基于PLC的給水泵組變頻恒壓控制程序設(shè)計(jì)

1、基于plc的給水泵組變頻恒壓控制程序設(shè)計(jì)溫筱茜電子郵箱：wenxq168博客：wenxq168二九年八月基于plc的給水泵組變頻恒壓控制程序設(shè)計(jì)-使用變頻器的pid功能、由plc控制水泵切換摘 要隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，高層建筑比例的不斷增加，人們對(duì)給水質(zhì)量和給水系統(tǒng)可靠性的要求在不斷提高，由于能源緊缺，如何利用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)、控制技術(shù)，設(shè)計(jì)出高性能、高節(jié)能、能適應(yīng)不同領(lǐng)域的恒壓給水系統(tǒng)成為必然趨勢(shì)。本文根據(jù)管網(wǎng)和水泵的運(yùn)行特性曲線，闡明了二次加壓給水系統(tǒng)的變頻調(diào)速節(jié)能原理，接著分析了變頻恒壓給水的原理及系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，提出基于plc的多種不同的控制方案：控制系統(tǒng)有使用自帶pid功能的變頻器

2、及plc構(gòu)成的最簡(jiǎn)系統(tǒng)，和使用帶模擬量輸入輸出的plc加上不帶pid的變頻器構(gòu)成的系統(tǒng)。應(yīng)用范圍包含常規(guī)多泵變頻恒壓給水系統(tǒng)，無(wú)負(fù)壓變頻恒壓給水系統(tǒng)，以及高穩(wěn)定度的多泵變頻恒壓系統(tǒng)。并詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的構(gòu)成及相應(yīng)的plc程序設(shè)計(jì)。本文研究常規(guī)多泵變頻恒壓給水系統(tǒng)：使用變頻器的pid功能、由plc控制水泵切換。無(wú)負(fù)壓變頻恒壓給水系統(tǒng)，以及高穩(wěn)定度的多泵變頻器恒壓系統(tǒng)將另文介紹。關(guān)鍵詞：plc；恒壓給水；pid控制； 第一章 緒 論隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，水對(duì)人民生活與工業(yè)生產(chǎn)的影響日益加強(qiáng)，人民對(duì)給水的質(zhì)量和給水系統(tǒng)可靠性的要求不斷提高，其水質(zhì)、水壓、流量的監(jiān)測(cè)與控制，直接影響給水系統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量、

3、服務(wù)質(zhì)量和工作效率。把先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)、控制技術(shù)、通訊及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等應(yīng)用到給水領(lǐng)域，成為對(duì)給水系統(tǒng)的新要求。1.1 項(xiàng)目的背景及現(xiàn)狀分析1-4水是生產(chǎn)生活中不可缺少的重要組成部分，城市的生活生產(chǎn)用水主要由自來(lái)水公司的市政管網(wǎng)提供。然而自來(lái)水的給水壓力通常只能達(dá)到0.35mpa,一般只能達(dá)到78層樓。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市內(nèi)的次高層和高層建筑的比例不斷增加。自來(lái)水的給水壓力已無(wú)法滿足次高層和高層建筑的生活消防給水的要求，只能依靠二次加壓給水設(shè)備進(jìn)行加壓。當(dāng)前的二次加壓生活給水設(shè)備的給水方式主要有高位水塔、水箱給水、增壓給水，其中增壓給水又包括氣壓給水和變頻恒壓給水。高位水塔和高位水箱給水由水箱、

4、水塔直接向用戶給水，即為重力給水。給水壓力比較穩(wěn)定，但它需要由位置高度所形成的壓力進(jìn)行給水，為此需要建造水塔或?qū)⑺渲糜诮ㄖ镯攲拥淖罡唿c(diǎn)。即使如此，還常常不能滿足最不利給水點(diǎn)的給水要求，同時(shí)由于其存儲(chǔ)的水量比較大，在屋頂形成很大的負(fù)重，增加了結(jié)構(gòu)的承重和占用樓宇的建筑面積，也妨礙美觀，且投資大、增加建筑周期長(zhǎng)，還存在二次污染問(wèn)題。氣壓給水系統(tǒng)僅在地下室或某些空余之處設(shè)置水泵機(jī)組和氣壓儲(chǔ)水罐設(shè)備，采用氣壓增壓給水來(lái)滿足給水要求，即以氣壓罐代替水塔或高位水箱，利用密閉壓力水罐內(nèi)空氣的壓力將水加壓到管網(wǎng)中去，其優(yōu)點(diǎn)是不必設(shè)高位水箱。但壓力采用上下限控制，壓力變化較大，耗費(fèi)動(dòng)力較多，運(yùn)行效率低，不節(jié)

5、能，橡膠隔膜氣壓水罐的維護(hù)費(fèi)用較高。近年來(lái)隨著電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的成熟、普及和應(yīng)用，其產(chǎn)品己用來(lái)更新改造傳統(tǒng)給水系統(tǒng)，使我國(guó)的給水行業(yè)技術(shù)的裝備水平經(jīng)歷了一次飛躍。變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了水泵電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，根據(jù)水泵出口的壓力情況自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而保持水壓恒定，以滿足人們對(duì)給水系統(tǒng)的高要求。恒壓給水系統(tǒng)與傳統(tǒng)的水塔、高位水箱或氣壓給水系統(tǒng)相比，無(wú)論是投資的規(guī)模，運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，可靠性，穩(wěn)定性和自動(dòng)化程度等方面都優(yōu)于水塔給水系統(tǒng)和水箱給水系統(tǒng)，而且還有顯著的節(jié)能效果。1.2 二次加壓給水系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)為了滿足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)恒壓生活給水的相關(guān)要求，二次加壓給水系統(tǒng)的類型除了由高位水箱給水或氣壓給

6、水發(fā)展到變頻恒壓給水以外，還從帶儲(chǔ)水箱的變頻恒壓給水泵組加壓系統(tǒng)發(fā)展到無(wú)負(fù)壓變頻變頻恒壓給水系統(tǒng)。在技術(shù)上還從普通的繼電器開關(guān)量控制發(fā)展到電腦全自動(dòng)程序控制，從本地控制發(fā)展到遠(yuǎn)程、超程監(jiān)控。控制系統(tǒng)的核心通常有單片機(jī)或plc加變頻器構(gòu)成。用于給水控制單片機(jī)由于無(wú)法達(dá)到足夠的批量，因而其可靠性、工作穩(wěn)定性、壽命的持久性均比不上plc；單片機(jī)控制程序固定，無(wú)法更新；一旦生產(chǎn)廠服務(wù)跟不上，設(shè)備出故障用戶就無(wú)法維修和更換。因而使用plc構(gòu)成的控制系統(tǒng)更受用戶的歡迎。目前市面占主流地位的變頻器均增設(shè)了pid控制功能，采用該類變頻器加上一只小型plc，就可以構(gòu)成一套最簡(jiǎn)的變頻恒壓給水控制核心。其構(gòu)成成本較

