PLC控制恒壓供水系統(tǒng)方案.doc

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高級(jí)技師職業(yè)資格鑒定論文文章題目：PLC在控制恒壓供水系統(tǒng)的應(yīng)用 姓 名： 劉恩龍 所 在 省 市： 山東省濟(jì)寧市兗州區(qū) 所 在 單 位： 山東省濟(jì)寧兗州通力輪胎有限公司 職業(yè)（工種）： 維 修 電 工 摘 要：本設(shè)計(jì)是針對(duì)居民生活用水/消防用水而設(shè)計(jì)的。由變頻器、PLC控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)水泵的輸出流量。電動(dòng)機(jī)泵組由三臺(tái)水泵并聯(lián)而成，由變頻器或工頻電網(wǎng)供電，根據(jù)供水系統(tǒng)出口水壓和流量來(lái)控制變頻器電動(dòng)機(jī)泵組之間的切換及速度，使系統(tǒng)運(yùn)行在最合理的狀態(tài)，保證按需供水。采用PLC控制的變頻調(diào)速供水系統(tǒng)，由PLC進(jìn)行邏輯控制，由變頻器進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)。通過(guò)PLC控制變頻與工頻切換，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)恒壓供水。運(yùn)行結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有壓力穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠操作方便等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：供水系統(tǒng) 變頻器 PLC 目 錄第一章 概述（1）1-1 常見(jiàn)的供水方式及變頻恒壓調(diào)節(jié)的（1）一、原理（1）二、水泵選擇的一般性原則（1）1-2 PLC、變頻器控制的恒壓供水系統(tǒng)方案（3）一、恒壓供水系統(tǒng)組成及主要自控設(shè)備的作用（3）二、方案特點(diǎn)（3）三、變頻-工頻雙回路恒壓供水方案優(yōu)點(diǎn)（3）四、設(shè)備選型及目的（4） 第二章 硬件部分設(shè)計(jì)（6）2-1硬件選擇（6）一、PLC介紹（6）二、變頻器介紹（7）2-2變頻驅(qū)動(dòng)方式和傳感變頻器的使用（7）一、驅(qū)動(dòng)方式（7）二、調(diào)節(jié)方式（7）三、關(guān)于壓力傳感變頻器的使用（8）2-3 電動(dòng)機(jī)調(diào)速方案的比較（9）一、電動(dòng)機(jī)的選擇（9）二、模擬供水系統(tǒng)的擬定（10）第三章 主電路設(shè)計(jì)（11）3-1 硬件電路（11）一、電路介紹（11）二、控制流程圖（14）三、輸入輸出元件與PLC地址對(duì)照表（15）第四章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)（17）4-1 PLC程序設(shè)計(jì)（17）總結(jié)（20）致謝（21）參考文獻(xiàn) （22）第一章 概述變頻供水的一種典型方式是變頻恒壓供水。變頻恒壓供水時(shí)使用變頻器的調(diào)速功能通過(guò)調(diào)節(jié)供水的水泵的轉(zhuǎn)速，以維持供水始端壓力，變使之保持相對(duì)的恒定，故又稱(chēng)恒壓供水?，F(xiàn)在變頻供水以逐步滲透到各種行業(yè)，品種也從單一簡(jiǎn)單的變頻恒壓供水向?qū)I(yè)多功能和高級(jí)的變頻、變壓供水及職能化控制的方向發(fā)展?；谟|摸屏和PLC作為控制變頻器作為驅(qū)動(dòng)調(diào)速的恒壓供水技術(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)的技術(shù)而言具有節(jié)能效益明顯、控制和保護(hù)功能完善、可實(shí)現(xiàn)機(jī)組的軟件停機(jī)、輸入電壓范圍寬、電磁沖擊小、泵機(jī)運(yùn)行組合切換靈活方便等優(yōu)越性，目前廣泛應(yīng)用于水廠送水泵站、二次加壓站、工業(yè)鍋爐供水、小區(qū)和高樓給水、其他工業(yè)供水等領(lǐng)域。觸摸屏和PLC在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)和設(shè)備的自動(dòng)控制上顯示出令人鼓舞的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)代的供水系統(tǒng)已隨著微型計(jì)算機(jī)及電力電子技術(shù)的發(fā)展，在傳統(tǒng)的供水基礎(chǔ)上將觸摸屏、PLC和變頻器等應(yīng)用到其中，不斷的提高供水的質(zhì)量以及整個(gè)供水系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。