畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PLC恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、江南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)第一章 緒論1.1城市供水系統(tǒng)的要求眾所周知，水是生產(chǎn)生活中不可缺少的重要組成部分，在節(jié)水節(jié)能己成為時(shí)代特征的現(xiàn)實(shí)條件下，我們這個(gè)水資源和電能短缺的國(guó)家，長(zhǎng)期以來(lái)在市政供水、高層建筑供水、工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)供水等方面技術(shù)一直比較落后，自動(dòng)化程度低。主要表現(xiàn)在用水高峰期，水的供給量常常低于需求量，出現(xiàn)水壓降低供不應(yīng)求的現(xiàn)象，而在用水低峰期，水的供給量常常高于需求量，出現(xiàn)水壓升高供過(guò)于求的情況，此時(shí)將會(huì)造成能量的浪費(fèi)，同時(shí)有可能導(dǎo)致水管爆破和用水設(shè)備的損壞。變頻調(diào)速式供水系統(tǒng)具有節(jié)約能源、節(jié)省鋼材、節(jié)省占地、節(jié)省投資、調(diào)節(jié)能力大、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的優(yōu)勢(shì)，具有廣闊的應(yīng)用前景和明顯的經(jīng)濟(jì)效益與社

2、會(huì)效益。1.2變頻調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)電機(jī)調(diào)速經(jīng)歷從靜止的晶閘管整流器直流調(diào)選到交流感應(yīng)電機(jī)變頻調(diào)速的發(fā)展過(guò)程；變頻調(diào)速又由vvvf的變壓三變頻控制的pwm變頻調(diào)速發(fā)展到矢量控制變頻調(diào)速，提高了變頻器的恒定轉(zhuǎn)矩輸出范圍和動(dòng)靜態(tài)特性，使得交流電機(jī)變頻調(diào)運(yùn)性能超過(guò)了直流電動(dòng)機(jī)調(diào)壓，調(diào)速性能；在矢量控制變頻凋調(diào)速的基礎(chǔ)上又發(fā)展了無(wú)速度傳感器的矢量控制變頻調(diào)速。在中、高壓（3kv，6kv，10kv）等調(diào)速范圍的應(yīng)用也越來(lái)越多。隨著電力電子器件的發(fā)展，特別是具備有將單極型和雙極型大功率管兩種器件組成的混合氣傳動(dòng)裝置的控制由模擬控制轉(zhuǎn)向數(shù)字控制，使信息處理能力大幅度地增強(qiáng)1，出現(xiàn)了許多高、中壓的變頻設(shè)備（像

3、西門(mén)子、abb、羅克韋爾），本文介紹的變頻調(diào)速電壓等級(jí)是380v的低壓變頻器。1.3變頻恒壓供水產(chǎn)生的背景和意義我國(guó)泵站的特點(diǎn)是數(shù)量大、范圍廣、類(lèi)型多、發(fā)展速度快，在工程規(guī)模上也有一定水平，但由于設(shè)計(jì)中忽視動(dòng)能經(jīng)濟(jì)觀(guān)點(diǎn)以及機(jī)電產(chǎn)品類(lèi)型和質(zhì)量上存在的一些問(wèn)題等等原因，致使在技術(shù)水平、工程標(biāo)準(zhǔn)以及經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)等方面與國(guó)外先進(jìn)水平相比，還有一定的差距。目前，大量的電能消耗在水泵、風(fēng)機(jī)負(fù)載上，城鄉(xiāng)居民用水設(shè)備所消耗的電量在這類(lèi)負(fù)載中占了相當(dāng)?shù)谋壤?。這一方面是出于我國(guó)居民多，用水量大，造成用電量大；另一方面是因?yàn)槲覈?guó)供水設(shè)備工作效率低，控制方式不夠科學(xué)合理。造成不必要的能量浪費(fèi)。因此，研究提水系統(tǒng)的能量

4、模型，找出能夠節(jié)能的控制策略方法，這里大有潛力可挖，是減少能耗，保障供水的一個(gè)很有意義的工作。傳統(tǒng)的定（恒）速水泵供水系統(tǒng)是指水泵在額定轉(zhuǎn)速下為系統(tǒng)提供一定水量的供水系統(tǒng)這種傳統(tǒng)而簡(jiǎn)單的給水方式，無(wú)反饋信號(hào)和壓力控制。用水量小時(shí)，系統(tǒng)壓力增高，泵效率降低，管路內(nèi)漏增加，閥門(mén)損壞加劇。用水量增大時(shí)，系統(tǒng)壓力則降低，易造成系統(tǒng)高位供水點(diǎn)斷流。實(shí)際上，定（恒）速水泵給水系統(tǒng)不但存在供水質(zhì)量差，壓力波動(dòng)大的缺陷，而且不易實(shí)現(xiàn)有效的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。對(duì)于用水量變化大的給水系統(tǒng)，特別是用水量小于二分之一額定流量時(shí)，水泵工況點(diǎn)偏離高效能區(qū)之外運(yùn)行，能量損失嚴(yán)重。水泵機(jī)組變頻調(diào)速運(yùn)行的研究和運(yùn)用，目前已經(jīng)成為城鎮(zhèn)供水