7、低，使用較廣。但功能無(wú)法擴(kuò)展?？刂坪诵牟捎脦M量輸出輸入的高性能plc與常規(guī)變頻器構(gòu)成的系統(tǒng)，變頻恒壓的pid控制由plc實(shí)現(xiàn)，可擴(kuò)展液晶顯示單元將運(yùn)行數(shù)據(jù)傳送到液晶顯示屏上顯示，或通過(guò)顯示屏方便的修改控制參數(shù)。還可以擴(kuò)展遠(yuǎn)程通訊模塊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程和超遠(yuǎn)程控制。1.3 項(xiàng)目研究的主要內(nèi)容1.3.2 項(xiàng)目研究的主要內(nèi)容通過(guò)對(duì)現(xiàn)有給水系統(tǒng)的調(diào)研和分析，確定以工作可靠、性能穩(wěn)定、價(jià)格合理等特點(diǎn)的西門子s7系列單片機(jī)和西門子變頻器構(gòu)成的控制核心來(lái)設(shè)計(jì)變頻恒壓給水系統(tǒng)，確定控制要求，設(shè)計(jì)控制軟件，并在工程項(xiàng)目實(shí)踐中考驗(yàn)與使用，保證整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行可靠，安全節(jié)能，獲得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。具體的研究?jī)?nèi)容主要包

8、括以下幾個(gè)方面：1、分析給水系統(tǒng)特性和原理，分析和論證變頻調(diào)速方式在恒壓給水系統(tǒng)中的節(jié)能原理和效果。通過(guò)對(duì)比異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法后,給水系統(tǒng)中采用的變頻調(diào)速節(jié)能效果顯著。最后列舉變頻調(diào)速恒壓給水系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。2、本文就最簡(jiǎn)的給水泵組控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的敘述，包括硬件電路設(shè)計(jì)，控制軟件的總體方案及程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及相關(guān)的控制程序?qū)嶋H。闡述設(shè)備的調(diào)試及變頻器參數(shù)設(shè)定。最后還提出了保障系統(tǒng)可靠性的一些措施。1.4 小結(jié)本章首先介紹了論文的選題背景、意義及課題來(lái)源，在對(duì)現(xiàn)有給水系統(tǒng)存在問(wèn)題調(diào)研的基礎(chǔ)上，確定了以實(shí)現(xiàn)節(jié)能、自動(dòng)、可靠、穩(wěn)定給水的變頻恒壓給水及其遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。提出了設(shè)計(jì)需要

9、解決的主要技術(shù)問(wèn)題和本文的主要研究?jī)?nèi)容。第二章 變頻恒壓給水系統(tǒng)的特性及原理變頻調(diào)速恒壓給水系統(tǒng)主要由水泵、電動(dòng)機(jī)、管道和閥門等構(gòu)成，通常由鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)水泵旋轉(zhuǎn)來(lái)給水。在同一路給水系統(tǒng)中，設(shè)置多臺(tái)常用泵，給水量大時(shí)多臺(tái)泵全開，給水量小時(shí)開一臺(tái)或兩臺(tái)。這章主要分析給水系統(tǒng)的一些基本概念和特性。2.1 給水系統(tǒng)基本特性給水系統(tǒng)的參數(shù)表明了給水的性能。但各參數(shù)之間不是靜止孤立的，相互間存在一定的內(nèi)在聯(lián)系和變化規(guī)律。這種聯(lián)系和變化規(guī)律可用給水系統(tǒng)的特性曲線3直觀地反映，主要有揚(yáng)程特性曲線和管阻特性曲線。見圖2-1。水系統(tǒng)的基本特性和工作點(diǎn)揚(yáng)程特性是以給水系統(tǒng)管路中的閥門開度不變?yōu)榍疤?，表明水?/p>

10、在某一轉(zhuǎn)速下?lián)P程與流量q之間的關(guān)系曲線f（q） 78。由圖2-1可以看出，流量q越大，揚(yáng)程h越小。由于在閥門開度和水泵轉(zhuǎn)速都不變的情況下，流量的大小主要取決于用戶的用水情況，因此，揚(yáng)程特性所反映的是揚(yáng)程h與用水流量qv之間的關(guān)系。而管阻特性是以水泵的轉(zhuǎn)速不變?yōu)榍疤?，表明閥門在某一開度下，揚(yáng)程h與流量q之間的關(guān)系h=f(qv)。管阻特性反映了水泵的能量用來(lái)克服泵系統(tǒng)的水位及壓力差、液體在管道中流動(dòng)阻力的變化規(guī)律。由圖可知，在同一閥門開度下，揚(yáng)程h越大，流量q也越大。由于閥門開度的改變，實(shí)際上是改變了在某一揚(yáng)程下，給水系統(tǒng)向用戶的給水能力。因此，管阻特性所反映的是揚(yáng)程與給水流量qg之間的關(guān)系h=f

11、(qg)。揚(yáng)程特性曲線和管阻特性曲線的交點(diǎn)，稱為給水系統(tǒng)的工作點(diǎn)，如圖2-1中a點(diǎn)。在這一點(diǎn)，用戶的用水流量qv和給水系統(tǒng)的給水流量qg處于平衡狀態(tài)，給水系統(tǒng)既滿足了揚(yáng)程特性，也符合了管阻特性，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。圖2-1 給水系統(tǒng)的基本特性fig 2-1 the basic characteristics of feed-water system2.2 給水系統(tǒng)恒壓實(shí)現(xiàn)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)給水系統(tǒng)的控制就是為了滿足用戶對(duì)流量的需求。所以，流量是給水系統(tǒng)的基本控制對(duì)象。而流量的大小又取決于揚(yáng)程，而揚(yáng)程難以進(jìn)行具體測(cè)量和控制?？紤]到動(dòng)態(tài)情況下，管道中水壓的大小是揚(yáng)程大小的反映，而揚(yáng)程與給水能力(由流量qg表示)