1-1 常見(jiàn)的供水方式及變頻恒壓調(diào)節(jié)的原理一、原理生產(chǎn)和生活中的供水方式有多種，常見(jiàn)的供水方式通常會(huì)設(shè)一臺(tái)或多臺(tái)泵；有多臺(tái)泵時(shí)會(huì)根據(jù)不同的用水量啟動(dòng)不同數(shù)量的泵運(yùn)行，供水水壓式波動(dòng)的。要保證供水質(zhì)量，穩(wěn)定供水出口（或管網(wǎng)）的壓力，變頻恒壓供水是最好的方式之一。變頻恒壓供水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)恒壓的工作過(guò)程和原理：安裝于供水管或主管道上的壓力傳感變送器將供水管網(wǎng)壓力轉(zhuǎn)換成420mA（020mA、010V）的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，送到PID調(diào)節(jié)器（或過(guò)程控制器、PLC、DCS等），經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理后仍以標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)直接送到具有內(nèi)置PID調(diào)節(jié)功能的變頻器；變頻器根據(jù)調(diào)速的給定信號(hào)或?qū)毫鞲凶兯推鞯臉?biāo)準(zhǔn)電信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理后，決定其輸出頻率實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)典動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)供水的水量及供水壓力調(diào)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)供水管網(wǎng)的壓力調(diào)節(jié)，即實(shí)現(xiàn)恒壓供水。實(shí)際應(yīng)用中，除了要實(shí)現(xiàn)變頻恒壓供水系統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)功能外，還需配備外圍輔助電路及PLC和觸摸屏控制系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)切換選擇等自動(dòng)控制功能，以保證自動(dòng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)刻通過(guò)人工調(diào)節(jié)方式維持系統(tǒng)運(yùn)行，保證連續(xù)生產(chǎn)。圖1-1 控制原理示意圖 二、水泵選擇的一般性原則1.供水系統(tǒng)的水泵應(yīng)盡量選用先進(jìn)的低噪音、節(jié)能型水泵，不可采用淘汰產(chǎn)品。2.根據(jù)實(shí)際流量、揚(yáng)程選泵?？紤]因磨損等原因造成水泵出力下降，可按計(jì)算所得的揚(yáng)程值乘以1.051.1后選泵，應(yīng)能保證水泵工作在高效率的地方。3.對(duì)單位及小規(guī)模的供水系統(tǒng)因盡量減少泵的臺(tái)數(shù)，以用一臺(tái)為宜，且配小型氣壓罐；當(dāng)一臺(tái)運(yùn)行能滿足要求時(shí)，則不宜采用多臺(tái)泵并聯(lián)方式；若必須采用多臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行或大小泵搭配方式時(shí)，其型號(hào)不宜太雜，臺(tái)數(shù)不宜過(guò)多，型號(hào)一般不宜超過(guò)兩種，泵的揚(yáng)程范圍應(yīng)相同；并聯(lián)運(yùn)行時(shí)仍能保證每臺(tái)泵在高效率范圍內(nèi)運(yùn)行 4.對(duì)于水廠及供水規(guī)模較大的供水系統(tǒng)及用水不均勻，且流量變化大的供水系統(tǒng)，則宜采用多臺(tái) 水泵組合供水，或多臺(tái)水泵運(yùn)行時(shí)，可按1或2臺(tái)進(jìn)行變頻調(diào)速其余為工頻恒速的方式運(yùn)行。5.同一供水系統(tǒng)所配水泵的揚(yáng)程要相同，主供水泵之間的流量應(yīng)相同或相近，液壓泵流量和主供水泵流量的流量之比以不小于1/3為宜。6.應(yīng)注意的問(wèn)題：抽水揚(yáng)程越低，電機(jī)負(fù)荷越小這是種錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí).1-2 PLC、變頻器控制的恒壓供水系統(tǒng)方案通常，生產(chǎn)和生活中常見(jiàn)的供水系統(tǒng)的控制并不復(fù)雜，但是對(duì)供水系統(tǒng)的質(zhì)量及可靠性卻有較為嚴(yán)格的要求。根據(jù)該供水系統(tǒng)的設(shè)備配置情況及供水系統(tǒng)的特點(diǎn)做如下方案：該自動(dòng)供水系統(tǒng)的控制核心采用PLC，并配置常規(guī)電氣配電控制系統(tǒng)。