5、行業(yè)的重要課題，各地區(qū)根掘本地不同情況，也逐步開(kāi)始運(yùn)用。變頻調(diào)速給水系統(tǒng)是由作為核心部件的變頻調(diào)速器以及壓力傳感器、控制器、泵和管路組成的給水系統(tǒng)。它根據(jù)用戶(hù)用水量的實(shí)際需求，設(shè)定壓力控制值，控制器按傳感器送來(lái)的用戶(hù)用水量信息，控制變頻器的頻率，自動(dòng)改變水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，最終達(dá)到調(diào)速及調(diào)節(jié)水量的目的。這種調(diào)速供水系統(tǒng)既能保持管網(wǎng)壓力恒定，又能隨時(shí)調(diào)整供水量。盡管水泵時(shí)常偏離額定流量工況點(diǎn)工作，但水泵的效率仍然維持在高效能區(qū)3。plc是一種專(zhuān)為工業(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

6、業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家自動(dòng)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備之一。plc在小型化、大型化、大容量、強(qiáng)功能等方而有了質(zhì)的飛躍。采用該變頻恒壓供水系統(tǒng)可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，方便地實(shí)現(xiàn)供水系統(tǒng)的集中管理與監(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)該系統(tǒng)，對(duì)于提高企業(yè)效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.4國(guó)內(nèi)外研究概況變頻恒壓供水是在變頻調(diào)速技術(shù)的發(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(mǎn)足供水量大小需求不同

7、時(shí)，保證管網(wǎng)壓力恒定，需在變頻器外部提供壓力控制器和壓力傳感器，對(duì)壓力進(jìn)行閉環(huán)控制。目前國(guó)內(nèi)有不少公司在做變頻恒壓供水的工程，大多采用國(guó)外品牌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，有的采用可編程控制器（plc）及相應(yīng)的軟件予以實(shí)現(xiàn)；有的采用單片機(jī)及相應(yīng)的軟件予以實(shí)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(hù)的要求。可以看出，目前在國(guó)內(nèi)外變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(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（emc）的變頻恒壓供水系統(tǒng)的水壓閉環(huán)控制的研究處

8、是不夠的。因此，有待于進(jìn)一步研究改善變頻恒壓供水系統(tǒng)的性能，使其能被更好的應(yīng)用于生活、生產(chǎn)實(shí)踐中。采用變頻調(diào)節(jié)以后，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了軟起動(dòng)，電機(jī)起動(dòng)電流從零逐漸增至額定電流，起動(dòng)時(shí)時(shí)間相應(yīng)延長(zhǎng)，對(duì)電網(wǎng)沒(méi)有較大的沖擊，減輕了起動(dòng)機(jī)械轉(zhuǎn)矩對(duì)于電機(jī)的機(jī)械損傷，有效的延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命。這種調(diào)控方式以穩(wěn)定水壓為目的，各種優(yōu)化方案都是以母管（市政來(lái)水管）進(jìn)口壓力保持恒定為條件。實(shí)際上，給水泵站的出口壓力允許在一定范圍內(nèi)變化。因此這種調(diào)控方式縮小了優(yōu)化范圍，所得到的解為局部最優(yōu)解，不能完全保證泵站始終工作在最優(yōu)狀態(tài)4。變頻調(diào)速是優(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），是當(dāng)今國(guó)際上一項(xiàng)效益

9、最高、性能最好、應(yīng)用最廣、最有發(fā)展前途的電機(jī)調(diào)速技術(shù)。以變頻器為核心結(jié)合plc組成的控制系統(tǒng)具有高可靠性、強(qiáng)抗干擾能力、組合靈活、編程簡(jiǎn)單、維修方便和低成本低能耗等諸多特點(diǎn)。1.5本課題的主要設(shè)計(jì)研究對(duì)象此次設(shè)計(jì)研究的對(duì)象是一棟樓房的供水系統(tǒng)。這棟樓有10層，由于高層樓對(duì)水壓的要求高，在水壓低時(shí)，高層用戶(hù)將無(wú)法正常用水甚至出現(xiàn)無(wú)水的情況，水壓高時(shí)將造成能源的浪費(fèi)。采用plc和變頻技術(shù)相結(jié)合，引用計(jì)算機(jī)對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理保證整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行可靠，安全節(jié)能，獲得最佳的運(yùn)行工況。plc控制變頻恒壓供水系統(tǒng)主要有變頻器、可編程控制器、壓力變送器和現(xiàn)場(chǎng)的水泵機(jī)組一起組成一個(gè)完整的恒壓供水系統(tǒng)，本設(shè)

10、計(jì)中有1個(gè)貯水池，3臺(tái)水泵，采用部分流量調(diào)節(jié)方法，即3臺(tái)水泵中只有1臺(tái)水泵在變頻器控制下作變速運(yùn)行，其余水泵做恒速運(yùn)行。plc根據(jù)管網(wǎng)壓力自動(dòng)控制各個(gè)水泵之間切換，并根據(jù)壓力檢測(cè)值和給定值之間偏差進(jìn)行pid運(yùn)算，輸出給變頻器控制其輸出頻率，調(diào)節(jié)流量，使供水管網(wǎng)壓力恒定供給每一個(gè)用戶(hù)。第二章 恒壓供水系統(tǒng)2.1變頻恒壓供水系統(tǒng)隨著變頻技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)生活飲用水品質(zhì)要求的不斷提高，變頻恒壓供水系統(tǒng)以其環(huán)保、節(jié)能和高品質(zhì)的供水質(zhì)量等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于多層住宅小區(qū)及高層建筑的生活、消防供水中。變頻恒壓供水的調(diào)速系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，依據(jù)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時(shí)保持

