農(nóng)作物噴灌控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)（已處理）

1、 唐 山 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)設(shè)計(jì)題目 農(nóng)作物噴灌控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)系 別 機(jī)電工程系 班 級(jí) 07測(cè)控技術(shù)與儀器 2 班 姓 名 李 娟 指 導(dǎo) 教 師 楊旭東 2011年6月1 日農(nóng)作物噴灌控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要本論文首先對(duì)我國農(nóng)業(yè)用水情況進(jìn)行了分析介紹了農(nóng)作物噴灌控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀本設(shè)計(jì)中利用三菱fx2n系列的plc作為控制設(shè)備用其自帶的pid功能指令通過變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)農(nóng)作物噴灌的自動(dòng)控制該系統(tǒng)可在無人或半無人干預(yù)下自動(dòng)運(yùn)行該系統(tǒng)將大大提提高水資源的利用率節(jié)省大量人力物力并為我國實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化地發(fā)展做貢獻(xiàn) 噴灌系統(tǒng)中灌區(qū)用水量是變化的用水量變化時(shí)會(huì)引起噴頭工作不穩(wěn)定噴灌效果會(huì)受到很大影響本系統(tǒng)結(jié)合

2、工程實(shí)例采用變頻器控制水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)了恒壓供水大大提高了噴灌效果論文中詳細(xì)論述了變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)原理對(duì)系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)硬件選擇和軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)闡述本系統(tǒng)可通過組態(tài)軟件控制參數(shù)的設(shè)定數(shù)據(jù)處理實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)報(bào)警等任務(wù)自動(dòng)化程度很高本文中介紹了電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀對(duì)噴灌系統(tǒng)的電機(jī)交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的方案進(jìn)行了論證其次介紹了交流異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速原理和電壓正弦脈寬調(diào)制波 spwm 的微機(jī)算法再次介紹了plc的基本組成和各部分的作用及plc的工作原理最后介紹了系統(tǒng)的工作流程系統(tǒng)的電氣結(jié)構(gòu)硬件配置和軟件實(shí)現(xiàn)應(yīng)用表明系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單操作方便運(yùn)行穩(wěn)定可靠且具有較好的節(jié)能效果關(guān)鍵詞plc pid 恒壓供水

3、 自動(dòng)噴灌 組態(tài)軟件the design of control system forthe farm crop irrigation abstractat first the present situation of the auto control of the farm crop irrigation was analyzed in this paper the fx2n plc of mitsubishi was used as the control equipment of this new system and at the same timepid function of its

4、 own to carry out the auto control of the farm crop irrigation the utilization rate of water resources by the control system of the farm crop irrigation according to the plc was enhanced and the design contributes to carry out the modein view of the instability of the sprinkler irrigation system aff

5、ected by the water requirement within the operation areacombined with engineering examplea water supply system with constant pressure through applying plc and transducer in greenhouse is proposed in this paperthe schematic diagram of the frequency controlincluding the design of main circuit and soft

6、ware for the system is presentedthe systemwhich is composed of host computerplctransducerpressure transmitterand motor-pump systemfirstly this design not only introduces the development and current situation of electromotor regulating technology but also discusses the schemes of the indirect current

7、 frequency control regulation system of the mercering machine secondly the frequency conversion principles of frequency control asynchronous electronic machine and the microcomputer algorithm of sine pulse width modulation spwm are included thirdly this design introduces the basic composition and fu

8、nction of different programmable logic controller plc and the operation principle of plc is added finally the manufacturing flow of the system the electric structure of the system hardware collocation and software actualization are introducedkey words plcpid water supply with constant pressure autom

9、atic irrigation configuration software目錄1引言111課題背景112我國農(nóng)業(yè)灌溉情況113論文的研究的目的與內(nèi)容2com的3com容32噴灌過程變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)總體方案421電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)方案的論證4com速系統(tǒng)所存在的問題4com速系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀及優(yōu)點(diǎn)4comlc的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)622 變頻恒壓供水噴灌系統(tǒng)基本構(gòu)成623系統(tǒng)的總體方案73硬件設(shè)計(jì)931變頻器的選擇11com的功能與構(gòu)成11com的型號(hào)選擇12com制動(dòng)電阻參數(shù)的計(jì)算1432 plc的選擇1433水泵機(jī)組的選擇1534傳感器的選擇1535其它元器件的選擇174軟件設(shè)計(jì)2041 變頻恒

10、壓供水系統(tǒng)原理及控制流程2042 pid調(diào)節(jié)21com pid控制的原理和特點(diǎn)21com pid控制器的參數(shù)整定2343變頻器的參數(shù)設(shè)置2344 plc程序設(shè)計(jì)24com plc的程序結(jié)構(gòu)24com plc控制系統(tǒng)io點(diǎn)分配25com設(shè)計(jì)275系統(tǒng)人機(jī)界面設(shè)計(jì)3851組態(tài)軟件3852噴灌系統(tǒng)人機(jī)界面的設(shè)計(jì)386結(jié)論42謝辭43參考文獻(xiàn)44外文資料451引言11課題背景隨著農(nóng)業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展我國水資源短缺問題日益突出為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)與人口資源環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略黨的十五屆五中全會(huì)提出水資源可持續(xù)利用是我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略問題核心是提高用水效率要把節(jié)水放在突出位置節(jié)水是全社會(huì)的共同責(zé)

11、任發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水是建設(shè)節(jié)水型社會(huì)的重要組成部分節(jié)水型農(nóng)業(yè)使我國農(nóng)業(yè)這不僅對(duì)加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化具有重要意義而且對(duì)保障城市和工業(yè)用水保障國家糧食安全水安全及生態(tài)環(huán)境安全促進(jìn)農(nóng)業(yè)及國民經(jīng)濟(jì)快速健康發(fā)展具有重要意義我國糧食消耗量?jī)H為世界平均水平的14隨著我國用缺水問題更加突出而農(nóng)業(yè)用水浪費(fèi)十分嚴(yán)重發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)勢(shì)在必行我國水資源貧乏特別是北方地區(qū)耕地面積占全國的45但水資源僅占全國總量的97以全國第三產(chǎn)糧大省河北為例用占全國07的水生產(chǎn)了全國6的糧食養(yǎng)育了全國5的人口但這是以嚴(yán)重超采地下水為代價(jià)換來的所以依靠科技的力量大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)日益重要另外發(fā)展節(jié)水灌溉對(duì)生態(tài)環(huán)境建設(shè)和保護(hù)有十分重要的意義我國生態(tài)環(huán)境建設(shè)

12、是一項(xiàng)長(zhǎng)期艱巨的任務(wù)用節(jié)約農(nóng)業(yè)用水量支持生態(tài)環(huán)境建設(shè)用水從源頭節(jié)水嚴(yán)格控制上游用水不僅可以緩解下游用水緊張矛盾而且遏制下游生態(tài)環(huán)境惡化趨勢(shì)為逐步恢復(fù)和保護(hù)生態(tài)提供支持同時(shí)減少灌溉用水量有利于遏制地下水進(jìn)一步超采和減少地質(zhì)災(zāi)害等 農(nóng)業(yè)用水80 以上是灌溉 其節(jié)水潛力很大推廣節(jié)水灌溉技術(shù) 提高灌溉水利用率 降低農(nóng)業(yè)灌溉用水比重 是緩解水資源短缺的一條投資省見效快的可行途徑建立節(jié)水型農(nóng)業(yè)應(yīng)成為我省農(nóng)田灌溉事業(yè)在21 世紀(jì)的發(fā)展方向當(dāng)前 隨著自動(dòng)化技術(shù)在自動(dòng)噴灌控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 發(fā)達(dá)國家如以色列荷蘭加拿大美國澳大利亞等已成功開發(fā)了一系列用途非常廣泛功能極其強(qiáng)的灌溉控制器而我國在開發(fā)灌溉自動(dòng)控制系統(tǒng)方面

