hù)等原因而造成無(wú)法供水的現(xiàn)象，要求控制系統(tǒng)必須設(shè)立手動(dòng)工頻操作方式，一般采用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)或組合開(kāi)關(guān)作為選擇操作設(shè)備

84、[12]。圖中SB9為手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，SB9沒(méi)有按下則為自動(dòng)控制狀態(tài)；按下則為手動(dòng)控制狀態(tài)。手動(dòng)運(yùn)行時(shí)，可用按鈕SBl～SB8控制三臺(tái)泵的啟/停和電磁閥YV2的通斷；自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)在PLC程序控制下運(yùn)行。圖中的HL10為自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)電源指示燈。對(duì)變頻器R進(jìn)行復(fù)位時(shí)只提供一個(gè)觸點(diǎn)信號(hào)，由于PLC為4個(gè)輸出點(diǎn)為一組共用一個(gè)COM端，而本系統(tǒng)又沒(méi)有剩下單獨(dú)的COM端輸出組，所以通過(guò)一個(gè)中間繼電器KA的觸點(diǎn)對(duì)變頻器實(shí)行復(fù)頻控制，火災(zāi)時(shí)，火

85、災(zāi)信號(hào)SA1被觸動(dòng)，X0為1。</p><p><b>　　1.手動(dòng)運(yùn)行</b></p><p>　　SB9按下時(shí)候，系統(tǒng)處在手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)在應(yīng)急或檢修時(shí)，按下按鈕啟動(dòng)或停止水泵，可根據(jù)需要分別控制1#～3#泵的啟停(見(jiàn)圖3.3)。該方式主要供檢修及變頻器故障時(shí)用。</p><p><b>　　2.自動(dòng)運(yùn)行</b>&l

86、t;/p><p>　　SB9沒(méi)有按下時(shí)時(shí)，系統(tǒng)處在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，合上自動(dòng)開(kāi)關(guān)后，1#泵電機(jī)通電，變頻器輸出頻率從0 Hz上升，同時(shí)PID調(diào)節(jié)程序?qū)⒔邮盏阶詨毫鞲衅鞯臉?biāo)準(zhǔn)信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算與給定壓力參數(shù)進(jìn)行比較，將調(diào)節(jié)參數(shù)送給變頻器，如壓力不夠，則頻率上升到50 Hz，若1#泵還不能滿足要求則1#泵由變頻切換為工頻，對(duì)2#泵進(jìn)行變頻，變頻器逐漸上升頻率至給定值，加泵依次類推；如用水量減小，從先啟的泵開(kāi)始減速，同時(shí)根據(jù)PID

87、調(diào)節(jié)器給的調(diào)節(jié)參數(shù)使系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。若有電源瞬時(shí)停電的情況，則系統(tǒng)停機(jī)；待電源恢復(fù)正常后，系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行，然后按自動(dòng)運(yùn)行方式啟動(dòng)1#泵變頻，直至在給定水壓值上穩(wěn)定運(yùn)行。變頻自動(dòng)功能是該系統(tǒng)最基本的功能，系統(tǒng)自動(dòng)完成對(duì)多臺(tái)泵軟起動(dòng)、停止、循環(huán)變頻的全部操作過(guò)程。</p><p>　　3.3.1 PLC輸入輸出端子分配表</p><p>　　表3.2 輸入分配表</p><

88、;p>　　如表3.2所示，X0接SB1啟動(dòng)按鈕，X1接SB2停止按鈕，X2接SB3電動(dòng)機(jī)M1變頻啟動(dòng)，X3接SB4電動(dòng)機(jī)M1工頻啟動(dòng)，X4接SB5電動(dòng)機(jī)M2變頻啟動(dòng)，X5接SB6電動(dòng)機(jī)M2工頻啟動(dòng)，X6接SB7電動(dòng)機(jī)M3變頻啟動(dòng)，X7接SB8電動(dòng)機(jī)M3工頻啟動(dòng)，X10接SB9自動(dòng)啟動(dòng)，X11接SB10手動(dòng)啟動(dòng)，頻率檢測(cè)的上/下限信號(hào)分別通過(guò)OL和FU輸出至PLC的X15與X16輸入端作為PLC增泵減泵控制信號(hào)。</p>