11、水壓恒定以滿(mǎn)足用水要求，是當(dāng)今最先進(jìn)、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中如何充分利用專(zhuān)用變頻器內(nèi)置的各種功能，對(duì)合理設(shè)計(jì)變頻恒壓供水設(shè)備、降低成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量等有著重要意義。變頻恒壓供水方式與過(guò)去的水塔或高位水箱以及氣壓供水方式相比，不論是設(shè)備的投資，運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、自動(dòng)化程度等方面都具有無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，而且具有顯著的節(jié)能效果。目前變頻恒壓供水系統(tǒng)正向著高可靠性、全數(shù)字化微機(jī)控制、多品種系列化的方向發(fā)展。變頻恒壓供水系統(tǒng)能適用生活水、工業(yè)用水以及消防用水等多種場(chǎng)合的供水要求，該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):(1)供水系統(tǒng)的控制對(duì)象是用戶(hù)管網(wǎng)的水壓，它是一個(gè)過(guò)程控制量，同其他一些過(guò)

12、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)用于水泵轉(zhuǎn)速控制的變頻器也存在一定的滯后效應(yīng)。(2)用戶(hù)管網(wǎng)中因?yàn)橛泄茏?、水錘等因素的影響，同時(shí)又由于水泵自身的一些固有特性，使水泵轉(zhuǎn)速的變化與管網(wǎng)壓力的變化成正比，因此變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)是一個(gè)線(xiàn)性系統(tǒng)。 (3)當(dāng)出現(xiàn)意外的情況(如突然停水、斷電、泵、變頻器或軟啟動(dòng)器故障等)時(shí)，系統(tǒng)能根據(jù)泵及變頻器或軟啟動(dòng)器的狀態(tài)，電網(wǎng)狀況及水源水位，管網(wǎng)壓力等工況點(diǎn)自動(dòng)進(jìn)行切換，保證管網(wǎng)內(nèi)壓力恒定。在故障發(fā)生時(shí)，執(zhí)行專(zhuān)門(mén)的故障程序，保證在緊急情況下的仍能進(jìn)行供水。(4)水泵的電氣控制柜，其有遠(yuǎn)程和就地控制的功能和數(shù)據(jù)通訊接口，能與控制

13、信號(hào)或控制軟件相連，能對(duì)供水的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳送，以便顯示和監(jiān)控以及報(bào)表打印等功能。(5)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)行恒壓供水，節(jié)能效果顯著，對(duì)每臺(tái)水泵進(jìn)行軟啟動(dòng)，啟動(dòng)電流可從零到電機(jī)額定電流，減少了啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊同時(shí)減少了啟動(dòng)慣性對(duì)設(shè)備的大慣量的轉(zhuǎn)速?zèng)_擊，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。2.2變頻恒壓供水控制方式的選擇目前國(guó)內(nèi)變頻恒壓供水設(shè)備電控柜的控制方式有：邏輯電子電路控制方式、單片微機(jī)電路控制方式、新型變頻調(diào)速供水設(shè)備。綜合考慮，本次設(shè)計(jì)采用新型變頻調(diào)速供水設(shè)備的控制方式。 圖1 供水系統(tǒng)方案圖2.3變頻恒壓供水系統(tǒng)及工作原理2.3.1 系統(tǒng)的構(gòu)成圖2 系統(tǒng)原理圖如圖2所

14、示，整個(gè)系統(tǒng)由三臺(tái)水泵，一臺(tái)變頻調(diào)速器，一臺(tái)plc和一個(gè)壓力傳感器及若干輔助部件構(gòu)成。三臺(tái)水泵中每臺(tái)泵的出水管均裝有手動(dòng)閥，以供維修和調(diào)節(jié)水量之用，三臺(tái)泵協(xié)調(diào)工作以滿(mǎn)足供水需要；變頻供水系統(tǒng)中檢測(cè)管路壓力的壓力傳感器，一般采用電阻式傳感器(反饋05v電壓信號(hào))或壓力變送器(反饋420ma電流)；變頻器是供水系統(tǒng)的核心，通過(guò)改變電機(jī)的頻率實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無(wú)極調(diào)速、無(wú)波動(dòng)穩(wěn)壓的效果和各項(xiàng)功能。從原理框圖，我們可以看出變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)檢測(cè)、控制系統(tǒng)、人機(jī)界面、以及報(bào)警裝置等部分組成。2.3.2 工作原理合上空氣開(kāi)關(guān)，供水系統(tǒng)投入運(yùn)行。將手動(dòng)、自動(dòng)開(kāi)關(guān)打到自動(dòng)上，系統(tǒng)進(jìn)入全自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，

15、plc中程序首先接通km6，并起動(dòng)變頻器。根據(jù)壓力設(shè)定值(根據(jù)管網(wǎng)壓力要求設(shè)定)與壓力實(shí)際值(來(lái)自于壓力傳感器)的偏差進(jìn)行pid調(diào)節(jié)，并輸出頻率給定信號(hào)給變頻器。變頻器根據(jù)頻率給定信號(hào)及預(yù)先設(shè)定好的加速時(shí)間控制水泵的轉(zhuǎn)速以保證水壓保持在壓力設(shè)定值的上、下限范圍之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)恒壓控制。在運(yùn)行頻率到達(dá)上限，會(huì)將頻率到達(dá)信號(hào)送給plc，plc則根據(jù)管網(wǎng)壓力的上、下限信號(hào)和變頻器的運(yùn)行頻率是否到達(dá)上限的信號(hào)，由程序判斷是否要起動(dòng)第2臺(tái)泵(或第3臺(tái)泵)。當(dāng)變頻器運(yùn)行頻率達(dá)到頻率上限值，并保持一段時(shí)間，則plc會(huì)將當(dāng)前變頻運(yùn)行泵切換為工頻運(yùn)行，并迅速起動(dòng)下1臺(tái)泵變頻運(yùn)行。此時(shí)pid會(huì)繼續(xù)通過(guò)由遠(yuǎn)傳壓力表送來(lái)的