一、恒壓供水系統(tǒng)組成及主要自控設(shè)備的作用1.在主系統(tǒng)中配置一臺(tái)變頻器分別驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)泵，使兩臺(tái)均為雙主回路（變頻-工頻）的驅(qū)動(dòng)方式。2.控制系統(tǒng)有壓力傳感器、壓力開(kāi)關(guān)、液位控制器、PLC與觸摸屏及電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)等組成。1） 壓力傳感器。用來(lái)測(cè)量供水水壓。2） PID調(diào)節(jié)器。用來(lái)實(shí)現(xiàn)恒壓控制。3） 壓力開(kāi)關(guān)。作為水泵啟動(dòng)后能否投入供水系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的信號(hào)。4） 液位控制器。用來(lái)監(jiān)視并向PLC傳遞供水水箱的液位信號(hào)。PLC電氣控制系統(tǒng)用來(lái)完成整個(gè)供水系統(tǒng)的自動(dòng)控制。二、方案特點(diǎn)1.該供水系統(tǒng)控制方案可以在原有的供水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上改造，也可以作為新建供水系統(tǒng)的控制方案。2.采用PLC為控制核心，利用變頻器調(diào)速，控制面板采用常規(guī)的按鈕開(kāi)關(guān)控制。3.保護(hù)配置：1） 水泵電動(dòng)機(jī)在工頻狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，受熱繼電器（過(guò)載）和空氣斷路器（短路、過(guò)電流）保護(hù)。2） 水泵電動(dòng)機(jī)在變頻狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，受變頻器（過(guò)載、短路、過(guò)電流、過(guò)電壓、缺相）保護(hù)。變頻器又受空氣斷路器（短路、過(guò)電流）保護(hù)。三、變頻-工頻雙回路恒壓供水方案優(yōu)點(diǎn)1.具有自動(dòng)調(diào)節(jié)及控制功能。2.可設(shè)置跳躍頻率避開(kāi)管路的不良。3.變頻系統(tǒng)與工頻控制系統(tǒng)互為備用，合理利用現(xiàn)有設(shè)備。4.系統(tǒng)保護(hù)功能完善，如電機(jī)過(guò)電流、過(guò)載、過(guò)熱；電源缺相，過(guò)、欠電壓；電機(jī)接地故障；系統(tǒng)水壓過(guò)高、水壓過(guò)低；管網(wǎng)泄漏、堵塞等。5.可設(shè)變頻、工頻自動(dòng)切換任務(wù)。 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)：傳感器、變頻器、PLC與觸摸屏及電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)等組成。四、設(shè)備選型及目的1.可編程控制器整個(gè)控制系統(tǒng)的核心是PLC，選用日本三菱Fx2n-32MR-001可編程控制器。FX2n系列是FX系列PLC家族中最先進(jìn)的系列。由于FX2n系列具備如下特點(diǎn)：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國(guó)不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，F(xiàn)X2n系列三菱PLC可以為你的工廠自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。2.變頻器 變頻器連續(xù)調(diào)速功能是使用變頻器的追蹤速度模擬給定信號(hào)來(lái)改變輸出頻率功能，在此選擇的變頻器主要從其所驅(qū)動(dòng)的負(fù)載特性、穩(wěn)定性、品牌、價(jià)格及用戶(hù)的要求幾個(gè)方面來(lái)考慮，本文選用三菱FR-A540-2.2KW-CH型變頻器。3.其他開(kāi)關(guān)電源、繼電器、接觸器、變壓器、斷路器等設(shè)備均應(yīng)選用性能穩(wěn)定、質(zhì)量?jī)?yōu)良的產(chǎn)品。 