12、和用水需求(由用水流量qg表示)之間的平衡情況有關(guān)。若：給水能力qg用水需求qv，則壓力p上升;若：給水能力qg用水需求qv，則壓力p下降;若：給水能力qg用水需求qv，則壓力p不變。由此可見，流體壓力p的變化反映了給水能力qg與用水需求qv之間的矛盾。從而，選擇壓力控制來(lái)調(diào)節(jié)管道流量大小。這說(shuō)明，通過(guò)恒壓給水就能保證給水能力和用水流量處于平衡狀態(tài)，恰到好處地滿足了用戶所需的用水流量。將來(lái)用戶需求發(fā)生變化時(shí)，需要對(duì)給水系統(tǒng)做出調(diào)節(jié)，以適應(yīng)流量的變化。這種調(diào)節(jié)就是以壓力恒定為前提來(lái)實(shí)現(xiàn)的。常用的調(diào)節(jié)方式有閥門控制法和轉(zhuǎn)速控制法兩種。1、閥門控制法轉(zhuǎn)速保持不變，通過(guò)調(diào)節(jié)閥門的開度大小來(lái)調(diào)節(jié)流量。實(shí)

13、質(zhì)是水泵本身的給水能力不變，而通過(guò)改變水路中的阻力大小來(lái)強(qiáng)行改變流量大小，以適應(yīng)用戶對(duì)流量的需求。這時(shí)的管阻特性將隨閥門開度的改變而改變，但揚(yáng)程特性則不變。2、轉(zhuǎn)速控制法閥門開度保持不變，通過(guò)改變水泵的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)流量。實(shí)質(zhì)是通過(guò)改變水泵的給水能力來(lái)適應(yīng)用戶對(duì)流量的需求。當(dāng)水泵的轉(zhuǎn)速改變時(shí)，揚(yáng)程特性將隨之改變，而管阻特性則不變。2.3 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的方法及其原理通過(guò)轉(zhuǎn)速控制法實(shí)現(xiàn)恒壓給水，需要調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速。水泵通過(guò)聯(lián)軸器由三相異步電動(dòng)機(jī)來(lái)拖動(dòng)，因此水泵轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，實(shí)質(zhì)就是異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)910。異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差率定義為： （2.1）異步電機(jī)的同步速度為： （2.2）異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速為： （2

14、.3）其中：s為轉(zhuǎn)速差；n1為異步電機(jī)的理想空載轉(zhuǎn)速，r/min；n為異步電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，r/min；f是異步電機(jī)的定子電源頻率；p為異步電機(jī)的極對(duì)數(shù)?？芍{(diào)速方法有：變極調(diào)速、變轉(zhuǎn)差調(diào)速和變頻調(diào)速。2.3.1變極調(diào)速在電源頻率一定的情況下，改變電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變。磁極對(duì)數(shù)的改變通過(guò)改變電機(jī)定子繞組的接線方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種調(diào)速方式只適用于專門的變極電機(jī)，而且是有極調(diào)速，級(jí)差大，不適用于給水系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速的連續(xù)調(diào)節(jié)。2.3.2變轉(zhuǎn)差調(diào)速通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變。三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子銅損耗為9： （2.4）該損耗和電機(jī)的轉(zhuǎn)差率成正比，又稱為轉(zhuǎn)差功率，以電阻發(fā)熱方式消耗。電

15、動(dòng)機(jī)工作在額定狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)差率很小，相應(yīng)的轉(zhuǎn)子銅損耗小，電機(jī)效率高。但在給水系統(tǒng)中由轉(zhuǎn)速控制法實(shí)現(xiàn)恒壓給水時(shí)，為適應(yīng)流量的變化，電機(jī)一般難以工作于額定狀態(tài)，其轉(zhuǎn)速值往往遠(yuǎn)低于額定轉(zhuǎn)速，此時(shí)的轉(zhuǎn)差率增大，轉(zhuǎn)差功率增大，電機(jī)運(yùn)行效率降低。雖然變轉(zhuǎn)差調(diào)速中的串級(jí)調(diào)速法能將增加部份的轉(zhuǎn)差功率通過(guò)整流、逆變裝置回饋給電網(wǎng)，但其功率因數(shù)較低，低速時(shí)過(guò)載能力低，還需一臺(tái)與電動(dòng)機(jī)相匹配的變壓器，成本高，且增加了中間環(huán)節(jié)的電能損耗。因此變轉(zhuǎn)差調(diào)速方法不適用于恒壓給水系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)速控制法。2.3.3變頻調(diào)速11 - 13 從公式(2.3)可知，當(dāng)極對(duì)數(shù)p不變時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與定子電源頻率f成正比，因此連續(xù)調(diào)節(jié)異步電

16、機(jī)供電電源的頻率，就可以連續(xù)平滑地調(diào)節(jié)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。這種調(diào)速方式需要專用的變頻裝置，即變頻器。最常用的變頻器采取的是變壓變頻方式的，簡(jiǎn)稱為vvvf (variable voltage variable frequency)。在改變輸出頻率的同時(shí)也改變輸出電壓，以保證電機(jī)磁通基本不變，其關(guān)系為：u1/f1=常數(shù)式中：u1為變頻器輸出電壓；f1為變頻器輸出頻率。變頻調(diào)速方式時(shí)，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性表達(dá)式9： （2.5）式中：m1為電機(jī)相數(shù)；r1為定子電阻；x1為定子漏電抗；x2為轉(zhuǎn)子漏電抗折算值。頻率f從額定值fn往下調(diào)時(shí)，電機(jī)機(jī)械特性的變化情況，如圖2-2所示。圖中fnf1f

17、2f3f3f4。圖2-2 變頻調(diào)速機(jī)械特性9fig 2-2 the mechanical characteristics of frequency control2.4 水泵調(diào)速運(yùn)行節(jié)能原理在給水系統(tǒng)中，通常以流量為控制目的，常用的控制方法為閥門控制法和轉(zhuǎn)速控制法。閥門控制法是通過(guò)調(diào)節(jié)閥門開度來(lái)調(diào)節(jié)流量，水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速保持不變。其實(shí)質(zhì)是通過(guò)改變水路中的阻力大小來(lái)改變流量，因此，管阻將隨著閥門開度的改變而改變，但其揚(yáng)程特性不變。由于實(shí)際用水中，需水量是變化的，若閥門的開度在一段時(shí)間內(nèi)保持不變，必然要造成超壓或欠壓現(xiàn)象的出現(xiàn)。轉(zhuǎn)速控制法是通過(guò)改變水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)流量，而閥門開度保持不變，是通過(guò)改