13、與發(fā)達(dá)國家相比還存在很大差距 仍然處于研制試用階段 隨著水資源的日趨緊張用水矛盾日益尖銳 積極開發(fā)操作方便功能性強(qiáng)適應(yīng)能力強(qiáng)應(yīng)用范圍廣的節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)不僅具有廣闊的市場(chǎng)前景 而且具有巨大的社會(huì)效益13論文的研究的目的與內(nèi)容高效農(nóng)業(yè)和精細(xì)農(nóng)業(yè)要求我們必須要提高水資源的利用率要真正實(shí)現(xiàn)水資源的高效就要做到降雨灌溉水土壤水和地下水的聯(lián)合調(diào)用2為此通過對(duì)地表溫度濕度降雨量及氣候狀況等模擬量的測(cè)量進(jìn)而對(duì)農(nóng)作物噴灌進(jìn)行自動(dòng)控制來提高水資源的利用率在噴灌系統(tǒng)中合理地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制不僅可以提高水資源的利用率緩解水資源日趨緊張的矛盾還可以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量降低農(nóng)產(chǎn)品成本節(jié)省人力物力 實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)灌溉輸水系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化

14、減少田面蒸發(fā)量才能達(dá)到節(jié)水的效果同時(shí)應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況規(guī)劃自動(dòng)控制系統(tǒng)向自動(dòng)化信息化智能化方向發(fā)展基于plc 的自動(dòng)噴灌控制系統(tǒng)是將自動(dòng)控制與噴灌系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來使噴灌系統(tǒng)在無人干預(yù)的情況下通過控制器按規(guī)定的程序自動(dòng)進(jìn)行噴灌 通過管理的有效途徑最大限度地滿足農(nóng)作物對(duì)水分的需求精細(xì)農(nóng)作物灌溉減少水的浪費(fèi)2同時(shí)還能在系統(tǒng)硬件組成不變的情況下可以通過更改軟件的設(shè)置來適應(yīng)多種運(yùn)行方式的需要在農(nóng)田水利系統(tǒng)的小型泵站中可實(shí)現(xiàn)半無人值守甚至無人值守具有巨大的使用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景com的基于plc的自動(dòng)控制噴灌系統(tǒng)是將自動(dòng)控制與噴灌系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來使噴灌系統(tǒng)在無人干預(yù)的情況下通過控制器按規(guī)定的程序自動(dòng)進(jìn)行

15、噴灌 通過管理的有效途徑最大限度地滿足農(nóng)作物對(duì)水分的需求精細(xì)農(nóng)作物灌溉減少水的浪費(fèi)可以通過更改軟件設(shè)置來適應(yīng)多種運(yùn)行方式的需要本課題根據(jù)農(nóng)作物噴灌控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀利用plc作為控制設(shè)備 用其擴(kuò)展功能模塊實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)對(duì)農(nóng)作物噴灌的自動(dòng)控制該系統(tǒng)將提高水資源的利用率并會(huì)為我國盡早實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化做出貢獻(xiàn)com容本文研究了變頻調(diào)速技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用并且考慮到原系統(tǒng)所存在的問題提出了基于plc控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)建了新一代的自動(dòng)噴灌控制系統(tǒng) 1 對(duì)我國農(nóng)業(yè)灌溉情況進(jìn)行了研究闡述了發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)的必要性自動(dòng)噴灌控制系統(tǒng)大大提高了水資源的利用率 2 通過查閱資料調(diào)比較了電機(jī)的直流調(diào)速系統(tǒng)與交流調(diào)速系統(tǒng)對(duì)電機(jī)交

16、流變頻調(diào)速系統(tǒng)的總體方案進(jìn)行了論證 3 對(duì)系統(tǒng)的總體方案進(jìn)行了設(shè)計(jì) 4 對(duì)變頻器的基本結(jié)構(gòu)交流異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速原理進(jìn)行了研究與分析對(duì)plc的組成各部分的作用和工作原理進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究與分析完成了對(duì)變頻器的選擇和plc的選擇并對(duì)所選型號(hào)變頻器和plc的特性進(jìn)行了介紹 5 對(duì)變頻器的結(jié)構(gòu)和控制方法進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)和研究掌握其主要的特點(diǎn)和正確的使用方法 6 對(duì)plc主要的硬件結(jié)構(gòu)和編程語言進(jìn)行了深入學(xué)習(xí)和研究掌握了其主要特點(diǎn)和編程方法 7 調(diào)查分析了組態(tài)軟件的發(fā)展和現(xiàn)狀設(shè)計(jì)了自動(dòng)噴灌控制系統(tǒng)的監(jiān)控程序 8 最后對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)2噴灌過程變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)總體方案21電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)方案的論證噴灌

17、系統(tǒng)的動(dòng)力主要由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)根據(jù)噴灌要求對(duì)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)就是一項(xiàng)經(jīng)常而重要的工作電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能如何對(duì)提升噴灌效果提高噴灌效率和節(jié)省電能有著決定性的影響傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)多采用直流調(diào)速系統(tǒng)但是直流調(diào)速系統(tǒng)存在較多的弊端如果采用交流的調(diào)速系統(tǒng)不僅會(huì)提升絲光機(jī)的質(zhì)量而且可以大大減低系統(tǒng)的能耗大幅度的節(jié)約電能com速系統(tǒng)所存在的問題直流電動(dòng)機(jī)很容易控制和調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速?zèng)]達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)勵(lì)磁電流不變而恒功率轉(zhuǎn)矩要求調(diào)速可以通過改變電樞電壓來進(jìn)行恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速以達(dá)到控制要求達(dá)到額定轉(zhuǎn)速或超出額定轉(zhuǎn)速后保持電樞電壓恒定可用通過改變勵(lì)磁的方法進(jìn)行恒功率調(diào)速來達(dá)到控制要求為了獲得獲得優(yōu)良的靜動(dòng)態(tài)調(diào)速特性可采用

18、轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)所以20世紀(jì)80年代以前在變速傳動(dòng)領(lǐng)域中直流調(diào)速一直占據(jù)主導(dǎo)地位但由于直流電動(dòng)機(jī)本身結(jié)構(gòu)上存在機(jī)械式換向器和電刷這一致命弱點(diǎn)這給直流調(diào)速系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用帶來了一系列的限制如 1 機(jī)械式換向器不得不頻繁地進(jìn)行定期檢查和大量維修電刷必須定期更換這就使得直流調(diào)速系統(tǒng)維護(hù)工作量大大加大費(fèi)用也大大提高同時(shí)停機(jī)檢修和更換電刷還直接影響了正常的生產(chǎn)浪費(fèi)了大量的人力物力 2 為了保證機(jī)械式換向器能夠可靠工作往往通過采取增大電樞和換向器直徑的方式這就導(dǎo)致了電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大對(duì)于有些生產(chǎn)工藝要求響應(yīng)速度很快采用直流調(diào)速方式難以實(shí)現(xiàn)即使實(shí)現(xiàn)了也要花費(fèi)大量的材料和技術(shù)大大增加電機(jī)的制造難度和成