變頻系統(tǒng)的初次投資容易給投資者一種投資高、風(fēng)險(xiǎn)大的感覺(jué)，這主要是對(duì)變頻節(jié)能效果不很了解或?qū)⒆冾l系統(tǒng)的初次投資于傳統(tǒng)的一些如液力耦合、滑輪電機(jī)、變速等調(diào)速裝置的初次投資在為充分考慮節(jié)能效果及變頻器功能的情況下進(jìn)行比較，以及對(duì)變頻器的質(zhì)量、穩(wěn)定性、售后服務(wù)等還不太了解；變頻節(jié)能系統(tǒng)（裝置）在各類(lèi)調(diào)速系統(tǒng)中使用時(shí)，其節(jié)能效果對(duì)于單臺(tái)設(shè)備可做到5%-75%，在風(fēng)機(jī)水泵這類(lèi)設(shè)備的一般應(yīng)用的節(jié)能效果中，這些均值也可做到8%-50%，在未受到其他因素影響的情況下一般可取上限節(jié)能效果平均值，是在實(shí)際應(yīng)用中得到，權(quán)威性數(shù)據(jù)可由市場(chǎng)上公開(kāi)出售的資料書(shū)查到；通過(guò)這些數(shù)據(jù)在進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的投資回收率的計(jì)算可知：變頻節(jié)能系統(tǒng)（裝置）的投資回收期一般為4-20個(gè)月。采用變頻-工頻雙回路恒壓供水裝置及觸摸屏監(jiān)控使各類(lèi)供水最大限度地得到經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定和持續(xù)的保障。綜合上述，采用自動(dòng)化程度較高的變頻恒壓供水系統(tǒng)，不僅能夠最大限度地提高整個(gè)系統(tǒng)效率、延長(zhǎng)壽命、節(jié)約能源，而且靈活性好，能構(gòu)成復(fù)雜的、功能強(qiáng)大的供水系統(tǒng)。 第二章 硬件部分設(shè)計(jì)2-1 硬件選擇一、PLC介紹PLC即可編程控制器，是針對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的、適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工作的、以現(xiàn)代微處理技術(shù)為核心的控制器。PLC的控制功能可以根據(jù)使用者所編輯的軟件的不同而不同，且可實(shí)現(xiàn)多種功能。從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。CPU的構(gòu)成CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個(gè)CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶(hù)程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元?？删幊炭刂破髯鳛橐环N通用的自動(dòng)控制裝置。它在控制系統(tǒng)中具有一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。1、可靠性高：PLC平均無(wú)故障時(shí)間可達(dá)幾十萬(wàn)小時(shí)，也就是說(shuō)一臺(tái)PLC連續(xù)運(yùn)行30多年不出故障?？煽啃苑浅：?。2、具有豐富的I/O接口模塊。PLC針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人機(jī)對(duì)話的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊。3、采用模塊化結(jié)構(gòu)。為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以為，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個(gè)部件，包括CPU、電源、I/O等均采用模塊化設(shè)計(jì)，有機(jī)架及電纜將各模塊連接起來(lái)，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶(hù)的需要自行組合。4、對(duì)環(huán)境要求低：它對(duì)溫度，濕度要求不高，抗震和抗沖擊性能好，對(duì)電源電壓要求也不高，還有很強(qiáng)的抗電磁干擾能力。因此可以用于輸惡劣的環(huán)境中。由于PLC強(qiáng)大功能和優(yōu)點(diǎn)，使得PLC在我國(guó)的工業(yè)自動(dòng)化中得到廣泛的應(yīng)用。二、變頻器介紹變頻器是以電子技術(shù)、微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論在交流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用為基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的智能型的調(diào)速設(shè)備。變頻器原用于交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速，其性能不僅超過(guò)以往的多種交、直流調(diào)速方式，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高、控制靈活、安裝調(diào)試使用方便、保護(hù)功能完善、運(yùn)行穩(wěn)定可靠，并且極大地簡(jiǎn)化了調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用，這也使得變頻器在各行各業(yè)的調(diào)速系統(tǒng)及節(jié)能降耗中被越來(lái)越多的使用。