18、變水的動(dòng)能改變流量14。因此，揚(yáng)程特性將隨水泵轉(zhuǎn)速的改變而改變，但管阻的特性不變。變頻調(diào)速給水方式屬于轉(zhuǎn)速控制。其工作原理7是根據(jù)用戶用水量的變化自動(dòng)地調(diào)整水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使管網(wǎng)壓力始終保持恒定，當(dāng)用水量增大時(shí)電機(jī)加速，用水量減小時(shí)電機(jī)減速15-17。圖2-3 管網(wǎng)及水泵的運(yùn)行特征曲線fig 2-3 the operating characteristic curve of pipe network and pump用閥門控制時(shí)，若給水量高峰期水泵工作在e點(diǎn)，流量為q1，揚(yáng)程為h0，當(dāng)給水量從q1減小到q2時(shí)，必須關(guān)小閥門，這時(shí)閥門的摩擦阻力變大，阻力曲線從3移到1，揚(yáng)程特性曲線不變。而揚(yáng)程則

19、從h0上升到h!，運(yùn)行的工況點(diǎn)從e點(diǎn)移到f點(diǎn)，此時(shí)水泵輸出功率用圖形表示為(,q1 ,f ,h1)圍成矩形部分，其值為: （2.6）用調(diào)速控制時(shí)，若采用恒壓(h0)、變速泵(n2)給水，管阻特性曲線為2，揚(yáng)程特性變?yōu)榍€n2，工作點(diǎn)從e點(diǎn)移到d點(diǎn)。此時(shí)水泵輸出功率用圖形表示為(,q2 ,d ,h0)圍成的矩形面積，其值為： （2.7）可見，改用調(diào)速控制，節(jié)能量為(h0,d ,f ,h1)圍成的矩形面積，其值為： （2.8）所以，當(dāng)用閥門控制流量時(shí)，有功率被浪費(fèi)掉。并且隨著閥門的不斷關(guān)小，閥門的摩擦阻力不斷變大，管阻特性曲線上移，運(yùn)行工況點(diǎn)也隨之上移，于是增大，而被浪費(fèi)的功率要隨之增加。根據(jù)水泵

20、變速運(yùn)行的相似定律，變速前后流量q、揚(yáng)程h、功率p與轉(zhuǎn)速n之間關(guān)系為： ； （2.9）式中，q1、h1、p1為變速前的流量、揚(yáng)程、功率，q2、h2、p2為變速后的流量、揚(yáng)程、功率。由公式(2.9)可以看出，功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，流量與轉(zhuǎn)速成正比，損耗功率與流量成正比，所以調(diào)速控制方式要比閥門控制方式給水功率要小得多，節(jié)能效果顯著。2.5 變頻恒壓給水系統(tǒng)特點(diǎn)變頻恒壓給水系統(tǒng)能適用生活水、工業(yè)用水以及消防等多種場(chǎng)合的給水，具有以下特點(diǎn)715：滯后性：給水系統(tǒng)的控制對(duì)象是用戶管網(wǎng)的水壓，它是一個(gè)過(guò)程控制量，同其他一些過(guò)程控制量(如：溫度、流量、濃度等)一樣，對(duì)控制作用的響應(yīng)具有滯后性。同時(shí)用于水

21、泵轉(zhuǎn)速控制的變頻器也存在一定的滯后效應(yīng)。非線性：用戶管網(wǎng)中因?yàn)橛泄茏琛⑺N等因素的影響，同時(shí)又由于水泵的一些固有特性，使水泵轉(zhuǎn)速的變化與管網(wǎng)壓力的變化不成正比，因此變頻調(diào)速恒壓給水系統(tǒng)是一個(gè)非線性系統(tǒng)。多變性：變頻調(diào)速恒壓給水系統(tǒng)要具有廣泛的通用性，面向各種各樣的給水系統(tǒng)，而不同的給水系統(tǒng)管網(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。時(shí)變性：在變頻調(diào)速恒壓給水系統(tǒng)中，由于有定量泵的加入控制，而定量泵的控制(包括定量泵的停止和運(yùn)行)是時(shí)時(shí)發(fā)生的，同時(shí)定量泵的運(yùn)行狀態(tài)直接影響給水系統(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)速恒壓給水系統(tǒng)的控制對(duì)

22、象是時(shí)變的。節(jié)能性：系統(tǒng)用變頻器進(jìn)行調(diào)速，用調(diào)節(jié)泵和固定泵的組合進(jìn)行恒壓給水，節(jié)能效果顯著。對(duì)每臺(tái)水泵均采用軟啟動(dòng)，啟動(dòng)電流可從0到電機(jī)額定電流，減少了啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊的同時(shí)減少了啟動(dòng)慣性對(duì)設(shè)備的大慣量的轉(zhuǎn)速?zèng)_擊，能延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。2.6 小結(jié)本章分析了給水系統(tǒng)的基本特性。根據(jù)揚(yáng)程特性曲線和管阻特性曲線可以看出用水流量和給水流流量處于平衡狀態(tài)時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)對(duì)比異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法后,給水系統(tǒng)中采用的變頻調(diào)速節(jié)能效果顯著。最后列舉變頻調(diào)速恒壓給水系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。第三章 變頻給水泵組及控制要求及控制系統(tǒng)3.1變頻給水泵組變頻給水泵組通常由24臺(tái)相同功率及類型相同的水泵并聯(lián)運(yùn)行，為維修

23、、安裝及減振需要，每臺(tái)泵的進(jìn)出水管上必須裝有閥門、止回閥、橡膠接頭等配件。由4臺(tái)水泵構(gòu)成的變頻泵組實(shí)例如 下圖： 圖3-1 變頻給水泵組1、 自來(lái)水進(jìn)水閥 2、液壓水位控制閥 3、浮球閥 4、儲(chǔ)水箱 5、閥門 6、橡膠接頭7、水泵 8、橡膠接頭 9、止回閥 10、閥門 11、出水總管3.2 泵組的控制要求對(duì)變頻給水泵組的控制要求是plc程序設(shè)計(jì)的依據(jù)，因此在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)及程序之前必須確定具體的控制要求。為節(jié)省控制成本，可采用一臺(tái)變頻器對(duì)4臺(tái)水泵進(jìn)行變頻控制。常規(guī)的變頻器均集成有pid閉環(huán)控制功能，如使用變頻器的pid功能，則plc就僅負(fù)責(zé)控制水泵的切換?？刂葡到y(tǒng)為閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過(guò)壓力傳感器對(duì)