19、本以及調(diào)速系統(tǒng)的復(fù)雜性 3 極限允許值不僅機(jī)械式換向器的表面線速度有而且換向電流電壓也有這就限制了電機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率倘若超出了極限值對(duì)設(shè)備運(yùn)行的可靠性會(huì)產(chǎn)生威脅 4 直流電動(dòng)機(jī)不宜應(yīng)用在多粉塵多腐蝕性氣體易燃易爆的生產(chǎn)場(chǎng)合com速系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀及優(yōu)點(diǎn)交流電動(dòng)機(jī)大都具有結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單制造起來很容易價(jià)格相對(duì)便宜強(qiáng)度高并且特別耐用運(yùn)行可靠很少維修使用環(huán)境及結(jié)構(gòu)發(fā)展不受限制轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相對(duì)小得多等優(yōu)點(diǎn)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)在所有交流電動(dòng)機(jī)中具有更大的優(yōu)勢(shì)但是長(zhǎng)期以來由于受科技發(fā)展的限制把交流電動(dòng)機(jī)作為調(diào)速電機(jī)的困難問題沒能得到較好的解決所以只有一些調(diào)速性能差能耗低的調(diào)速方法得以應(yīng)用如繞線式異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速鼠籠

20、式異步電動(dòng)機(jī)定子調(diào)壓調(diào)速及電磁滑差離合器調(diào)速等20世紀(jì)七十年代以后由于科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展為交流調(diào)速的發(fā)展創(chuàng)造了極為有利的技術(shù)條件和物質(zhì)基礎(chǔ)交流調(diào)速理論及應(yīng)用技術(shù)大致沿以下四個(gè)方面發(fā)展 1 電力電子器件的蓬勃發(fā)展和迅速換代促進(jìn)了變流技術(shù)的迅速發(fā)展和變流裝置的現(xiàn)代化 2 脈寬調(diào)制技術(shù)脈寬調(diào)制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用優(yōu)化了變頻裝置的性能適用于各類交流調(diào)速系統(tǒng)為交流調(diào)速技術(shù)的普及發(fā)揮了重要的作用脈寬調(diào)制 pwm 技術(shù)基本上可分為四類等寬pwm法正弦pwm法 spwm 磁鏈追蹤型pwm法及電流跟蹤型pwm法pwm技術(shù)的應(yīng)用克服了相控原理的所有弊端使交流電動(dòng)機(jī)定子得到了接近正弦波形的電壓和電流提高了電機(jī)的功率因素

21、和輸出效率 3 矢量變換控制技術(shù)的誕生和發(fā)展奠定了現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)高性能化的基礎(chǔ)交流電動(dòng)機(jī)是個(gè)多變量非線性強(qiáng)禍合的被控對(duì)象采用參數(shù)重構(gòu)和狀態(tài)重構(gòu)的現(xiàn)代控制理論概念可以實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)定子電流的勵(lì)磁分量和轉(zhuǎn)矩分量之間的解藕實(shí)現(xiàn)了將交流電動(dòng)機(jī)的控制過程等效為直流電動(dòng)機(jī)的控制過程使交流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能得到了顯著的改善和提高從而使交流調(diào)速最終取代直流調(diào)速成為可能 4 微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)與大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用為現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)的成功應(yīng)用提供了重要的技術(shù)手段和保證交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展過程表明現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需要推動(dòng)了交流調(diào)速的飛速發(fā)展現(xiàn)代控制理論的發(fā)展和應(yīng)用電力電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用微機(jī)控制技術(shù)及

22、大規(guī)模集成電路的發(fā)展和應(yīng)用為交流調(diào)速的飛速發(fā)展創(chuàng)造了技術(shù)和物質(zhì)條件實(shí)踐證明交流調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用為工農(nóng)業(yè)及節(jié)省電能方面帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益現(xiàn)在交流調(diào)速系統(tǒng)作為一種推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的主要手段已全面逐步取代直流調(diào)速系統(tǒng)隨著微電子技術(shù)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和電力電子技術(shù)越來越迅速的發(fā)展交流變頻調(diào)速技術(shù)也得到了飛快的發(fā)展并在大量的工業(yè)控制場(chǎng)合得到應(yīng)用電動(dòng)機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用大大節(jié)約了電能改善了工藝流程提高了產(chǎn)品質(zhì)量并且改善了環(huán)境變頻調(diào)速被國內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式其卓越的調(diào)速性能起制動(dòng)快速平穩(wěn)性能高功率因數(shù)和節(jié)電效果高效率廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點(diǎn)的到越來越多的認(rèn)可交流變頻調(diào)速控制的優(yōu)點(diǎn)主要有3

23、1 交流變頻調(diào)速使用的是異步電動(dòng)機(jī)比同容量的直流電動(dòng)機(jī)具有體積小占空間小結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單維護(hù)方便可靠性高價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn) 2 變頻調(diào)速電源使用了先進(jìn)的spwm技術(shù)電機(jī)運(yùn)行質(zhì)量和性能得到顯著提高動(dòng)態(tài)性能得到很大改善調(diào)速范圍大大加寬控制精度也得到顯著提高噪聲小性能好操作方便快捷己逐漸取代直流電機(jī)調(diào)速 3 明顯改善了電動(dòng)機(jī)供電電源的質(zhì)量減少了諧波提高了效率和功率因數(shù)節(jié)能明顯 4 容易實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制可以實(shí)現(xiàn)大范圍內(nèi)的高效連續(xù)調(diào)速控制實(shí)現(xiàn)速度的精確控制 5 容易實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)切換可以進(jìn)行高額度的起停運(yùn)轉(zhuǎn)可以進(jìn)行電氣制動(dòng)可以對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行高速驅(qū)動(dòng) 6 電機(jī)在帶動(dòng)較大負(fù)載啟動(dòng)時(shí)會(huì)有較大的沖擊電流采用變頻時(shí)

24、可以實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)減小沖擊電流解決大負(fù)載的啟動(dòng)問題 7 電源功率因素高所需容量小對(duì)電網(wǎng)的公害小 8 具有完善的保護(hù)功能變頻器保護(hù)功能很強(qiáng)在運(yùn)行過程中能隨時(shí)檢測(cè)到各種故障并顯示故障類別 如電網(wǎng)瞬時(shí)電壓降低電網(wǎng)缺相直流過電壓功率模塊過熱電機(jī)短路等 并立即封鎖輸出電壓這種自我保護(hù)的功能不僅保護(hù)了變頻器還保護(hù)了電機(jī)不易損壞3comlc的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)是一項(xiàng)集現(xiàn)代電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的高效節(jié)能技術(shù)自20 世紀(jì)80 年代投入應(yīng)用以來 顯示出強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)力 應(yīng)用領(lǐng)域也在迅速擴(kuò)展變頻器調(diào)速經(jīng)歷了多段速度控制模擬量給定控制和專用控制器幾個(gè)發(fā)展階段新一代的變頻恒壓供水裝置利用人機(jī)界面作為控制