值得一提的是當(dāng)變頻器用在變轉(zhuǎn)矩的負(fù)載時(shí)，其節(jié)能效果尤為顯著，已經(jīng)成為變轉(zhuǎn)矩回轉(zhuǎn)設(shè)備節(jié)電的最佳方式及選擇，解決了傳統(tǒng)的調(diào)速系統(tǒng)所無(wú)法解決的問(wèn)題。變頻器在各種調(diào)速領(lǐng)域已逐漸成為必不可少的設(shè)備，并成為最有發(fā)展前途的一種交流調(diào)速方式。 2-2變頻驅(qū)動(dòng)方式和傳感變頻器的使用一、驅(qū)動(dòng)方式 由于變頻器的價(jià)格比常規(guī)電氣設(shè)備高，故對(duì)于系統(tǒng)，從節(jié)省投資的角度考慮，可以采用“一拖二”或一拖三“等的驅(qū)動(dòng)方式，即只用一個(gè)變頻器，其額定功率按需進(jìn)行變頻驅(qū)動(dòng)的群泵中最大的額定功率考慮。本案例為一拖二的驅(qū)動(dòng)方式。二、調(diào)節(jié)方式 為了保持供水管道的壓力恒定，使用的恒壓供水控制方式以單級(jí)PID調(diào)節(jié)為主要手段，也有的采用了模糊控制等現(xiàn)代控制理論方法。一般情況下，PID的調(diào)節(jié)方式就能夠滿足恒壓供水管網(wǎng)壓力的穩(wěn)定調(diào)節(jié)。然而，這種類(lèi)型的閉環(huán)系統(tǒng)也存在著一些難以解決的問(wèn)題。如在系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行過(guò)程中，水泵電動(dòng)機(jī)會(huì)出現(xiàn)速度超調(diào)甚至不穩(wěn)定的現(xiàn)象，對(duì)整個(gè)的供水設(shè)備具有很大的破壞性，還會(huì)減小整個(gè)系統(tǒng)的效率。通常，這些問(wèn)題是通過(guò)選用優(yōu)化的PID算法來(lái)解決，具體的說(shuō)，最好是使用專(zhuān)業(yè)的智能儀表、過(guò)程控制器等。一般來(lái)說(shuō)，專(zhuān)業(yè)的智能儀表、過(guò)程控制器的PID調(diào)節(jié)功能要比變頻器內(nèi)置的PID功能強(qiáng) 三、關(guān)于壓力傳感變頻器的使用壓力傳感變送器的信號(hào)是弱電信號(hào)，其傳輸距離通常不易太長(zhǎng)，同時(shí)不易與強(qiáng)電電纜近距離并行；傳輸距離太長(zhǎng)及與強(qiáng)電電纜并行會(huì)使信號(hào)衰減，同時(shí)容易受干擾，不能反映真實(shí)的數(shù)據(jù)，還易出現(xiàn)故障。對(duì)于較小范圍的供水系統(tǒng)及單位供水系統(tǒng)等，在對(duì)供水壓力的控制精度無(wú)特殊要求的情況下，常用供水母管或供水出口的壓力作為反饋壓力，這樣做比較簡(jiǎn)單，壓力傳感器的信號(hào)的傳輸距離也不長(zhǎng)，也便于應(yīng)用；而對(duì)于大型及整個(gè)供水管網(wǎng)的壓力控制則選擇供水管網(wǎng)中的多點(diǎn)壓力或是終端壓力等作為反饋壓力，傳輸距離很長(zhǎng)的會(huì)采用高級(jí)的信號(hào)傳輸系統(tǒng)，以保證信號(hào)的準(zhǔn)確性. 2-3 電動(dòng)機(jī)調(diào)速方案的比較一、電動(dòng)機(jī)的選擇調(diào)速系統(tǒng)分為直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)。在本設(shè)計(jì)中選擇交流水泵電機(jī)，用調(diào)速系統(tǒng)來(lái)改變水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到恒壓供水的要求。故在此對(duì)交流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行比較選擇：1異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速設(shè)定頻率不變，調(diào)節(jié)電機(jī)對(duì)數(shù)，即可使同步轉(zhuǎn)速得到調(diào)節(jié)，這是調(diào)速的方法。該方法有以下特點(diǎn)；它屬于有級(jí)調(diào)速，即調(diào)變式調(diào)速；要實(shí)施調(diào)速，必須通過(guò)外接定子繞組控制線路的切換來(lái)完成。這種調(diào)速方式適用于繞線式異步電動(dòng)2異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速 實(shí)現(xiàn)串級(jí)調(diào)速的方法是：轉(zhuǎn)子電路中，轉(zhuǎn)子繞組電動(dòng)勢(shì)與外加電動(dòng)勢(shì)迭加，由于是正弦電動(dòng)勢(shì)，因此要求附加電動(dòng)勢(shì)也是正弦電動(dòng)勢(shì)并有相同的頻率，要做到這一點(diǎn)技術(shù)難度相當(dāng)大，故通過(guò)大功率整流元件將正弦電動(dòng)勢(shì)變?yōu)橹绷?