24、用戶管網(wǎng)壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，并與設(shè)定壓力值比較，根據(jù)壓力偏差來(lái)控制變頻泵的速度及定量泵的啟、停，實(shí)現(xiàn)恒壓、變量的供水，以達(dá)到節(jié)能、恒壓的目的。其控制要求是：當(dāng)用戶管網(wǎng)壓力低于設(shè)定壓力時(shí)，控制器通過(guò)壓力傳感器檢測(cè)，輸出控制信號(hào)啟動(dòng)其中一臺(tái)水泵作變頻運(yùn)行，通過(guò)控制變頻泵使用戶管網(wǎng)壓力與設(shè)定壓力值相等。如用戶用水量較大，變頻器輸出頻率達(dá)到50hz , 變頻泵達(dá)到最高轉(zhuǎn)速，而用戶管網(wǎng)壓力仍然低于設(shè)定壓力，控制器將變頻泵切換成工頻運(yùn)行，待變頻器輸出頻率下降至最低值時(shí)再變頻軟啟動(dòng)另一臺(tái)水泵，由一臺(tái)工頻泵和一臺(tái)變量泵同時(shí)供水。經(jīng)過(guò)變量泵的切換調(diào)節(jié)，如管網(wǎng)壓力仍低于設(shè)定值，控制器則以同樣的方式將運(yùn)行頻率為50h

25、z的變頻泵切換成工頻運(yùn)行，而后繼續(xù)軟啟動(dòng)另外一臺(tái)水泵作變頻運(yùn)行，直至滿足用戶用水要求為止。 當(dāng)用戶用水量較少，變量泵轉(zhuǎn)速降到一定程度時(shí)，控制器自動(dòng)停止最先運(yùn)行的定量泵，并根據(jù)管網(wǎng)壓力調(diào)整變量泵轉(zhuǎn)速，使管網(wǎng)壓力始終保持恒定。這樣，每臺(tái)水泵的啟動(dòng)均經(jīng)變頻器控制，全部機(jī)組實(shí)現(xiàn)循環(huán)軟啟動(dòng)，即每臺(tái)泵的啟動(dòng)頻率都從設(shè)定的最低頻率開始逐漸上升。停機(jī)時(shí)遵循“先開的泵先停，先停的泵先開”的原則。各泵循環(huán)輪換工作，使水泵均衡運(yùn)行。設(shè)備還可以通過(guò)時(shí)控器控制水泵的強(qiáng)行切換。3.3控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：3.3.1系統(tǒng)主回路見圖3-2：圖3-2 變頻控制系統(tǒng)主回路圖中：ql：空氣開關(guān)；1km、3km、5km、7km:工頻交流接觸

26、器2km、4km、6km、8km：變頻交流接觸器3.3.2系統(tǒng)的plc的i/o接線圖見圖3-3：圖3-3 plc接線圖3.3.3 系統(tǒng)的二次控制回路見圖3-4：圖3-4二次控制回路3.3.4控制柜面板指示燈回路見圖3-5：圖3-5控制柜面板指示燈回路3.3.5可編程序控制器plc的輸出輸入信號(hào)說(shuō)明：控制系統(tǒng)的plc采用西門子s7-224產(chǎn)品。plc的輸入信號(hào)是：i0.0:缺水保護(hù)信號(hào)；i0.1變頻頻率下限；i0.2變頻頻率上限；i0.5 時(shí)控信號(hào)。plc的輸出信號(hào)是：q0.0: 1泵變頻運(yùn)行；q0.1：1泵工頻運(yùn)行；q0.2：2泵變頻運(yùn)行；q0.3：2泵工頻運(yùn)行；q0.4：3泵變頻運(yùn)行；q0.

27、5：3泵工頻運(yùn)行；q0.6：4泵變頻運(yùn)行；q0.7：4泵工頻運(yùn)行。3.3.6變頻器的控制回路說(shuō)明：變頻器采用西門子440（也可用430，但其過(guò)載能力較差，對(duì)輸入電壓的偏差要求較高）壓力傳感器接到變頻器的1#模擬輸入口。本設(shè)計(jì)使用的壓力傳感器為遠(yuǎn)傳壓力表，遠(yuǎn)傳壓力表要求的輸入單元不大于5v，因此必須串連一個(gè)500左右的電阻后連接到變頻器的+10v端子1。變頻器的18腳為頻率下限信號(hào)，與plc的i0.1相連，用于控制水泵的停機(jī)；變頻器的22腳為頻率上限信號(hào)，與plc的i0.2相連，用于控制變頻泵切換為工頻運(yùn)行，然后軟啟動(dòng)另一臺(tái)水泵。3.4 小結(jié) 本章確定變頻給水泵組及其控制功能要求，然后對(duì)控制系統(tǒng)

28、的一、二次控制電路包括變頻器及plc的控制電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)。第四章plc程序控制流程及相應(yīng)的梯型圖控制程序確定了系統(tǒng)控制電路、plc的輸出輸入端子、以及相應(yīng)的控制功能要求后，必須對(duì)plc程序控制流程加以確定。4.1變頻恒壓給水泵組的plc控制主程序由下列部分構(gòu)成：4.1.1 輸入信號(hào)處理：為了抗干擾，輸入信號(hào)必須通過(guò)定時(shí)器延時(shí)后才送到內(nèi)存對(duì)應(yīng)的影像寄存單元。主程序依據(jù)影像單元值對(duì)輸出進(jìn)行控制。普通輸入信號(hào)延時(shí)時(shí)間取300ms。其中：缺水信號(hào)i0.0延時(shí)300msm0.0給水壓力下限i0.3延時(shí)300msm0.3給水壓力上限i0.4延時(shí)300msm0.4頻率上限及頻率下限的延時(shí)時(shí)間可以使用plc面

29、板右端的電位器0進(jìn)行調(diào)整，延時(shí)時(shí)間調(diào)整范圍是0255100ms即025s.在西門子s7-224中電位器0的代號(hào)為smb28，先將smb28的值傳送到累加器ac1，然后以ac1的值作為延時(shí)時(shí)間，即：頻率下限i0.1延時(shí)ac1m0.1頻率上限i0.2延時(shí)ac1m0.2。4.1.2 頻率上限控制流程：頻率上限m0.1高電平時(shí)，表明變頻器達(dá)到50hz，應(yīng)將該變頻泵切換到工頻運(yùn)行，然后變頻器軟啟動(dòng)下一臺(tái)泵。具體控制流程為：頻率達(dá)到上限時(shí)， 如果1#泵變頻運(yùn)行，2#泵3#泵4#泵均停機(jī)，設(shè)1#泵工頻運(yùn)行，2#泵變頻運(yùn)行，3#泵、4#泵均停機(jī)。如果1#泵變頻運(yùn)行，2#泵3#泵停機(jī)，4#泵工頻運(yùn)行，設(shè)1#泵工