25、器 通過rs485 通訊口 完成了plc 及專用控制器的功能 做到系統(tǒng)可靠 功能先進(jìn)完備 外圍器件少 維護(hù)方便當(dāng)前 水資源緊缺是制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素 節(jié)水節(jié)能是我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的基本國策變頻恒壓噴灌技術(shù)既充分發(fā)揮了灌溉效益 又節(jié)約能耗 是一項(xiàng)具有重要經(jīng)濟(jì)意義的技術(shù)措施 其節(jié)水節(jié)能技術(shù)具有強(qiáng)大的生命力22 變頻恒壓供水噴灌系統(tǒng)基本構(gòu)成如圖2-1所示為恒壓供水泵站的構(gòu)成示意圖壓力傳感器用于檢測(cè)灌區(qū)管網(wǎng)中的水壓安裝在灌區(qū)入口當(dāng)用水量大時(shí)水壓降低用水量小時(shí)水壓升高水壓傳感器將水壓的變化轉(zhuǎn)換為電流或電壓的變化送給plc圖2-1變頻恒壓供水泵站構(gòu)成示意圖plc在恒壓供水泵站中起到的作用實(shí)現(xiàn)水壓的

26、給定值與反饋值的綜合與調(diào)節(jié)工作實(shí)現(xiàn)pid調(diào)節(jié)一只傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)器往往只能實(shí)現(xiàn)一路pid設(shè)置用plc做調(diào)節(jié)器可同時(shí)實(shí)現(xiàn)多路pid設(shè)置控制水泵的運(yùn)行與切換為了使水泵均勻的磨損水泵和電動(dòng)機(jī)設(shè)置為輪換工作在本系統(tǒng)中用一臺(tái)變頻器控制兩個(gè)水泵與變頻器相連的水泵變頻泵是輪流工作的變頻泵在運(yùn)行且達(dá)到最高頻率時(shí)增加一臺(tái)工頻泵投入運(yùn)行plc則是泵組管理的執(zhí)行設(shè)備變頻器的驅(qū)動(dòng)控制恒壓供水泵站中變頻器常常采用模擬量控制方式這需采用plc的模擬量擴(kuò)展模塊水壓傳感器送來的模擬信號(hào)輸入到模擬量模塊的模擬量輸入端而輸出端送出經(jīng)給定值與反饋值比較并經(jīng)pid處理后得出的模擬量控制信號(hào)并以此信號(hào)的變化改變變頻器的輸出頻率23系統(tǒng)的總體

27、方案可編程序控制器的電源接通時(shí)plc 啟動(dòng)選擇操作方式是手動(dòng)還是自動(dòng)如果選擇手動(dòng)可通過控制柜上的可操作按鈕手動(dòng)控制噴灌系統(tǒng)的運(yùn)行如果選擇自動(dòng)則噴灌控制系統(tǒng)按照預(yù)先編制好的程序順序工作系統(tǒng)初始化后將土壤溫度濕度上下限設(shè)定值輸入到plc土壤濕度傳感器將采集到的濕度信號(hào)傳送給ad 轉(zhuǎn)換模塊fx2n4ad將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量然后將數(shù)字信息傳給plc 利用濕度傳感器采集到的濕度值與設(shè)定值進(jìn)行比較計(jì)算是否需要打開灌區(qū)電磁閥啟動(dòng)水泵對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行噴灌2若需要?jiǎng)t進(jìn)行正常噴灌這一過程是通過控制水泵的輸出來完成的 否則進(jìn)行濕度報(bào)警并停止水泵的運(yùn)行2在噴灌過程當(dāng)中土壤溫度也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)若溫度高于30則溫度報(bào)警并停

28、止對(duì)農(nóng)作物持續(xù)進(jìn)行噴灌否則繼續(xù)檢測(cè)溫度是否低于0此時(shí)立即停止噴灌 反之系統(tǒng)按照程序正常運(yùn)行天氣變化也應(yīng)檢測(cè)若發(fā)生降雨則停止噴灌 反之系統(tǒng)也按照程序正常運(yùn)行在電機(jī)停止運(yùn)行即不允許噴灌時(shí)plc 將進(jìn)入下一個(gè)工作周期利用采集到的濕度值與設(shè)定值進(jìn)行比較判斷是否需要給農(nóng)作物進(jìn)行噴灌直到plc 斷電停機(jī) 由run 狀態(tài)到stop 狀態(tài) 圖2-2 控制系統(tǒng)框圖plc 控制是一種常用的變頻控制方式在該方式中 變頻器為電機(jī)提供可變頻率的電源 實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的無級(jí)調(diào)速網(wǎng)管水壓通過傳感器來檢測(cè) 壓力設(shè)定單元為系統(tǒng)提供滿足用戶需要的水壓期望值 將壓力設(shè)定信號(hào)和壓力反饋信號(hào)輸入plc 經(jīng)plc 內(nèi)部pid 控制程序計(jì)算后

29、將轉(zhuǎn)速控制信號(hào)輸出給變頻器 改變電機(jī)的輸入頻率 調(diào)整水泵的轉(zhuǎn)速 實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵性能的調(diào)節(jié) 系統(tǒng)采用壓力傳感器plc 和變頻器作為中心控制裝置 實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵性能的調(diào)節(jié)安裝在管網(wǎng)干線上的壓力傳感器用于檢測(cè)管網(wǎng)的水壓值 將壓力轉(zhuǎn)化為420 ma 的電流信號(hào)提供給plc 與變頻器變頻器按照水壓恒定的要求 將050 hz 的頻率信號(hào)供給水泵電機(jī) 調(diào)整其轉(zhuǎn)速pid 將壓力傳感器電流信號(hào)和變頻器輸出頻率信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量 提供給plc 與恒壓系統(tǒng)要求對(duì)應(yīng)的電流值頻率上限及下限進(jìn)行比較 實(shí)現(xiàn)泵的切換與轉(zhuǎn)速的變化在本系統(tǒng)中電機(jī)采用一臺(tái)變頻器來進(jìn)行頻率的調(diào)節(jié)控制采用plc輸出的模擬量信號(hào)作為變頻器的控制端輸入信號(hào)變頻調(diào)速

30、器對(duì)電機(jī)的控制具有完善的自我保護(hù)和電機(jī)保護(hù)功能的完成它通過接受plc的信號(hào)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速大小由于變頻調(diào)速是通過改變電動(dòng)機(jī)定子供電頻率以改變同步轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)的故在調(diào)速過程中從高速到低速都可以保持有限的轉(zhuǎn)差功率因此具有高效率寬范圍高精度的調(diào)速性能變頻器實(shí)現(xiàn)節(jié)能的應(yīng)用利用變頻器實(shí)現(xiàn)調(diào)速節(jié)能運(yùn)行是變頻器應(yīng)用的一個(gè)最典型的優(yōu)點(diǎn)也成為節(jié)約能源的有效措施其中以風(fēng)機(jī)和泵類機(jī)械的節(jié)能效果最顯著提高生產(chǎn)效率提高生產(chǎn)效率是變頻器傳動(dòng)的重要目的保證加工工藝中的最佳轉(zhuǎn)速適應(yīng)負(fù)載不同工況的最佳轉(zhuǎn)速提升機(jī)傳送帶貨物搬運(yùn)車的最恰當(dāng)運(yùn)行速度的確定往往遇到快速搬運(yùn)和準(zhǔn)確停車之間的矛盾可采用兩段 或多斷 速度運(yùn)行高速運(yùn)行可以縮短搬運(yùn)時(shí)