，而附加電?dòng)勢(shì)也是直流電動(dòng)勢(shì)，但附加電動(dòng)勢(shì)是由可控硅可控整流，通過(guò)控制可控制硅開(kāi)通關(guān)端時(shí)間，來(lái)調(diào)整附加電動(dòng)勢(shì)的平均值即控制了轉(zhuǎn)子電路中的總電動(dòng)勢(shì)，這樣通過(guò)調(diào)節(jié)總電動(dòng)勢(shì)來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流進(jìn)而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。在當(dāng)今社會(huì)出現(xiàn)了一種高功率因數(shù)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，它采用了方脈沖觸發(fā)可控硅通斷的工作方式，較好的改進(jìn)了傳統(tǒng)的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的一些固有缺點(diǎn)。這種調(diào)速方式適用于繞線式異步電機(jī)。 串級(jí)調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)：調(diào)速性能好。當(dāng)電動(dòng)機(jī)減速時(shí)，轉(zhuǎn)子電路中的電能將通過(guò)逆變器反饋回電網(wǎng)，使減速過(guò)程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能，無(wú)損失地送回電網(wǎng)。因此，這種調(diào)速方式節(jié)能效果顯著。串級(jí)調(diào)速的缺點(diǎn)；由于串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)使用了較多的開(kāi)關(guān)元件與電網(wǎng)耦合連接，系統(tǒng)中高次諧波竄入電網(wǎng)嚴(yán)重；另外，系統(tǒng)功率因數(shù)低。串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)僅適用于繞線式異步電機(jī)。3異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)定子繞組的磁極對(duì)數(shù)一定，改變電源頻率，即可改變電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速。異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速總低于同步轉(zhuǎn)速，而且隨著同步轉(zhuǎn)速而變化。電源頻率增加，同步轉(zhuǎn)速增加，實(shí)際轉(zhuǎn)速也增加；電源頻率下降，電機(jī)轉(zhuǎn)速也下降，這種通過(guò)改變電源頻率實(shí)現(xiàn)的速度調(diào)節(jié)過(guò)程稱(chēng)為變頻調(diào)速。采用變頻電源供電構(gòu)成的變頻調(diào)速系統(tǒng)是具有高效率和高性能的調(diào)速系統(tǒng)。通過(guò)改變定子供電頻率，電機(jī)轉(zhuǎn)速可得到寬范圍的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。對(duì)定子電壓（或電源）以及頻率按一定規(guī)律進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，可提高傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行特性。通過(guò)控制轉(zhuǎn)差率，電機(jī)可獲得較理想的快速響應(yīng)特性。一旦采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，整個(gè)拖動(dòng)及傳動(dòng)系統(tǒng)可獲得高精度及優(yōu)良的傳動(dòng)特性。變頻調(diào)速技術(shù)的通常意旨在：使用變頻調(diào)節(jié)器（簡(jiǎn)稱(chēng)變頻器）去拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)。主要運(yùn)行特點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速；電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流小，即實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)；方便地進(jìn)行加減速控制。