30、頻運(yùn)行，2#泵變頻運(yùn)行，3#泵停機(jī)，4#泵工頻運(yùn)行。如果1#泵變頻運(yùn)行，2#泵停機(jī)，3#泵4#泵工頻運(yùn)行，設(shè)1#泵工頻運(yùn)行，2#泵變頻運(yùn)行，3#泵、4#泵工頻運(yùn)行。如果2#泵變頻運(yùn)行，3#泵4#泵1#泵均停機(jī)，設(shè)2#泵工頻運(yùn)行，3#泵變頻運(yùn)行，4#泵、1#泵均停機(jī)。如果2#泵變頻運(yùn)行，3#4#泵停機(jī)，1#泵工頻運(yùn)行，設(shè)2#泵工頻運(yùn)行，3#泵變頻運(yùn)行，4#泵停機(jī)，1#泵工頻運(yùn)行。如果2#泵變頻運(yùn)行，3#泵停機(jī)，4#泵1#泵工頻運(yùn)行，設(shè)2#泵工頻運(yùn)行，3#泵變頻運(yùn)行，4#泵、1#泵工頻運(yùn)行。如果3#泵變頻運(yùn)行、4#泵1#泵2#泵均停機(jī)，設(shè)3#泵工頻運(yùn)行，4#泵變頻運(yùn)行。1#泵、2#泵均停機(jī)。如果3

31、#泵變頻運(yùn)行，4#泵1#泵停機(jī)，2#泵工頻運(yùn)行，設(shè)3#泵工頻運(yùn)行，4#泵變頻運(yùn)行，1#泵停機(jī)，2#泵工頻運(yùn)行。如果3#泵變頻運(yùn)行，4#泵停機(jī)，1#泵2#泵工頻運(yùn)行，設(shè)3#泵工頻運(yùn)行，4#泵變頻運(yùn)行，1#泵、2#泵工頻運(yùn)行。如果4#泵變頻運(yùn)行、1#泵2#泵3#泵均停機(jī)，設(shè)4#泵工頻運(yùn)行，1#泵變頻運(yùn)行，2#泵、3#泵均停機(jī)。如果4#泵變頻運(yùn)行，1#泵2#泵停機(jī)，3#泵工頻運(yùn)行，設(shè)4#泵工頻運(yùn)行，1#泵變頻運(yùn)行，2#泵停機(jī)，3#泵工頻運(yùn)行。如果4#泵變頻運(yùn)行，1#泵停機(jī)，2#泵3#泵工頻運(yùn)行，設(shè)4#泵工頻運(yùn)行，1#泵變頻運(yùn)行，2#泵、3#泵均工頻運(yùn)行。如果4#泵變頻，1#、2#、3#泵工頻，轉(zhuǎn)程序

32、結(jié)束如果3#泵變頻，1#、2#、4#泵工頻，轉(zhuǎn)程序結(jié)束如果2#泵變頻，1#泵、3#泵、4#泵工頻，轉(zhuǎn)程序結(jié)束如果1#泵變頻，2#泵、3#泵、4#泵工頻，轉(zhuǎn)程序結(jié)束4.1.3頻率下限控制流程：頻率下限m0.1低電平時(shí)，表明變頻器運(yùn)行頻率低于設(shè)定頻率下限，應(yīng)停止一臺(tái)工頻泵運(yùn)行：停泵時(shí)先開的泵先停。如果1#泵變頻運(yùn)行，2#泵3#泵停機(jī)，4#泵工頻運(yùn)行，則停止4#泵運(yùn)行。如果1#泵變頻運(yùn)行，2#泵停機(jī)，3#泵4#泵工頻運(yùn)行，則停止3#泵運(yùn)行。如果1#泵變頻運(yùn)行，2#泵、3#泵、4#泵工頻運(yùn)行，則停止2#泵運(yùn)行。如果2#泵變頻運(yùn)行，3#泵4#泵停機(jī)，1#泵工頻運(yùn)行，則停止1#泵運(yùn)行。如果2#泵變頻運(yùn)行，

33、3#泵停機(jī)，1#泵、4#泵工頻運(yùn)行，則停止4#泵運(yùn)行。如果2#泵變頻運(yùn)行，3#泵、4#泵、1#泵工頻運(yùn)行，則停止3#泵運(yùn)行。如果3#泵變頻運(yùn)行、4#泵、1#泵泵均停機(jī)，2#泵工頻運(yùn)行，則停止2#泵運(yùn)行。如果3#泵變頻運(yùn)行，4#泵停機(jī)，1#泵、3#泵工頻運(yùn)行，則停止1#泵運(yùn)行。如果3#泵變頻運(yùn)行，4#泵、1#泵、2#泵均工頻運(yùn)行，則停止4#泵運(yùn)行。如果4#泵變頻運(yùn)行、1#泵、2#泵均停機(jī)，3#泵工頻運(yùn)行，則停止3#泵運(yùn)行。如果4#泵變頻運(yùn)行，1#泵停機(jī)，2#泵、3#泵工頻運(yùn)行，則停止2#泵運(yùn)行如果4#泵變頻運(yùn)行，1#泵、2#泵、3#泵均工頻運(yùn)行，則停止1#泵運(yùn)行。如果1#泵變頻運(yùn)行，2#泵3#泵

34、4#泵均停機(jī)，轉(zhuǎn)程序結(jié)束如果2#泵變頻運(yùn)行，3#泵4#泵1#泵均停機(jī)，轉(zhuǎn)程序結(jié)束如果3#泵變頻運(yùn)行、4#泵1#泵2#泵均停機(jī)，轉(zhuǎn)程序結(jié)束如果4#泵變頻運(yùn)行、1#泵2#泵3#泵均停機(jī)，轉(zhuǎn)程序結(jié)束4.1.4輸出部分：經(jīng)程序按照控制要求確定變頻泵及工頻泵的啟動(dòng)運(yùn)行或停機(jī)后，程序最后將變頻泵與工頻泵對(duì)應(yīng)的內(nèi)部寄存單元的值傳送到plc對(duì)應(yīng)的輸出繼電器q0.0q0.7，以控制水泵的運(yùn)行與切換。plc輸出繼電器對(duì)應(yīng)的內(nèi)部寄存單元本程序設(shè)置為：q0.0m18.0；q0.2m18.1；q0.4m18.2；q0.6m18.3；q0.1m6.0；q0.3m6.1；q0.5m6.2；q0.7m6.3。其中m18.1m