31、間低速運(yùn)行速度雖慢但有利于提高定位停車的精度原有設(shè)備的增速運(yùn)轉(zhuǎn)各類搬運(yùn)機(jī)械金屬加工機(jī)械等的運(yùn)行速度往往直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量原來不調(diào)速的機(jī)械設(shè)備常由主機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分組成原動(dòng)機(jī)則多數(shù)采用異步電動(dòng)機(jī)其運(yùn)行速度被異步電動(dòng)機(jī)的額定速度所限制如果機(jī)械設(shè)備的工作情況總是保持使異步電動(dòng)機(jī)工作在額定狀態(tài)下則保持著最大的生產(chǎn)能力但實(shí)際上不可能如此因?yàn)樯a(chǎn)機(jī)械的輕載運(yùn)行使很常見的一種工況這時(shí)采用變頻器傳動(dòng)適當(dāng)?shù)奶岣咿D(zhuǎn)速 超過電網(wǎng)頻率 則很容易提高生產(chǎn)率高精度準(zhǔn)確停車提升機(jī)和自動(dòng)倉庫等在生產(chǎn)過程中間歇時(shí)間的縮短對(duì)提高生產(chǎn)效率起到了很大的作用在預(yù)定位置的準(zhǔn)確停車對(duì)減小間歇時(shí)間來說是十分必要的提高產(chǎn)品質(zhì)量生產(chǎn)中引入變

32、頻器傳動(dòng)可使機(jī)械裝置性能提高而裝置機(jī)械性能的提高又使生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品質(zhì)量提高適應(yīng)生產(chǎn)工藝的多方面要求質(zhì)量的例子很多變頻器可以通過提供加工對(duì)象的最佳速度平滑的加減速高精度的轉(zhuǎn)矩控制來提高裝置性能和產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)備的合理化高性能的調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)交流化逐步取代直流電動(dòng)機(jī)以克服直流電動(dòng)機(jī)電刷換向器難于維護(hù)的困難另一方面則是充分利用通用變頻器的功能改造傳統(tǒng)的恒速運(yùn)行的異步電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械使一大部分生產(chǎn)機(jī)械的功能得以升級(jí)適應(yīng)和改善環(huán)境對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)并且對(duì)環(huán)境引起的危害小是變頻傳動(dòng)的又一個(gè)特點(diǎn)變頻器可用于某些有爆炸危險(xiǎn)性的氣體和可燃性溶劑的生產(chǎn)設(shè)備也可用于有腐蝕性氣體的場(chǎng)合戶外極度潮濕的場(chǎng)合或者水中電動(dòng)機(jī)的

33、調(diào)速傳動(dòng) 3-1 3-2 3-3 式中pm負(fù)載所要求的電動(dòng)機(jī)的軸輸出功率電動(dòng)機(jī)的效率 通常約085 cos電動(dòng)機(jī)的功卒因數(shù) 通常約075 um電動(dòng)機(jī)電壓 v im電動(dòng)機(jī)電流 a 工頻電源時(shí)的電流k電流波形的修正系數(shù)對(duì)pwm方式取 k 105pcn變頻器的額定容量 kva icn變頻器的額定電流 a 這三個(gè)式子是統(tǒng)一的選擇變頻器容量時(shí)應(yīng)同時(shí)滿足三個(gè)算式的關(guān)系尤其變頻器電流是一個(gè)較關(guān)鍵的量3考慮到電機(jī)性能上的差異及機(jī)械負(fù)載的不同變頻器容量應(yīng)是電機(jī)容量的1-2倍另外也可根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械所需的實(shí)際轉(zhuǎn)矩與穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速求其乘積得到所需電機(jī)的軸上功率據(jù)此確定變頻器容量com制動(dòng)電阻參數(shù)的計(jì)算由于絲光機(jī)傳動(dòng)裝

34、置運(yùn)行過程中慣性較大所以變頻調(diào)速裝置應(yīng)具有制動(dòng)功能帶有逆變功能的變頻調(diào)速裝置通過逆變器雖然能夠?qū)⒃偕芰炕仞侂娋W(wǎng)但成本太高采用能耗制動(dòng)方式通過制動(dòng)單元將再生能量消耗在制動(dòng)電阻上成本較低而且具有良好的使用效果能耗制動(dòng)電阻rz的大小應(yīng)使制動(dòng)電流iz的值不超過變頻器額定電流的一半即iz uorz in 3-4 其中uo為額定情況下變頻器的直流母線電壓由于制動(dòng)電阻的工作不是連續(xù)長(zhǎng)期工作因此其功率可以大大小于通電時(shí)消耗的功率32 plc的選擇plc 可編程序控制器 是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)它采用可編程序的存儲(chǔ)器用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算順序控制定時(shí)計(jì)數(shù)和算數(shù)運(yùn)算等操作的指

35、令并通過數(shù)字式模擬式的輸入和輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程plc及其相關(guān)設(shè)備都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)plc的工作原理是用戶程序的執(zhí)行不是從頭到尾只執(zhí)行一遍而是執(zhí)行完一遍之后又返回去執(zhí)行第二遍第三遍直到停機(jī)如果程序的每一條指令執(zhí)行的足夠快整個(gè)程序的長(zhǎng)度有限使得每執(zhí)行一次程序占用的時(shí)間足夠短這個(gè)時(shí)間短到足以保證變量條件不變那么即使在前一次執(zhí)行程序時(shí)對(duì)某一變量的狀態(tài)沒有捕捉到也能保證在第二次執(zhí)行程序時(shí)該條件依然存在fx2n系列是三菱plc是fx家族中最先進(jìn)的系列具有高速處理及可擴(kuò)展大量滿足單個(gè)需要的特殊功能模塊等特點(diǎn)為工廠自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力33

36、水泵機(jī)組的選擇kw 數(shù)量 臺(tái) 型號(hào)轉(zhuǎn)速rmin 補(bǔ)水泵551臺(tái)250qj80-140780140主水泵152臺(tái)is100-80-16065100125353228290034傳感器的選擇 1的選用冶金電力制藥供排水環(huán)保等系統(tǒng)和行業(yè)的各種介質(zhì)的液位測(cè)量精巧的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的調(diào)校和靈活的安裝方式為用戶輕松地使用提供了方便420ma 05v 010ma等標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出方式由用戶根據(jù)需要任選 利用流體靜力學(xué)原理測(cè)量液位是壓力傳感器的一項(xiàng)重要應(yīng)用采用特種的中間帶有通氣導(dǎo)管的電纜及專門的密封技術(shù)既保證了傳感器的水密性又使得參考?jí)毫η慌c環(huán)境壓力相通從而保證了測(cè)量的高精度和高穩(wěn)定性 是針對(duì)化工工業(yè)中強(qiáng)腐蝕性的酸性液體