主要用途：較大幅度地節(jié)約電能；使控制傳動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)化、高性能化；提高生產(chǎn)效率，增加產(chǎn)量；改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量等。二、模擬供水系統(tǒng)的擬定本系統(tǒng)以六層樓宇供水為例，系統(tǒng)設(shè)水泵兩臺(tái)，供水由兩臺(tái)主、鋪泵交替循環(huán)運(yùn)行、壓力正常時(shí)用變頻器驅(qū)動(dòng)一臺(tái)泵運(yùn)行，壓力低是用一臺(tái)工頻運(yùn)行加一臺(tái)變頻運(yùn)行，壓力恢復(fù)正常時(shí)又切斷工頻只留一臺(tái)變頻運(yùn)行、這樣按照先開(kāi)先停，后開(kāi)后停的方式切換水泵、使水泵的壽命平衡。用一臺(tái)壓力傳感器來(lái)檢測(cè)誰(shuí)的壓力，把壓力信號(hào)傳給變頻器的內(nèi)置PI來(lái)調(diào)節(jié)變頻器的輸出，從而改變水泵的轉(zhuǎn)速來(lái)控制供水壓力.主水泵：選擇IS50-32-160A。主要參數(shù)為：流量Q=14m3/h，揚(yáng)程H=22m；配電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y90L-2，功率P=2.2KW。輔助水泵：選擇IS50-32-160A。主要參數(shù)為：流量Q=14m3/h，揚(yáng)程H=22m；配電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y90L-2，功率P=2.2KW。第三章 主電路設(shè)計(jì)3-1 硬件電路一、電路介紹在硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用一臺(tái)變頻器連接2臺(tái)電動(dòng)機(jī)，每臺(tái)水泵電機(jī)都有變頻工頻兩種工作狀態(tài)，每臺(tái)電機(jī)都通過(guò)兩個(gè)接觸器與工頻電源和變頻器輸出電源相聯(lián)如圖（3-1）。變頻器輸入電源前面接入一個(gè)自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)，來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)、變頻器的過(guò)流過(guò)載保護(hù)接通，空氣開(kāi)關(guān)的容量依據(jù)大機(jī)的額定電流來(lái)確定。對(duì)于有變頻工頻兩種狀態(tài)的電動(dòng)機(jī)，還需要在工頻電源下面接入兩個(gè)同樣的自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)，來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的過(guò)流過(guò)載保護(hù)接通，空氣開(kāi)關(guān)的容量依據(jù)小機(jī)的額定電流來(lái)確定。所有接觸器的選擇都要依據(jù)電動(dòng)機(jī)的容量適當(dāng)選擇。圖 3-1 主電路電氣控制系統(tǒng)接線原理圖及說(shuō)明1.端子SD、SE和5為輸出信號(hào)公共端，這些端子不要接地（見(jiàn)圖3-2）。2.控制回路端子的接線應(yīng)使用屏蔽線或雙絞線，而且必須與主回路，弱電回路（含200V繼電器程序回路）分開(kāi)布線。3.由于控制回路的頻率信號(hào)是微小信號(hào)，所以在接點(diǎn)輸入場(chǎng)合，為了防止接觸不良，微小信號(hào)接點(diǎn)應(yīng)使用兩個(gè)并聯(lián)接點(diǎn)或合用雙生接點(diǎn)。4.控制回路的接線建議選用0.3mm2-0.75mm2的電纜。圖3-2 電氣控制系統(tǒng)接線原理圖二、控制流程圖圖3-3 控制流程三、輸入輸出元件與PLC地址對(duì)照表為實(shí)現(xiàn)以PLC為主的控制系統(tǒng)能很好的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，需要將現(xiàn)實(shí)中的外部設(shè)備與PLC中的軟元件相連接，其輸入輸出元件與PLC得對(duì)照如表3-1所示。