35、18.3為記憶寄存器。4.2 對(duì)應(yīng)的plc梯型圖程序舉例：4.2.1缺水信號(hào)輸入延時(shí)：圖4.1缺水信號(hào)輸入延時(shí)4.2.2頻率下限輸入延時(shí)：4.2.3 頻率上限控制程序?qū)嵗?.2.4頻率下限控制程序?qū)嵗?.2.5 運(yùn)行結(jié)果輸出程序4.3特定的控制要求及其實(shí)現(xiàn)4.3.1開機(jī)時(shí)變頻泵自動(dòng)輪換 開機(jī)時(shí)先檢查變頻泵運(yùn)行記憶存儲(chǔ)器值18.118.4，將高電平的值清零，然后將下一變頻泵運(yùn)行記憶存儲(chǔ)器值置為高電平。即可實(shí)現(xiàn)開機(jī)時(shí)變頻泵自動(dòng)輪換。該程序放置在子程序sbr0內(nèi)，利用西門子s7系列plc的特殊存儲(chǔ)器sm0.1，可實(shí)現(xiàn)上電時(shí)僅調(diào)用一次，進(jìn)行初始化。4.3.2上電啟泵延時(shí)： 上電時(shí)，變頻器需要一定的初

36、始化時(shí)間，因此plc上電時(shí)應(yīng)延時(shí)約5秒，在變頻器初始化完成后才接通變頻接觸器。該功能的實(shí)現(xiàn)可在主程序起始部分編一個(gè)延時(shí)時(shí)間為5秒的開機(jī)延時(shí)定時(shí)器，使一個(gè)開機(jī)延時(shí)存儲(chǔ)器（本程序中設(shè)為m）延時(shí)5秒后才接通。將該存儲(chǔ)器串入輸出處理的梯型圖程序中便可實(shí)現(xiàn)上電開機(jī)時(shí)的啟泵延時(shí)。4.3.3缺水保護(hù)： 缺水保護(hù)信號(hào)接入plc的i0.0腳，該信號(hào)由程序送到對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器m0.0，m0.0的常開點(diǎn)串入輸出處理的梯型圖程序中，只要i0.0沒有高電平輸入，plc的輸出就會(huì)被切斷，達(dá)到缺水保護(hù)的目的。4.3.4時(shí)控功能： 系統(tǒng)程序可以由時(shí)鐘控制器控制水泵的運(yùn)行。時(shí)鐘控制器信號(hào)接入plc的i0.5腳，該信號(hào)由程序送到對(duì)應(yīng)

37、的存儲(chǔ)器m0.5，m0.5的常閉點(diǎn)串入輸出處理的梯型圖程序中，只要由時(shí)鐘控制的i0.5有高電平輸入，plc的輸出就會(huì)被切斷，達(dá)到時(shí)鐘控制水泵停機(jī)的目的。4.3.5外控信號(hào)撤銷時(shí)的處理： 外控信號(hào)撤銷即缺水保護(hù)信號(hào)恢復(fù)到高電平或時(shí)鈡控制信號(hào)轉(zhuǎn)為低電平時(shí)，為避免突然開多臺(tái)水泵，應(yīng)使用外控信號(hào)撤銷時(shí)的脈沖信號(hào)來(lái)調(diào)用初始化子程序sbr0，使泵組由初始狀態(tài)啟動(dòng)。4.4小結(jié)：本章設(shè)計(jì)了plc程序控制流程，包括輸入信號(hào)處理、及相應(yīng)的梯型圖控制程序頻率上限控制流程、頻率下限控制流程、輸出處理以及特定的控制要求及其實(shí)現(xiàn)。并提供了相應(yīng)控制程序的部分實(shí)例。第五章 變頻器控制參數(shù)設(shè)定5.1變頻器選型 本設(shè)計(jì)采用的變頻

38、器為西門子440。選取西門子440的原因是：1、品牌知名度高；2、功能強(qiáng)大；3、調(diào)試方便；4、故障率低。另外西門子設(shè)計(jì)了一款價(jià)格較低的給水專用的變頻器430，最好不用。因?yàn)槠湔髂K及輸出模塊的均比440選小一個(gè)等級(jí)，過(guò)載能力僅為140%，持續(xù)時(shí)間3秒。工作溫度為-10+40，電源電壓不穩(wěn)定時(shí)較易損壞（440為150%過(guò)載，持續(xù)時(shí)間60秒；200%過(guò)載，持續(xù)時(shí)間3秒；440變頻器的工作溫度為-10+50）。變頻器的額定功率應(yīng)與水泵電機(jī)功率相同。5.2使用西門子變頻器micromaster 440時(shí)需保證其他參數(shù)為出廠缺省值。將變頻器的所有參數(shù)恢復(fù)為出廠缺省值的方法：1、設(shè)定p0010302、設(shè)

39、定p09701（設(shè)定p09701后變頻器將自動(dòng)進(jìn)入?yún)?shù)恢復(fù)程序，大約要1020秒鐘后才能將所有參數(shù)恢復(fù)為出廠缺省值，恢復(fù)的過(guò)程中變頻器顯示busy(忙)字樣并閃爍。）5.3需另行設(shè)定的基本參數(shù)見表5.1、設(shè)定的pid參數(shù)見表5.2表5.1 用于變頻恒壓給水的西門子440基本參數(shù)設(shè)定表參數(shù)名稱參數(shù)號(hào)及設(shè)置值功能用戶訪問(wèn)級(jí)p00033設(shè)用戶訪問(wèn)級(jí)為專家級(jí)，可訪問(wèn)及設(shè)置絕大多數(shù)參數(shù)數(shù)字輸出1的功能p073153.apid控制器的輸出在下限幅值（由p2292確定）數(shù)字輸出2的功能p073252.a已達(dá)到最大頻率設(shè)電動(dòng)機(jī)最低頻率p108010hz設(shè)電動(dòng)機(jī)的最低頻率為10hz設(shè)電動(dòng)機(jī)最高頻率p108250