37、而特制殼體采用聚四氟乙烯材料制成采用特種氟膠電纜及專門的密封技術(shù)進(jìn)行電氣連接既保證了傳感器的水密性耐腐蝕性又使得參考?jí)毫η慌c環(huán)境壓力相通從而保證了測(cè)量的高精度和高穩(wěn)定性 工作原理用靜壓測(cè)量原理當(dāng)液位變送器投入到被測(cè)液體中某一深度時(shí)傳感器迎液面受到的壓力公式為 gh po式中 p 變送器迎液面所受壓力 被測(cè)液體密度 g 當(dāng)?shù)刂亓铀俣?po 液面上大氣壓 h 變送器投入液體的深度 同時(shí)通過導(dǎo)氣不銹鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔再將液面上的大氣壓 po 與傳感器的負(fù)壓腔相連以抵消傳感器背面的 po 使傳感器測(cè)得壓力為 gh 顯然 通過測(cè)取壓力 p 可以得到液位深度 功能特點(diǎn) 穩(wěn)定性好滿度零位長(zhǎng)

38、期穩(wěn)定性可達(dá) 0fs 年在補(bǔ)償溫度 0 70 范圍內(nèi)溫度飄移低于 0fs 在整個(gè)允許工作溫度范圍內(nèi)低于 0fs 具有反向保護(hù)限流保護(hù)電路在安裝時(shí)正負(fù)極接反不會(huì)損壞變送器異常時(shí)送器會(huì)自動(dòng)限流在 35ma 以內(nèi) 固態(tài)結(jié)構(gòu)無可動(dòng)部件高可靠性使用壽命長(zhǎng) 安裝方便結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)耐用 主要技術(shù)參數(shù) 工藝 擴(kuò)散硅 陶瓷電容 藍(lán)寶石 電容任選分體式一體式可選量程0-05-200米輸出4-20ma 2線制 供電75-36vdc 推薦24vdccbm-2100cbm-2700 投入式靜壓液位計(jì)可靠防腐并帶有陶瓷測(cè)量單元的探頭用于凈水污水及鹽水的物位測(cè)量 2 壓力變送器及數(shù)顯儀的選用 3 土壤濕度傳感器的選用土壤濕度

39、傳感器主要用來測(cè)量土壤容積含水量做土壤墑情監(jiān)測(cè)及農(nóng)業(yè)灌溉和林業(yè)防護(hù) fdr型 它利用電磁脈沖原理根據(jù)電磁波在介質(zhì)中傳播頻率來測(cè)量土壤的表觀介電常數(shù) 從而得到土壤容積含水量 v fdr具有簡(jiǎn)便安全快速準(zhǔn)確定點(diǎn)連續(xù)自動(dòng)化寬量程少標(biāo)定等優(yōu)點(diǎn)是一種值得推薦的土壤水分測(cè)定儀器 技術(shù)參數(shù)單 位 m3m3 量 程0100 探針長(zhǎng)度53cm 探針直徑3mm 探針材料不銹鋼 密封材料環(huán)氧樹脂 測(cè)量精度3 工作溫度范圍-4085 工作電壓512v 工作電流2126ma典型值21ma 測(cè)量主頻100mhz 輸出信號(hào)01875v dc 測(cè)量穩(wěn)定時(shí)間2秒 響應(yīng)時(shí)間1秒 測(cè)量區(qū)域以中央探針為中心圍繞中央探針的直徑為7cm

40、高為7cm的圓柱體 電纜長(zhǎng)度15米 標(biāo)配 功能及特點(diǎn)本傳感器體積小巧化設(shè)計(jì)攜帶方便安裝操作及維護(hù)簡(jiǎn)單 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理不繡鋼探針保證使用壽命外部以環(huán)氧樹脂純膠體封裝密封性好可直接埋入土壤中使用且不受腐蝕土質(zhì)影響較小應(yīng)用地區(qū)廣泛測(cè)量精度高性能可靠確保正常工作 響應(yīng)速度快數(shù)據(jù)傳輸效率高適用范圍廣泛應(yīng)用于節(jié)水農(nóng)業(yè)灌溉溫室大棚花卉蔬菜草地牧場(chǎng)土壤速測(cè)植物培養(yǎng)科學(xué)試驗(yàn)等場(chǎng)領(lǐng)域35其它元器件的選擇 1按鈕的選用按鈕通常是用來短時(shí)接通或斷開小電流的控制電路的開關(guān)目前按鈕在結(jié)構(gòu)上是多種形式的旋鈕式用手扭動(dòng)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行操作指示燈式按鈕內(nèi)可裝入信號(hào)顯示信號(hào)緊急式裝入蘑菇形鈕帽以示緊急操作本設(shè)計(jì)采用型號(hào)為la系列的按鈕通過

41、按鈕控制設(shè)備的運(yùn)行 2 組合開關(guān)的選用 組合開關(guān)主要是根據(jù)電源引入開關(guān)所以也稱電源隔離開關(guān)它也可以起停5kw以下的異步電動(dòng)機(jī)但每小時(shí)的接通次數(shù)不宜超過10-20次開關(guān)的額定電流一般取電動(dòng)機(jī)額定電流的1525倍組合開關(guān)主要根據(jù)電源種類電壓等級(jí)所需觸點(diǎn)數(shù)及電動(dòng)機(jī)容量進(jìn)行選用常用組合開關(guān)為hz-10系列額定電流為102560和100a四種適用于交流380v以下直流220v以下的電氣設(shè)備中本設(shè)計(jì)采用型號(hào)為hz-10-2513的組合開關(guān) 3 熱繼電器的選用熱繼電器用于電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)熱繼電器的選擇主要是根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電流來確定其型號(hào)與規(guī)格熱繼電器的額定電流irt 應(yīng)接近或略大于電動(dòng)機(jī)的額定電流即 3-

42、5 熱繼電器的整定電流值是指熱元件通過此值的20時(shí)熱繼電器應(yīng)當(dāng)在20min內(nèi)動(dòng)作選用整定電流應(yīng)于電動(dòng)機(jī)額定電流一致一般情況下可選用兩相結(jié)構(gòu)的熱繼電器但當(dāng)三相電壓的均衡性較差工作環(huán)境惡劣或無人看管的電動(dòng)機(jī)宜選用三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器對(duì)于三角形接線的電動(dòng)機(jī)應(yīng)選用帶斷相保護(hù)裝置的熱繼電器常用的熱繼電器有jr1jr2jr0jr16等系列本系統(tǒng)選用jr1型號(hào)的熱繼電器jr1系列熱電器適用于交流50hz60hz額定電壓至660v額定電流02至65a的電路中供交流電動(dòng)機(jī)的過載與斷相保護(hù)之用 4 接觸器的選用接觸器用于帶有負(fù)載主電路的自動(dòng)接通或切斷分直流交流兩類 選擇接觸器主要考慮以下技術(shù)數(shù)據(jù)1 電源種類交流或直