（表3-1）輸入輸入I/O口輸入元件符號(hào)輸入元件說(shuō)明X0SB1啟動(dòng)前準(zhǔn)備X1SB2啟動(dòng)X2SB3停止X3KH1水泵M1故障X4壓力下降，變頻器滿頻率運(yùn)行X5壓力上升，變頻器頻率下降X6SB6方式選擇開(kāi)關(guān)X10SB7水泵M1手動(dòng)工頻運(yùn)行X11SB8水泵M2手動(dòng)工頻運(yùn)行X12KH2水泵M2故障X13變頻器故障指令輸出輸出I/O口輸出元件符號(hào)輸出元件說(shuō)明Y0L10停止指示燈Y1KM1準(zhǔn)備Y2KM2M1變頻控制繼電器Y3KM3M1工頻控制繼電器Y4KM4M2變頻控制繼電器Y5KM5M2工頻控制繼電器Y6L8M1手動(dòng)工頻指示燈Y7L9M2手動(dòng)工頻指示燈Y10L0變頻器故障指示燈Y11L6水泵M1故障指示燈Y12L7水泵M2故障指示燈第四章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4-1 PLC程序設(shè)計(jì)PLC是整個(gè)系統(tǒng)的核心，而PLC也要相應(yīng)的程序驅(qū)動(dòng)，該系統(tǒng)的程序如下： 總 結(jié)通過(guò)這篇論文的學(xué)習(xí)，我深深的感受到PLC在社會(huì)上的應(yīng)用，也充分的讓我明白在當(dāng)今這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的社會(huì)，只有自己不斷的學(xué)習(xí)，你才不會(huì)被這個(gè)社會(huì)所淘汰，只有我們堅(jiān)持一個(gè)信念，勇往直前，不怕艱苦，不斷的提高自己，超越自己，我們才能成功！PLC在城市建筑供水系統(tǒng)中的應(yīng)用，一方面它可以很方便的為用戶(hù)提供很好的服務(wù)，另一方面它可以為社會(huì)節(jié)省大量的水資源，間接的在國(guó)家省錢(qián)！如今的社會(huì)，工業(yè)飛速的發(fā)展，對(duì)于我們來(lái)說(shuō)不進(jìn)則退。我們要學(xué)會(huì)適應(yīng)這個(gè)社會(huì)，那樣們才能體現(xiàn)自己的價(jià)值，為社會(huì)做出貢獻(xiàn)!由于時(shí)間的倉(cāng)促和本人技術(shù)水平的有限，在編寫(xiě)和設(shè)計(jì)當(dāng)中難免會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤和不妥之處，希望各位讀者能夠及時(shí)批評(píng)指正！在即將畢業(yè)之際，我想借此機(jī)會(huì)對(duì)關(guān)心和支持我的所有人表示感謝！特別要感謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)論文編寫(xiě)過(guò)程中給予技術(shù)支持和幫助的各位老師！致 謝本次設(shè)計(jì)是本人在學(xué)校中最后一次設(shè)計(jì)，在本次設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了很多東西查閱資料、了解了三菱可編程控制器的工作原理及應(yīng)用方法、對(duì)PROTEL軟件的使用、對(duì)硬件的設(shè)計(jì)以及對(duì)PLC的編程等方面都有了很大的提高，這對(duì)我的學(xué)習(xí)實(shí)踐能力也得到了鍛煉，對(duì)今后我的工作學(xué)習(xí)有很大的幫助。 幾經(jīng)易稿，論文近日終于得以順利完成，在論文收集資料的過(guò)程以及軟、硬件的設(shè)計(jì)過(guò)程中我得到了許多領(lǐng)導(dǎo)、老師和同學(xué)的關(guān)心、幫助和支持，在此表示我忠心的感謝！特別是得到了呂寧老師悉心指導(dǎo)。正是由于領(lǐng)導(dǎo)和老師的悉心督促，論文才得以順利成稿。老師的嚴(yán)格要求讓我開(kāi)拓了視野，拓寬了知識(shí)面。而他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、廣博的知識(shí)和精益求精的工作作風(fēng)將令我受益終生，在此特意表達(dá)我對(duì)院領(lǐng)導(dǎo)和老師的深深謝意！最后還要感謝電氣工程學(xué)院的各位領(lǐng)導(dǎo)、老師!在學(xué)校的專(zhuān)科學(xué)習(xí)階段沒(méi)有他們的關(guān)心和培養(yǎng)，我的學(xué)業(yè)和論文就難以順利完成！ 由于本人水平有限，恒壓供水系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)涉及的內(nèi)容也比較廣泛,文中不妥之處再所難免，懇請(qǐng)老師批評(píng)指正！參考文獻(xiàn)1. 嚴(yán)盈富 主編，觸摸屏與PLC入門(mén)，北京：人民郵電出版社，20062. 楊公源 主編，常用變頻器應(yīng)用實(shí)例，北京：電子工業(yè)出版社，20063. 張燕賓主編，變頻器調(diào)速應(yīng)用實(shí)例，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20054. 陳天民主編，PLC、觸摸屏及變頻器綜合運(yùn)用，北京：中國(guó)電力出版社，20075. 瞿彩萍 主編，PLC應(yīng)用技術(shù)（三菱），北京：中國(guó)社會(huì)保障出版社，20066. 唐修波 主編，變頻技術(shù)及應(yīng)用，北京：中國(guó)社會(huì)保障出版社，20067. 三菱電機(jī)株式會(huì)社，三菱電機(jī)變頻調(diào)速使用手冊(cè)8. 劉守操 編著，可編程序控制器與變頻技術(shù)，廣州：廣東省電工技能鑒定所，1999