89、<p>　　表3.3 輸出分配表</p><p>　　如表3.3所示為PLC的輸出分配表，KM0接通電動(dòng)機(jī)M1變頻啟動(dòng)，KM1接通電動(dòng)機(jī)M1工頻啟動(dòng)，KM2接通電動(dòng)機(jī)M2變頻啟動(dòng)，KM3接通電動(dòng)機(jī)M2工頻啟動(dòng)，KM4接通電動(dòng)機(jī)M3變頻啟動(dòng)，KM5接通電動(dòng)機(jī)M3工頻啟動(dòng)，KM6接通變頻器，HL1指示電動(dòng)機(jī)M1變頻啟動(dòng)，HL2指示電動(dòng)機(jī)M1變工頻啟動(dòng)，HL3指示電動(dòng)機(jī)M2變頻啟動(dòng)，HL4指示電動(dòng)機(jī)M2

90、工頻啟動(dòng)，HL5指示電動(dòng)機(jī)M3變頻啟動(dòng)，HL6指示電動(dòng)機(jī)M3工頻啟動(dòng)。</p><p>　　3.3.2 PLC的接線圖</p><p>　　圖3.4所示是PLC的接線圖，其中KM1、HL1分別是1#泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈，KM2、HL2分別是1#泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈，KM3、HL3分別是2#泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈，KM4，HL4分別是2#泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈，KM5，HL5分別

91、是3#泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈，KM6，HL63#分別是泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈。HL7是水池水位下限報(bào)警指示燈。</p><p>　　圖3.5 PLC的接線圖</p><p><b>　　3.4 變頻器</b></p><p>　　3.4.1 變頻器的構(gòu)成</p><p>　　變頻器構(gòu)成圖如圖3.5所示，通常由變頻器主

92、電路（IGBT、BJT、或GTO作逆變?cè)┙o異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源。此電源輸出的電壓或電流及頻率，由控制回路的控制指令進(jìn)行控制[5]。而控制指令則根據(jù)外部的運(yùn)轉(zhuǎn)指令進(jìn)行運(yùn)算獲得。對(duì)于需要更精密速度或快速響應(yīng)的場(chǎng)合，運(yùn)算還應(yīng)包含由變頻器主電路和傳動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)出來(lái)的信號(hào)和保護(hù)電路信號(hào)，即防止因變頻器主電路的過(guò)電壓、過(guò)電流引起的損失外，還應(yīng)保護(hù)異步電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)等[12]。</p><p>　　圖3.6 變頻器的

93、構(gòu)成</p><p>　　3.2.1.1主電路</p><p>　　給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，稱為主電路。圖3.6所示是典型的電壓逆變器的例子，其主電路由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸引在整流和逆變時(shí)產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。另外，異步電動(dòng)機(jī)需要制動(dòng)時(shí)，有時(shí)要附加“制動(dòng)回路”。</p><

94、;p><b>　　整流器</b></p><p>　　最近大量使用的是二極管的交流器，圖3.6所示，它把工頻電源變換為直流電源。可用兩組晶體管交流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn)[13]。</p><p><b>　　平波回路</b></p><p>　　在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍

95、頻率的脈動(dòng)電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動(dòng)電流也使直流電壓變動(dòng)。為了抑制電壓波動(dòng)，采用電感和電壓吸收脈動(dòng)電壓（電流）。裝置容量小時(shí)，如果電源和主電路的構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡(jiǎn)單的平波回路。</p><p><b>　　逆變器</b></p><p>　　如圖3.6所示為典型電壓逆變器，同整流器相反，逆變器的作用是將直流功率變換為所需要頻率的交流功率，根據(jù)PWM控制