43、流2 主觸點(diǎn)額定電壓額定電路3 輔助觸點(diǎn)的種類數(shù)量及觸點(diǎn)額定電流4 電磁線圈的電源種類頻率繼而額定電壓5 額定操作頻率 次h 即允許的每小時(shí)接通的最多次數(shù)接觸器線圈電壓一般從安全角度考慮可以選低一些但當(dāng)控制線路簡(jiǎn)單所用電器不多為了節(jié)省變壓器可選380v220v電動(dòng)機(jī)有籠型和繞線型電動(dòng)機(jī)其使用類別分別為ac2ac3和ac4因此對(duì)不同型式和使用類別的電動(dòng)機(jī)用選用不同結(jié)構(gòu)的接觸器如水泵風(fēng)機(jī)等需要選用直動(dòng)式交流接觸器本系統(tǒng)中采用cj10-20直動(dòng)式交流接觸器 5 控制變壓器的選用當(dāng)控制線路所用的電器較多線路較為復(fù)雜時(shí)一般需采用變壓器降壓的控制電源提高線路的安全可靠性控制變壓器主要根據(jù)所需變壓器的容量及

44、一次側(cè)二次側(cè)來選擇控制變壓器可根據(jù)以下兩種情況確定其容量根據(jù)控制線路最大工作負(fù)載所需的功率計(jì)算一般根據(jù)下列公式計(jì)算pt kt px c 3-6 式中pt所需變壓器容量 va kt變壓器容量?jī)?chǔ)備系數(shù)kt 11125 px c 控制線路最大負(fù)載時(shí)工作的電器所需的總功率 va 顯然對(duì)于交流電器 交流接觸器交流中間繼電器及交流電磁鐵等 px c 應(yīng)取吸特功率值變壓器的容量應(yīng)滿足已吸合的電器在又起動(dòng)吸合另一些電器時(shí)仍能吸合課依據(jù)下面公式計(jì)算p t 06px c15pst式中pst 同時(shí)起動(dòng)的電器總吸特功率 va 關(guān)于式中系數(shù)變壓器二次側(cè)電壓由于電磁電器啟動(dòng)時(shí)負(fù)載電流的增加要下降但一般在下降額定值的20時(shí)

45、所有吸合電器不致釋放系數(shù)06就是從這一點(diǎn)而考慮的式中第二項(xiàng)系數(shù)15為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)它考慮到各種電器的起動(dòng)功率換算到吸特功率以及電磁電器在保證起動(dòng)吸合的條件下變壓器的容量只是該器件起動(dòng)功率的一部分等因素本系統(tǒng)中采用bk-150控制變壓器 在系統(tǒng)運(yùn)行過程中 如果實(shí)際供水壓力pf 低于設(shè)定壓力ps 控制系統(tǒng)將得到正的壓力差 p 這個(gè)差值經(jīng)過計(jì)算和轉(zhuǎn)換 計(jì)算出變頻器輸出頻率的增加值 該值就是為了減小實(shí)際供水壓力與設(shè)定壓力的差值 將這個(gè)增量和變頻器當(dāng)前的輸出值相加 得出的值即為變頻器當(dāng)前應(yīng)該輸出的頻率該頻率使水泵機(jī)組轉(zhuǎn)速增大 從而使實(shí)際供水壓力提高 在運(yùn)行過程中該過程將被重復(fù) 直到實(shí)際供水壓力和設(shè)定壓力相等為

46、止如果運(yùn)行過程中實(shí)際供水壓力高于設(shè)定壓力 情況剛好相反 變頻器的輸出頻率將會(huì)降低 水泵機(jī)組的轉(zhuǎn)速減小 實(shí)際供水壓力因此而減少同樣 最后調(diào)節(jié)的結(jié)果是實(shí)際供水壓力和設(shè)定壓力相等12整個(gè)變頻恒壓供水控制系統(tǒng)要根據(jù)檢測(cè)到的輸入信號(hào)的狀態(tài)按照系統(tǒng)的控制流程通過變頻調(diào)速器和執(zhí)行元件對(duì)水泵組進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)恒壓供水目的如圖2所示其控制流程如下12 系統(tǒng)上電 按照接受到有效的自控系統(tǒng)啟動(dòng)信號(hào)后 首先啟動(dòng)變頻器拖動(dòng)1水泵 打開供水電動(dòng)閥門 通過恒壓控制器 根據(jù)管網(wǎng)實(shí)際壓力和設(shè)定壓力的誤差調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率 控制1 水泵的轉(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1水泵工作在調(diào)

47、速運(yùn)行狀態(tài) 當(dāng)用水量增加水壓減小時(shí) 通過壓力閉環(huán)和恒壓控制器 增加水泵的轉(zhuǎn)速到另一個(gè)新的穩(wěn)定值 反之 當(dāng)用水量減少水壓增加時(shí) 通過壓力閉環(huán)和恒壓控制器 減小水泵的轉(zhuǎn)速到另一個(gè)新的穩(wěn)定值 當(dāng)1泵或ddf1電動(dòng)閥故障時(shí) plc 給上位機(jī)報(bào)警信號(hào) 值班調(diào)度將啟動(dòng)備用的2 泵和ddf2電動(dòng)閥 同樣通過壓力閉環(huán)和恒壓控制器控制水泵的轉(zhuǎn)速將供水壓力控制在設(shè)定值 當(dāng)水池水量下降由液位計(jì)檢測(cè)到設(shè)定的低水位時(shí) plc 系統(tǒng)將補(bǔ)水電動(dòng)閥門打開 給蓄水池補(bǔ)水 當(dāng)水位到設(shè)定的高水位時(shí)plc 控制系統(tǒng)自動(dòng)將關(guān)閉補(bǔ)水電動(dòng)閥圖42 變頻恒壓供水控制流程42 pid調(diào)節(jié)com pid控制的原理和特點(diǎn)在工程實(shí)際中應(yīng)用最為廣泛的

48、調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例積分微分控制簡(jiǎn)稱pid控制又稱pid調(diào)節(jié)pid控制器問世至今已有近70年歷史它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單穩(wěn)定性好工作可靠調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來確定 這時(shí)應(yīng)用pid控制技術(shù)最為方便即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象，或不能通過有效的測(cè)量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)最適合用pid控制技術(shù)pid控制實(shí)際中也有pi和pd控制pid控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差利用比例積分微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的階躍響應(yīng)是指將一個(gè)階躍輸入加到系統(tǒng)上時(shí)系統(tǒng)的輸出穩(wěn)態(tài)誤差是指系統(tǒng)的響

49、應(yīng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后系統(tǒng)的期望輸出與實(shí)際輸出之差控制系統(tǒng)的性能可以用穩(wěn)準(zhǔn)快三個(gè)字來描述穩(wěn)是指系統(tǒng)的穩(wěn)定性一個(gè)系統(tǒng)要能正常工作首先必須是穩(wěn)定的從階躍響應(yīng)上看應(yīng)該是收斂的準(zhǔn)是指控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性控制精度通常用穩(wěn)態(tài)誤差來描述它表示系統(tǒng)輸出穩(wěn)態(tài)值與期望值之差快是指控制系統(tǒng)響應(yīng)的快速性通常用上升時(shí)間來定量描述 1比例p控制 比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差 2積分i控制 在積分控制中控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡(jiǎn)稱有差系統(tǒng)為了消除穩(wěn)態(tài)誤差在控制器中必須