16、檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行分析、計(jì)算、判斷，進(jìn)一步控制變頻器的運(yùn)行頻率，使管壓保持在壓力設(shè)定值的上、下限偏差范圍之內(nèi)。2.4主電路接線(xiàn)圖圖3主電路圖電機(jī)有兩種工作模式即：在工頻電下運(yùn)行和在變頻電下運(yùn)行。km1、km3、 km5 分別為電動(dòng)機(jī)m1 、m2 、m3 工頻運(yùn)行時(shí)接通電源的控制接觸器，km0、 km2 、km4 分別為電動(dòng)機(jī)m1、m2、 m3 變頻運(yùn)行接通電源的控制接觸器。熱繼電器(fr)是利用電流的熱效應(yīng)原理工作的保護(hù)電路，它在電路中的用作電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)。熔斷器（fu）是電路中的一種簡(jiǎn)單的短路保護(hù)裝置。使用中，由于電流超過(guò)允許值產(chǎn)生的熱量使串接于主電路中的熔體熔化而切斷電路，防止電氣設(shè)備短路和嚴(yán)

17、重過(guò)載。第三章 硬件的設(shè)計(jì)方案3.1可編程控制器3.1.1簡(jiǎn)介plcplc即可編程控制器（programmable logic controller，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)（international electrical committee）頒布的plc標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)plc做了如下定義：plc英文全稱(chēng)programmable logic controller ，中文全稱(chēng)為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用

18、戶(hù)的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程.plc是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語(yǔ)言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說(shuō)有半導(dǎo)體的地方就有plc。圖4 plc的硬件結(jié)構(gòu)框圖3.1.2 plc的特點(diǎn)現(xiàn)代可編程控制器不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)量的邏輯控制，還具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)學(xué)處理、運(yùn)動(dòng)控制、模擬量pid控制、通信網(wǎng)絡(luò)等功能。在發(fā)達(dá)的工業(yè)化國(guó)家，可編程控制器已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在所有的工業(yè)部門(mén)，其應(yīng)用已擴(kuò)展到樓宇自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化、商業(yè)、公用事業(yè)、測(cè)試設(shè)備和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。歸納可編程控制器主要有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：1）編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)2）功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高3）硬件配套齊全，用戶(hù)使用

19、方便，適應(yīng)性強(qiáng)4）無(wú)觸點(diǎn)免配線(xiàn)，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)5）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少6）維修工作量小，維修方便 7）體積小，能耗低。3.1.3 plc的國(guó)內(nèi)外狀況在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大量的開(kāi)關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。1968年美國(guó)gm（通用汽車(chē)）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（dec）研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱(chēng)programmable ,是世界上公認(rèn)的第一臺(tái)

20、plc.3.1.4 plc的構(gòu)成從結(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，按照一定規(guī)則組合配置。3.1.5 plc的工作過(guò)程圖圖5 plc的掃描工作過(guò)程plc是在系統(tǒng)軟件的控制和指揮下，采用循環(huán)順序掃描的工作方式，其工作過(guò)程就是程序的執(zhí)行過(guò)程，它分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。plc在i/o處理方面必須遵守的規(guī)則如下：輸入映像寄存器的數(shù)據(jù)，取決于輸入端子板在上一個(gè)刷新時(shí)間的狀態(tài)；程序如何執(zhí)行，取決于用戶(hù)所編的程序

21、和輸入映像寄存器、元件映像寄存器中存放的所需軟元件的狀態(tài)；輸出映像寄存器（包含在元件映像寄存器）的狀態(tài)，由輸出指令的執(zhí)行結(jié)果決定。輸出鎖存器中的數(shù)據(jù)，由上一個(gè)刷新時(shí)間輸出映像寄存器的狀態(tài)決定；3.1.6 plc的選型目前，世界上有plc廠(chǎng)商200多家，各種型號(hào)產(chǎn)品幾千種。plc產(chǎn)品按地域上分成三個(gè)流派，美國(guó)：ab、ge；歐洲：德國(guó)的西門(mén)子、法國(guó)的te；日本：三菱電機(jī)、歐姆龍。依據(jù)國(guó)內(nèi)plc市場(chǎng)的研究得到的樣本分析，60%左右的用戶(hù)使用了這些品牌的plc產(chǎn)品。綜合考慮，本系統(tǒng)選用fxos-30mr-d型plc。水泵m1、m2，m3可變頻運(yùn)行，也可工頻運(yùn)行，需plc的6個(gè)輸出點(diǎn)，變頻器的運(yùn)行與關(guān)斷