40、hz設(shè)電動(dòng)機(jī)的最高頻率為50hz斜坡上升時(shí)間p11208s設(shè)電動(dòng)機(jī)斜坡上升時(shí)間，該值與pid上升值無(wú)關(guān),(缺省值為10)斜坡下降時(shí)間p11213s設(shè)電動(dòng)機(jī)斜坡下降時(shí)間，該值與pid下降值有一定關(guān)聯(lián)(缺省值為10)自動(dòng)再起動(dòng)p12103在故障/主電源跳閘后再起動(dòng)(缺省值為1)表5.2 用于變頻恒壓給水的西門子440pid參數(shù)設(shè)定表參數(shù)名稱參數(shù)號(hào)及設(shè)置值功能允許pid控制器投入p22001允許投入pid閉環(huán)控制器pid-mop的存儲(chǔ)p2231=1允許存儲(chǔ)pid-mop的值（缺省值為0：不允許修改p2240的值）pidmop的設(shè)定值p224010數(shù)字pid的設(shè)定值用于設(shè)置給水設(shè)備的恒壓值,該值修改后

41、必需停電一下重新上電才能方生效，而且p2231必需等于1。（缺省值為10，即設(shè)定值為總量程的10%）pid設(shè)定值信號(hào)源p22532250已激活的pid設(shè)定值pid設(shè)定值的斜坡上升時(shí)間p22578s對(duì)pid設(shè)定值起作用pid設(shè)定值的斜坡下降時(shí)間p22583s對(duì)pid設(shè)定值起作用pid反饋信號(hào)p2264755.0由模擬輸入1輸入反饋設(shè)定值pid反饋濾波時(shí)間常數(shù)p22650.30設(shè)pid反饋濾波時(shí)間常數(shù)為0.30mspid反饋信號(hào)的增益p2269100設(shè)pid反饋信號(hào)的增益缺省值為100% ，(該值可用于微調(diào)給水壓力;該值加大,水壓下降;該值減小,水壓上升，該值可以在運(yùn)行中調(diào)整。)pid比例增益系數(shù)

42、p22801.5s設(shè)pid比例增益系數(shù)為1.5spid積分時(shí)間p22850.5s設(shè)pid積分時(shí)間為0.5spid輸出上限p2291100%設(shè)pid輸出上限為100%pid輸出下限p229220%設(shè)pid輸出下限為20%(20%50hz=10hz)pid限幅值的斜坡上升/下降時(shí)間p22932s設(shè)pid限幅值的斜坡上升/下降時(shí)間為2s5.4 變頻恒壓參數(shù)p2400的確定：采用遠(yuǎn)傳壓力表作為壓力傳感器時(shí)，其內(nèi)部電位器的阻值通常為390，耐壓小于5v，通常必須串聯(lián)一個(gè)470的電阻（見圖3-2中的r1）接到變頻器的10v電壓端子1。假如選用總量程為2.5mpa的遠(yuǎn)傳壓力表，變頻給水的恒壓值需設(shè)定在0.6

43、mpa時(shí)，遠(yuǎn)傳壓力表的活動(dòng)端子在恒壓時(shí)的對(duì)應(yīng)電阻為0.62.5390=93.6,輸出電壓為總電壓的百分比為:93.6(390+470)=10.88%。則應(yīng)設(shè)定變頻恒壓參數(shù)p2400為10.88。實(shí)際使用時(shí)可設(shè)p2400=10，然后在運(yùn)行時(shí)用p2269的值對(duì)給水恒壓值進(jìn)行微調(diào)。p2269值加大,水壓下降;p2269值減小,水壓上升。5.5 小結(jié)本章介紹了選用西門子micromaster 440變頻器時(shí)，在其他參數(shù)為缺省值時(shí)須另行設(shè)定的變頻器參數(shù)，并對(duì)恒壓設(shè)定值的確定方法進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。第六章 總結(jié)與展望6.1總結(jié)變頻調(diào)速恒壓給水是現(xiàn)在化城市和生活小區(qū)給水的發(fā)展發(fā)向，采用采用由普通開關(guān)量控制的pl

44、c和帶有pid功能的變頻器構(gòu)成的基于plc控制的變頻給水系統(tǒng)具有工作可靠、實(shí)現(xiàn)容易、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，是較理想的控制系統(tǒng)。本文主要完成了以下工作： 1、分析了給水系統(tǒng)的基本特性，研究了變頻調(diào)速運(yùn)行在給水系統(tǒng)的工作原理和節(jié)能原理；通過(guò)對(duì)比異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法后, 指出了給水系統(tǒng)中采用的變頻調(diào)速節(jié)能效果顯著，并列舉變頻調(diào)速恒壓給水系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。2、設(shè)計(jì)了基于plc控制的變頻給水系統(tǒng)控制系統(tǒng)硬件的一、二次控制電路，和plc、變頻器的輸入輸出電路。3、設(shè)計(jì)了plc程序控制流程，包括輸入信號(hào)處理、頻率上限控制流程、頻率下限控制流程、輸出處理以及特定的控制要求及其實(shí)現(xiàn)。并提供了相應(yīng)控制程序的部分實(shí)例。4、

45、介紹了選用西門子micromaster 440變頻器時(shí)，在其他參數(shù)為缺省值時(shí)須另行設(shè)定的變頻器參數(shù)，并對(duì)恒壓設(shè)定值的確定方法進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。6.2 展望1、本控制系統(tǒng)采用一臺(tái)變頻器軟啟動(dòng)多臺(tái)水泵實(shí)現(xiàn)變頻恒壓給水，具有水泵均衡工作及節(jié)省投資的優(yōu)點(diǎn)。但在用水流量略超過(guò)單臺(tái)或多臺(tái)配用水泵的額定流量時(shí)，會(huì)出現(xiàn)增加一臺(tái)泵、流量過(guò)多，停開一臺(tái)泵、流量又不夠的臨界狀況。此時(shí)，系統(tǒng)常常無(wú)法處于恒壓狀態(tài)，而是頻繁地加泵與減泵。造成給水壓力不穩(wěn)定，影響用戶的用水。簡(jiǎn)單的解決辦法是：增加一條由總出水管通過(guò)電磁閥回到儲(chǔ)水池的dn15回水管。在容易出現(xiàn)臨界狀態(tài)的時(shí)段由時(shí)控器打開電磁閥將小量水返回水池，以破壞臨界狀態(tài)。但該方法將消耗一定的能量。最佳方案是，采用雙變頻器系統(tǒng)。由于有兩臺(tái)水泵變頻運(yùn)行，變頻調(diào)節(jié)范圍較大，切換時(shí)的壓力波動(dòng)小，系統(tǒng)將不會(huì)出現(xiàn)臨界狀態(tài)，可以始終保持在恒壓給水狀態(tài)。雙變頻器