96、信號(hào)使6個(gè)開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷，就可以得到三相頻率可變的交流輸出。</p><p><b>　　制動(dòng)回路</b></p><p>　　異步電動(dòng)機(jī)在再生制動(dòng)區(qū)域使用時(shí)（轉(zhuǎn)差率為負(fù)），再生能量?jī)?chǔ)存于平波回路電容器中，使直流電壓升高。一般說(shuō)來(lái)，由機(jī)械系統(tǒng)（含電動(dòng)機(jī)）慣量積蓄的能量比電容能儲(chǔ)存的能量大，需要快速制動(dòng)時(shí)，可用由逆變流器向電源反饋或設(shè)置制動(dòng)回路（開(kāi)關(guān)和電阻）把再生功

97、率消耗掉，以免直流電路電壓上升[14]。</p><p>　　圖3.7 典型的電壓型逆變器一例</p><p>　　3.2.1.2控制電路</p><p>　　給異步電動(dòng)機(jī)供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號(hào)的回路，稱為控制電路。如圖3.6所示，控制電路由以下電路組成，頻率、電壓的“運(yùn)算電路”，主電路的“電壓/電流檢測(cè)電路”，電動(dòng)機(jī)的“速度檢測(cè)電路”，將運(yùn)算電

98、路的控制信號(hào)進(jìn)行放大的“驅(qū)動(dòng)電路”，以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的“保護(hù)電路”。</p><p>　　僅以控制電路A部分構(gòu)成控制電路時(shí)，無(wú)速度檢測(cè)電路，為開(kāi)環(huán)控制。在控制電路B部分增加了速度檢測(cè)電路，即增加了速度指令，可以對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的速度進(jìn)行控制更精確的閉環(huán)控制。</p><p>　　控制電路主要包括：運(yùn)算電路，電壓/電流檢測(cè)電路，驅(qū)動(dòng)電路，速度檢測(cè)電路。</p><p>

99、　　以裝在異步電動(dòng)機(jī)軸上的速度檢測(cè)器（TG、PLG等）的信號(hào)為速度信號(hào)送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。保護(hù)電路檢測(cè)主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過(guò)載或過(guò)壓等異常時(shí)，為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。</p><p>　　3.4.2 變頻器的特點(diǎn)</p><p>　　變頻器具有過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、過(guò)載、短路、失速等自動(dòng)保護(hù)功能。能實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟

100、起動(dòng)，減小電氣和機(jī)械沖擊噪音，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。</p><p>　　變頻恒壓供水系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)特點(diǎn):</p><p>　　(1)變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備使整個(gè)供水系統(tǒng)始終保持最優(yōu)工作狀態(tài)節(jié)電率可達(dá)35%—60% ，這一特點(diǎn)已被廣大用戶所認(rèn)識(shí)并帶來(lái)效益</p><p>　　(2)占地面積小，投人少，效率高：設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊占地面積少維護(hù)方便維護(hù)費(fèi)用低投資省安裝快如僅供幾

101、棟居民樓生活用水的小型供水設(shè)備在樓梯間樓梯下幾平方米的地方即可安裝</p><p>　　(3)配置靈活，功能齊全，自動(dòng)化程度高。</p><p>　　(4)由于變頻恒壓調(diào)速直接從水源供水，減少了原有供水方式的二次污染，大大降低水質(zhì)污染的可能性：眾所周知南方氣候炎熱潮濕細(xì)菌和微生物極易繁殖和滋生尤其是高位水箱很容易生紅蟲必須定期清洗改用變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備后只需一個(gè)低位水箱原來(lái)也有將水質(zhì)污染

102、降到最低限度。</p><p>　　(5)通過(guò)通信控制，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，節(jié)省了人力物力[15]。</p><p><b>　　系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 PLC控制及運(yùn)行</p><p>　　PLC在系統(tǒng)中的作用是控制交流接觸器組進(jìn)行工頻—變頻的切換和水泵工作數(shù)量的調(diào)整。工作流程如圖4.1所示。