22、由plc的1個(gè)輸出點(diǎn)，控制變頻器使電機(jī)正轉(zhuǎn)需1個(gè)輸出信號(hào)控制，報(bào)警器的控制需要1個(gè)輸出點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)量一共9個(gè)?？刂破饎?dòng)和停止需要2個(gè)輸入點(diǎn)，變頻器極限頻率的檢測(cè)信號(hào)占用plc2個(gè)輸入點(diǎn)，系統(tǒng)自動(dòng)/手動(dòng)起動(dòng)需1輸入點(diǎn)，手動(dòng)控制電機(jī)的工頻/變頻運(yùn)行需6個(gè)輸入點(diǎn)，控制系統(tǒng)停止運(yùn)行需1個(gè)輸入點(diǎn)，檢測(cè)電機(jī)是否過(guò)載需3個(gè)輸入點(diǎn)，共需15個(gè)輸入點(diǎn)。系統(tǒng)所需的輸入輸出點(diǎn)數(shù)量共為24個(gè)點(diǎn)。3.1.7 plc的接線(xiàn)圖6 plc的接線(xiàn)圖y0接km0控制m1的變頻運(yùn)行，y1接km1控制m1的工頻運(yùn)行；y2接km2控制m2的變頻運(yùn)行，y3接km3控制m2的工頻運(yùn)行；y4接km4控制m3的變頻運(yùn)行，y5接km5控制m3的

23、工頻運(yùn)行。x0接起動(dòng)按鈕，x1接停止按鈕，x2接變頻器的fu接口，x3接變頻器的ol接口，x4接m1的熱繼電器，x5接m2的熱繼電器，x6接m3的熱繼電器。3.2 變頻器3.2.1 變頻器的構(gòu)成通常由變頻器主電路（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。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。 圖7 變頻器的構(gòu)成1.主電路給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，稱(chēng)為主電路。圖3.5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

24、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”。圖8 典型的電壓型逆變器一例2.控制電路給異步電動(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(chēng)為控制電路?？刂齐娐穳虺芍饕ǎ哼\(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、保護(hù)電路。3.2.2 變頻器的特點(diǎn)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。變頻恒壓供水系統(tǒng)的特點(diǎn)主要有: 節(jié)能；占地面積小，投人少，效率高；配置靈活，功能齊全，自動(dòng)化程度高；減少供水方式的二次污染；可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，節(jié)

25、省了人力物力。3.2.3 變頻器的選型根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，本系統(tǒng)選用fr-a540系列變頻器。 圖 9 變頻器的構(gòu)造3.2.4 變頻器的接線(xiàn)管腳stf接plc的y7管腳，控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)。x2接變頻器的fu接口，x3接變頻器的ol接口。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x2與x3輸入端作為plc增泵減泵控制信號(hào)。 圖10變頻器接線(xiàn)圖3.3 pid調(diào)節(jié)器僅用p動(dòng)作控制，不能完全消除偏差。為了消除殘留偏差，一般采用增加i動(dòng)作的pi控制。用pi控制時(shí)，能消除由改變目標(biāo)值和經(jīng)常的外來(lái)擾動(dòng)等引起的偏差。但是， i動(dòng)作過(guò)強(qiáng)時(shí)，對(duì)快速變化偏差響應(yīng)遲緩。對(duì)有積分元件的負(fù)載系統(tǒng)可以單獨(dú)使用p動(dòng)作控

26、制。對(duì)于pd控制，發(fā)生偏差時(shí)，很快產(chǎn)生比單獨(dú)d動(dòng)作還要大的操作量，以此來(lái)抑制偏差的增加。偏差小時(shí)，p動(dòng)作的作用減小?？刂茖?duì)象含有積分元件的負(fù)載場(chǎng)合，僅p動(dòng)作控制，有時(shí)由于此積分元件的作用，系統(tǒng)發(fā)生振蕩。在該場(chǎng)合，為使p動(dòng)作的振蕩衰減和系統(tǒng)穩(wěn)定，可用pd控制。換言之，該種控制方式適用于過(guò)程本身沒(méi)有制動(dòng)作用的負(fù)載。圖11 pid控制框圖通過(guò)對(duì)被控制對(duì)象的傳感器等檢測(cè)控制量(反饋量)，將其與目標(biāo)值(溫度、流量、壓力等設(shè)定值)進(jìn)行比較。若有偏差，則通過(guò)此功能的控制動(dòng)作使偏差為零。也就是使反饋量與日標(biāo)值相一致的一種通用控制方式。它比較適用于流量控制、壓力控制、溫度控制等過(guò)程量的控制。在恒壓供水中常見(jiàn)的p

27、id控制器的控制形式主要有兩種: 硬件型和軟件型。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，本系統(tǒng)的pid調(diào)節(jié)器內(nèi)置于變頻器中。圖12 pid控制接線(xiàn)圖3.4 壓力傳感器的接線(xiàn)壓力傳感器使用cy-yz-1001型絕對(duì)壓力傳感器。改傳感器采用硅壓阻效應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量的力電轉(zhuǎn)換。傳感器由敏感芯體和信號(hào)調(diào)理電路組成，該傳感器的量程為02.5mpa，工作溫度為560 ，供電電源為283v（dc）。圖13 壓力傳感器的接線(xiàn)圖3.5原件表水泵：m1、m2選用40-160(i)a型，m3選用40-160(i)型， (3.1) (3.2)熱繼電器的選擇：選用最小的熱繼電器作為電機(jī)的過(guò)載保護(hù)熱繼電器fr，fr1 fr2可選用規(guī)格其型號(hào)