50、引入積分項(xiàng)積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分隨著時(shí)間的增加積分項(xiàng)會(huì)增大這樣即便誤差很小積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小直到等于零因此比例積分pi控制器可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差 3微分d控制 在微分控制中控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分即誤差的變化率成正比關(guān)系 自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)其原因是由于存在有較大慣性組件環(huán)節(jié)或有滯后組件具有抑制誤差的作用其變化總是落后于誤差的變化解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化超前即在誤差接近零時(shí)抑制誤差的作用就應(yīng)該是零這就是說在控制器中僅引入 比例項(xiàng)往往是不夠的比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值

51、而目前需要增加的是微分項(xiàng)它能預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì)這樣具有比例微分的控制器就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零甚至為負(fù)值從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)所以對(duì)有較大慣性或滯后的被控對(duì)象比例微分pd控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動(dòng)態(tài)特性 22 pid控制器的參數(shù)整定控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容pid控制器的參數(shù)整定根據(jù)控過程的特性確定pid控制器的比例系數(shù)積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小pid控制器參數(shù)整定的方法很多概括起來有兩大類一是理論計(jì)算整定法它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型經(jīng)過理論計(jì)算確定控制器參數(shù)這種方法所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以直接用還必須通過工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改二是工程整定方法它主要依賴工程經(jīng)驗(yàn)直接在控制系統(tǒng)的

52、試驗(yàn)中進(jìn)行且方法簡(jiǎn)單易于掌握在工程實(shí)際中被廣泛采用pid控制器參數(shù)的工程整定方法主要有臨界比例法反應(yīng)曲線法和衰減法三種方法各有其特點(diǎn)其共同點(diǎn)都是通過試驗(yàn)然后按照工程經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行整定但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)都需要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行最后調(diào)整與完善現(xiàn)在一般采用的是臨界比例法利用該方法進(jìn)行 pid控制器參數(shù)的整定步驟如下1首先預(yù)選擇一個(gè)足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作 2僅加入比例控制環(huán)節(jié)直到系統(tǒng)對(duì)輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩記下這時(shí)的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期 3在一定的控制度下通過公式計(jì)算得到pid控制器的參數(shù) 比例積分微分調(diào)節(jié)器的簡(jiǎn)稱利用比例微分環(huán)節(jié)的領(lǐng)前作用來對(duì)消調(diào)節(jié)對(duì)象中的大

53、慣性提高精度加快動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度plc常見的輸入設(shè)備有按鈕開關(guān)各種傳感器等輸出設(shè)備有繼電器接觸器電磁閥等根據(jù)示意圖和控制要求地址分配如變量類型序號(hào)變量地址變量描述模擬量輸入12d120pid參數(shù)單元3d160測(cè)得的實(shí)際壓力值4d170測(cè)得溫度平均值5d180測(cè)得當(dāng)前濕度平均值模擬量輸出12d102電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制3d150pid調(diào)節(jié)輸出控制表4-3 plc輸入點(diǎn)的分配輸入點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)器件與接線端子功能注釋x0按鈕sb2自動(dòng)模式運(yùn)行x1按鈕sb3手動(dòng)模式運(yùn)行x2水池水位上限信號(hào)水池水位達(dá)到上限x3水池水位下限信號(hào)水池水位達(dá)到下限x4濕度上限信號(hào)濕度達(dá)到上限x5濕度下限信號(hào)濕度達(dá)到下限x6溫度上限信號(hào)溫度達(dá)到

54、上限x7溫度下限信號(hào)溫度達(dá)到下限x10下雨信號(hào)檢測(cè)到下雨x11fr1常開觸點(diǎn)補(bǔ)水泵電機(jī)過載信號(hào)x12fr2常開觸點(diǎn)1泵電機(jī)過載信號(hào)x13fr3常開觸點(diǎn)2泵電機(jī)過載信號(hào)x14fr4常開觸點(diǎn)直流保護(hù)信號(hào)x151電機(jī)變頻運(yùn)行故障信號(hào)1電機(jī)變頻運(yùn)行故障信號(hào)x162電機(jī)變頻運(yùn)行故障信號(hào)2電機(jī)變頻運(yùn)行故障信號(hào)x17消音按鈕sb4消除報(bào)警鈴聲x20灌區(qū)電磁閥打開按鈕sb5打開灌區(qū)電磁閥x21灌區(qū)電磁閥關(guān)閉按鈕sb6關(guān)閉灌區(qū)電磁閥x22水池注水按鈕sb7手動(dòng)向水池注水x23啟動(dòng)1泵電動(dòng)機(jī)按鈕sb8手動(dòng)啟動(dòng)1泵運(yùn)行x24急停按鈕sb9緊急關(guān)閉運(yùn)行著的系統(tǒng)表4-4 plc輸出點(diǎn)的分配 輸出點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)器件與接線端子功能

55、注釋y0km1線圈補(bǔ)水泵運(yùn)行控制y1km2線圈1泵工頻運(yùn)行控制y2km3線圈1泵變頻運(yùn)行控制y3km4線圈2泵工頻運(yùn)行控制y4km5線圈2泵變頻運(yùn)行控制y5ka1線圈1泵電動(dòng)閥控制信號(hào)y6ka2線圈2泵電動(dòng)閥控制信號(hào)y7ka3線圈灌區(qū)電磁閥控制信號(hào)y10hl1指示燈電源接通指示燈y11hl2指示燈手動(dòng)運(yùn)行指示燈y12hl3指示燈自動(dòng)運(yùn)行指示燈y13hl4指示燈發(fā)生錯(cuò)誤指示燈y14ha1報(bào)警器濕度超過上限報(bào)警指示y15ha2報(bào)警器溫度超限報(bào)警指示y16ha3報(bào)警器下雨報(bào)警指示y17hl5指示燈變頻器故障指示y20接變頻器正轉(zhuǎn)啟動(dòng)端子啟動(dòng)變頻器com設(shè)計(jì)梯形圖語言作為一種標(biāo)準(zhǔn)plc編程語言在編制時(shí)

56、必須遵循一定的規(guī)則具體如下 1 梯形圖每一行指令都在母線右邊開始畫起程序應(yīng)按自上而下從左至右的順序編制 2 觸點(diǎn)應(yīng)在水平線上不能在垂直分支上線圈不能直接與左母線相連如果需要可以通過一個(gè)沒有使用元件的常閉觸點(diǎn)或特殊輔助繼電器m8000來連接 3 不包含觸點(diǎn)的分支應(yīng)放在垂直方向不可放在水平位置以便于識(shí)別觸點(diǎn)的組合和對(duì)輸出線圈的控制路徑 4 適當(dāng)安排編程順序以減少程序步數(shù)在有幾個(gè)串聯(lián)回路相并聯(lián)時(shí)應(yīng)將觸點(diǎn)最多的那個(gè)串聯(lián)回路放在梯形圖的最上面而在有幾個(gè)并聯(lián)回路相串聯(lián)時(shí)應(yīng)將觸點(diǎn)最多的并聯(lián)回路靠近母線 5 不能將觸點(diǎn)畫在輸出線圈的右邊線圈僅能畫在同一行所有觸點(diǎn)的最右邊 6 不能編程的電路應(yīng)進(jìn)行等效變換后再編程由于設(shè)計(jì)中的io點(diǎn)較多關(guān)系比較復(fù)雜所以設(shè)計(jì)時(shí)沒有用起保停的設(shè)計(jì)方法而采用了經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法這樣使程序更加簡(jiǎn)潔易懂圖4-1 主程序圖4-1是主程序m1常開觸