103、</p><p>　　圖4.1 工作流程圖</p><p>　　系統(tǒng)起動(dòng)之后，檢測(cè)是自動(dòng)運(yùn)行模式還是手動(dòng)運(yùn)行模式。如果是手動(dòng)運(yùn)行模式則進(jìn)行手動(dòng)操作，人們根據(jù)自己的需要操作相應(yīng)的按鈕，系統(tǒng)根據(jù)按鈕執(zhí)行相應(yīng)操作。如果是自動(dòng)運(yùn)行模式，則系統(tǒng)根據(jù)程序及相關(guān)的輸入信號(hào)執(zhí)行相應(yīng)的操作。手動(dòng)模式主要是解決系統(tǒng)出錯(cuò)或器件出問(wèn)題[16]。</p><p>　　在自動(dòng)運(yùn)行模式中，如果

104、PLC接到頻率上限信號(hào)，則執(zhí)行增泵程序，增加水泵的工作數(shù)量。如果PLC接到頻率下限信號(hào)，則執(zhí)行減泵程序，減少水泵的工作數(shù)量。沒(méi)接到信號(hào)就保持現(xiàn)有的運(yùn)行狀態(tài)。</p><p>　　4.1.1 手動(dòng)控制部分</p><p>　　當(dāng)按下SB9按鈕，用手動(dòng)方式。按下SB10手動(dòng)啟動(dòng)變頻器。當(dāng)系統(tǒng)壓力不夠需要增加泵時(shí)，按下SBn（n=1,3,5）按鈕，此時(shí)切斷電機(jī)變頻，同時(shí)啟動(dòng)電機(jī)工頻運(yùn)行,再起動(dòng)下

105、一臺(tái)電機(jī)。為了變頻向工頻切換時(shí)保護(hù)變頻器免于受到工頻電壓的反向沖擊，在切換時(shí)，用時(shí)間繼電器作了時(shí)間延遲，當(dāng)壓力過(guò)大時(shí)，可以手動(dòng)按下SBn（n=2,4,6）按鈕，切斷工頻運(yùn)行的電機(jī)，同時(shí)啟動(dòng)電機(jī)變頻運(yùn)行?？筛鶕?jù)需要，停按不同電機(jī)對(duì)應(yīng)的啟停按鈕，可以依次實(shí)現(xiàn)手動(dòng)啟動(dòng)和手動(dòng)停止三臺(tái)水泵。該方式僅供自動(dòng)故障時(shí)使用。</p><p>　　4.1.2 自動(dòng)控制部分</p><p>　　由PLC分別控制

106、某臺(tái)電機(jī)工頻和變頻繼電器，在條件成立時(shí)，進(jìn)行增泵升壓和減泵降壓控制。</p><p>　　升壓控制：系統(tǒng)工作時(shí)，每臺(tái)水泵處于三種狀態(tài)之一，即工頻電網(wǎng)拖動(dòng)狀態(tài)、變頻器拖動(dòng)調(diào)速狀態(tài)和停止?fàn)顟B(tài)。系統(tǒng)開(kāi)始工作時(shí)，供水管道內(nèi)水壓力為零，在控制系統(tǒng)作用下，變頻器開(kāi)始運(yùn)行，第一臺(tái)水泵M1，啟動(dòng)且轉(zhuǎn)速逐漸升高，當(dāng)輸出壓力達(dá)到設(shè)定值，其供水量與用水量相平衡時(shí)，轉(zhuǎn)速才穩(wěn)定到某一定值，這期間M1處在調(diào)速運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)用水量增加水壓減小時(shí)

107、，通過(guò)壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)水泵按設(shè)定速率加速到另一個(gè)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速;反之用水量減少水壓增加時(shí)，水泵按設(shè)定的速率減速到新的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速.當(dāng)用水量繼續(xù)增加，變頻器輸出頻率增加至工頻時(shí)，水壓仍低于設(shè)定值，由PLC控制切換至工頻電網(wǎng)后恒速運(yùn)行;同時(shí)，使第二臺(tái)水泵M2投入變頻器并變速運(yùn)行，系統(tǒng)恢復(fù)對(duì)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)，直到水壓達(dá)到設(shè)定值為止。如果用水量繼續(xù)增加，每當(dāng)加速運(yùn)行的變頻器輸出頻率達(dá)到工頻時(shí)，將繼續(xù)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換，并有新的水泵投人并聯(lián)運(yùn)行。當(dāng)最后一臺(tái)水泵M3投人