28、為tk-e02t-c，額定電流58a，fr3可選用規(guī)格其型號(hào)為tk-e02u-c，額定電流為69 a。熔斷器的選擇：在控制回路中選用rt18系列。接觸器的選擇：選用規(guī)格為sc-e03-c,功率3kw。按鈕sb的選擇：plc各輸入點(diǎn)的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)，按鈕均選用lay311型，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)。表1元件表總圖元件符號(hào)型號(hào)個(gè)數(shù)可編程控制器plcfxos-30mr-d1變頻器fr-a540系列5.5型1接觸器kmsc-e03-c7水泵m1,m240-160(i)a2

29、m340-160(i)1閘刀開(kāi)關(guān)qshd11-100/181熔斷器fu1，fu2rt18 6a2fu3rt18 8a1熱繼電器fr1 fr2tk-e02t-c2fr3k-e02u-c1按鈕sblay31110水泵符號(hào)型號(hào)流量(m3/h)揚(yáng)程(m)轉(zhuǎn)速(r/min)電機(jī)功率(kw)m1,m240-160(i)a112829002.2m340-160(i)12.53229003.0表2水泵的參數(shù)表變頻器適用電機(jī)容量（kw)輸出額定容量(kva)輸出額定電流（a）過(guò)載能力電源額定輸入交流電壓/頻率冷卻方式fr-a540系列5.5型（三菱）5.59.112150%60s ,200% 0.5s (反時(shí)限

30、特性)3相，380v至480v 50hz/60hz強(qiáng)制風(fēng)冷表3 變頻器的參數(shù)第四章 軟件的設(shè)計(jì)方案4.1 plc控制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14所示。圖14 plc程序流程圖系統(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)題在自動(dòng)運(yùn)行模式中，如果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

31、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)。4.1.1 手動(dòng)運(yùn)行和自動(dòng)運(yùn)行(1)手動(dòng)運(yùn)行當(dāng)按下sb7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. (2)自動(dòng)運(yùn)

32、行由plc分別控制某臺(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.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)，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

33、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投人運(yùn)行，變頻器輸出頻率達(dá)到工頻，壓力仍未達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出故障報(bào)警.降壓控制：當(dāng)用水量下降水壓升高，變頻器輸出頻率降至起動(dòng)頻率時(shí)，水壓仍高于設(shè)定值，系統(tǒng)將工頻運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的一臺(tái)水泵關(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，每當(dāng)減速運(yùn)行的變頻器輸出頻率降至起動(dòng)頻率時(shí)，將繼續(xù)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換，直到剩下最后一臺(tái)變頻泵運(yùn)行

34、為止。4.2編程及介紹4.2.1 總程序的順序功能圖系統(tǒng)分為自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)運(yùn)行兩部分圖15 總程序的順序功能圖4.2.2 自動(dòng)運(yùn)行順序功能圖按下sb8按鈕，系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行模式，順序功能圖如16所示。圖16 自動(dòng)運(yùn)行順序功能圖y0接km0控制m1的變頻運(yùn)行，y1接km1控制m1的工頻運(yùn)行；y2接km2控制m2的變頻運(yùn)行，y3接km3控制m2的工頻運(yùn)行；y4接km4控制m3的變頻運(yùn)行，y5接km5控制m3的工頻運(yùn)行系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)，km1閉合，#1泵以變頻方式運(yùn)行。 當(dāng)變頻器的運(yùn)行頻率超出一個(gè)上限信號(hào)后，plc通過(guò)這個(gè)上限信號(hào)后將1#水泵有變頻運(yùn)行轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行，km1斷開(kāi)km0吸合，同時(shí)km3吸合變頻

35、起動(dòng)第2#水泵。如果再次接收到變頻器上限信號(hào)，則km3斷開(kāi)km2吸合，第2#水泵由變頻轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行，3#水泵變頻起動(dòng)。如果變頻器頻率偏低，即壓力過(guò)高，輸出的下限信號(hào)使plc關(guān)閉km5、km2，開(kāi)啟km3，2#水泵變頻起動(dòng)。再次接到下限信號(hào)就關(guān)閉km3、km0，吸合km1，只剩1#水泵變頻運(yùn)行。為了防止出現(xiàn)某臺(tái)電動(dòng)機(jī)既接工頻電又接變頻電設(shè)計(jì)了電氣互鎖。在同是控制m1電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)接觸器km1、km0線(xiàn)圈中分別串入了對(duì)方的常閉觸頭形成電氣互鎖。4.2.3 手動(dòng)模式順序功能圖當(dāng)按下sb9按鈕，系統(tǒng)進(jìn)入手動(dòng)運(yùn)行模式。系統(tǒng)的每步動(dòng)作都必須有相應(yīng)的操作。順序功能圖如圖17所示。圖17 自動(dòng)運(yùn)行順序功能圖按下

36、按鈕sb9之后，啟動(dòng)了變頻器，系統(tǒng)進(jìn)入手動(dòng)運(yùn)行模式。當(dāng)用戶(hù)按下sbn（n=1，3，5）三臺(tái)電機(jī)分別處于工頻運(yùn)行，當(dāng)用戶(hù)按下sbn（n=2，4，6）三臺(tái)電機(jī)分別處于變頻運(yùn)行。可以多臺(tái)電機(jī)于不同的頻率工作，但一臺(tái)電機(jī)只能以一種頻率下工作。（如#1電機(jī)，如果控制它工作的sb1,sb2按鈕被同時(shí)按下則發(fā)出警報(bào)且電機(jī)無(wú)法起動(dòng)。）第五章 mcgs組態(tài)軟件的仿真與調(diào)試5.1 mcgs組態(tài)軟件mcgs(monitor and control generated system,通用監(jiān)控系統(tǒng))是一套全中文工控組態(tài)軟件,用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件,它能夠在基于microsoft的各種32位windo

37、ws平臺(tái)上運(yùn)行,可以以microsoft的 windows 95,98,me,nt或windows 2000 為操作系統(tǒng).通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理,以動(dòng)畫(huà)顯示,報(bào)警處理,流程控制和報(bào)表輸出等多種方式向用戶(hù)提供解決實(shí)際工程問(wèn)題的方案,在自動(dòng)有著廣泛的應(yīng)化領(lǐng)域用.它功能齊全，便于方案設(shè)計(jì)。mcgs為解決工程監(jiān)控問(wèn)題提供了豐富多樣的手段，從設(shè)備驅(qū)動(dòng)（數(shù)據(jù)采集）到數(shù)據(jù)處理、報(bào)警處理、流程控制、動(dòng)畫(huà)顯示、報(bào)表輸出、曲線(xiàn)顯示等各個(gè)環(huán)節(jié)，均有豐富的功能組件能快速完成多數(shù)簡(jiǎn)單工程項(xiàng)目的監(jiān)控程序設(shè)計(jì)和運(yùn)行操作。用戶(hù)可避開(kāi)復(fù)雜的計(jì)算機(jī)軟硬件問(wèn)題，集中精力解決工程本身的問(wèn)題，組態(tài)配置出高性能、高可靠性、高度專(zhuān)業(yè)化的

38、上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。具有功能完善、操作簡(jiǎn)便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)的突出特點(diǎn)。5.1.1 mcgs組態(tài)軟件的整體結(jié)構(gòu) mcgs組態(tài)軟件（以下簡(jiǎn)稱(chēng)mcgs）由“mcgs組態(tài)環(huán)境”和“mcgs運(yùn)行環(huán)境”兩個(gè)系統(tǒng)組成。兩部分互相獨(dú)立，又緊密相關(guān)5.1.2 mcgs工程的五大部分主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個(gè)設(shè)備窗口和多個(gè)用戶(hù)窗口，負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開(kāi)或關(guān)閉。主要的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱(chēng)，編制工程菜單，設(shè)計(jì)封面圖形，確定自動(dòng)啟動(dòng)的窗口，設(shè)定動(dòng)畫(huà)刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫(kù)存盤(pán)文件名稱(chēng)及存盤(pán)時(shí)間等。設(shè)備窗口：是連接和驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備

39、，注冊(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，定義連接與驅(qū)動(dòng)設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。用戶(hù)窗口：本窗口主要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面，諸如：生成各種動(dòng)畫(huà)顯示畫(huà)面、報(bào)警輸出、數(shù)據(jù)與曲線(xiàn)圖表等。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)：是工程各個(gè)部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將mcgs工程的各個(gè)部分連接成有機(jī)的整體。在本窗口內(nèi)定義不同類(lèi)型和名稱(chēng)的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動(dòng)畫(huà)連接及設(shè)備驅(qū)動(dòng)的對(duì)象。運(yùn)行策略：本窗口主要完成工程運(yùn)行流程的控制。包括編寫(xiě)控制程序（ifthen腳本程序），選用各種功能構(gòu)件，如：數(shù)據(jù)提取、歷史曲線(xiàn)、定時(shí)器、配方操作、多媒體輸出等。5.2 建立界面5.2.1 建立窗口1在“用戶(hù)窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，建立“窗口0” 。2選

40、中“窗口0”，單擊“窗口屬性”，進(jìn)入“用戶(hù)窗口屬性設(shè)置”。3將窗口名稱(chēng)改為：變頻恒壓供水系統(tǒng)；窗口標(biāo)題改為：變頻恒壓供水系統(tǒng)；窗口位置選中“最大化顯示”，其它不變，單擊“確認(rèn)”。4在“用戶(hù)窗口”中，選中“變頻恒壓供水系統(tǒng)”，點(diǎn)擊右鍵，選擇下拉菜單中的“設(shè)置為啟動(dòng)窗口”選項(xiàng)，將該窗口設(shè)置為運(yùn)行時(shí)自動(dòng)加載的窗口。圖18工程界面界面如圖所示。一共有四個(gè)界面，分別是變頻恒壓供水系統(tǒng)、變頻恒壓供水系統(tǒng)實(shí)時(shí)曲線(xiàn)、變頻恒壓供水系統(tǒng)歷史曲線(xiàn)和退出提示。5.2.2 定義數(shù)據(jù)對(duì)象實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是mcgs工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。定義數(shù)據(jù)對(duì)象的內(nèi)容主要包括：指定數(shù)據(jù)變量的名稱(chēng)、類(lèi)型、初始值和數(shù)值范圍，確定與數(shù)據(jù)變量

41、存盤(pán)相關(guān)的參數(shù)，如存盤(pán)的周期、存盤(pán)的時(shí)間范圍和保存期限等。下面以數(shù)據(jù)對(duì)象“水泵”為例，介紹一下定義數(shù)據(jù)對(duì)象的步驟：1單擊工作臺(tái)中的“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)”窗口標(biāo)簽，進(jìn)入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)窗口頁(yè)。2單擊“新增對(duì)象” 按鈕，在窗口的數(shù)據(jù)對(duì)象列表中，增加新的數(shù)據(jù)對(duì)象，系統(tǒng)缺省定義的名稱(chēng)為“data1”、“data2”、“data3”等3選中對(duì)象，按“對(duì)象屬性”按鈕，或雙擊選中對(duì)象，則打開(kāi)“數(shù)據(jù)對(duì)象屬性設(shè)置” 窗口。4將對(duì)象名稱(chēng)改為：水泵1；對(duì)象類(lèi)型選擇：開(kāi)關(guān)型；在對(duì)象內(nèi)容注釋輸入框內(nèi)輸入：“控制水泵啟動(dòng)、停止的變量”，單擊“確認(rèn)”。圖19參數(shù)的設(shè)置過(guò)程按照此步驟，設(shè)置其他數(shù)據(jù)對(duì)象。圖20參數(shù)的設(shè)置5.2.3 編輯畫(huà)面

42、選中“變頻恒壓供水系統(tǒng)”窗口圖標(biāo)，單擊“動(dòng)畫(huà)組態(tài)”，進(jìn)入動(dòng)畫(huà)組態(tài)窗口，開(kāi)始編輯畫(huà)面。圖21編輯界面5.2.4 對(duì)象元件的選擇單擊繪圖工具箱中的（插入元件）圖標(biāo)，彈出對(duì)象元件庫(kù)管理對(duì)話(huà)框，如圖22所示：圖22 對(duì)象元件庫(kù)管理如上所示，在元件庫(kù)中找到所需的元件組成下圖23所示的畫(huà)面。 圖23 監(jiān)控界面5.2.5調(diào)試步驟硬件功能性調(diào)試主要是測(cè)試硬件的功能是否正常，這部分的調(diào)試內(nèi)容包括： 1供電線(xiàn)路的設(shè)置和檢驗(yàn)，主要用萬(wàn)用表檢測(cè)電路的連通是否實(shí)現(xiàn)。 2電機(jī)直接加三相電源調(diào)試，檢測(cè)電機(jī)工作狀態(tài)； 3變頻器單獨(dú)調(diào)試，檢測(cè)能否正常進(jìn)行參數(shù)設(shè)置； 4變頻器加電機(jī)進(jìn)行調(diào)試，檢測(cè)能否正常進(jìn)行變頻調(diào)速，在外部控制模

43、式下，控制端子是否能正常控制電機(jī)啟動(dòng)，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速等； 5plc單獨(dú)檢測(cè)，檢查plc單元能否正常工作，指示燈是否正常，該部分工作實(shí)際上在計(jì)算機(jī)模擬調(diào)試前就己經(jīng)完成： 經(jīng)過(guò)測(cè)試，結(jié)果表明上述功能一切正常，可以進(jìn)行總體調(diào)試。5.2.6系統(tǒng)總體調(diào)試功能測(cè)試完成后并檢查完線(xiàn)路后就可以開(kāi)始系統(tǒng)總體調(diào)試了，內(nèi)容包括：1.手動(dòng)方式下，能否正常啟動(dòng)和停止各臺(tái)泵；2.自動(dòng)方式下，給變頻器持續(xù)欠壓信號(hào)，系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)泵1、2、3的變頻和工頻投入，最后全部工作在工頻方式；給變頻器持續(xù)超壓信號(hào)，能否實(shí)現(xiàn)泵的工頻、變頻順序切除；3.系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，是否滿(mǎn)足先投先停，先停先投的既定原則；4給外部故障信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)能否停止運(yùn)行

44、； 5.模擬其中一臺(tái)水泵發(fā)生故障，系統(tǒng)能否繼續(xù)運(yùn)行，故障處理是否正確；6自動(dòng)方式下，模擬壓力輸入信號(hào)發(fā)生微調(diào)，系統(tǒng)能否工作在一臺(tái)變頻、若干臺(tái)工頻的基本穩(wěn)定狀態(tài)；經(jīng)過(guò)不停的調(diào)試和修改，上述試驗(yàn)結(jié)果完全正確，說(shuō)明程序基本能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。5.3 本章小結(jié)經(jīng)過(guò)以上的仿真與調(diào)試，我們可以得出這樣的結(jié)論：本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了恒壓供水設(shè)計(jì)的功能，基本能達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。在檢驗(yàn)抗干擾能力，必須將其置于實(shí)際的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中去運(yùn)行、檢驗(yàn)，通過(guò)這樣的實(shí)際應(yīng)用才能得到更好的檢驗(yàn)，由于條件的限制，沒(méi)能夠?qū)Υ隧?xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，這也是本設(shè)計(jì)中存在的一方面不足。結(jié) 論本文通過(guò)恒壓供水系統(tǒng)以plc和變頻器為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)，借助于plc

45、強(qiáng)大而靈活的控制功能和內(nèi)置pid的變頻器優(yōu)良的變頻調(diào)速性能，實(shí)現(xiàn)了恒壓供水的控制。使我學(xué)到了很多知識(shí)，積累了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)，鍛煉了自己的獨(dú)立思考能力和實(shí)際動(dòng)手能力，學(xué)會(huì)了如何綜合實(shí)施一個(gè)工程項(xiàng)目的研究與設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)采用pcl控制變頻器進(jìn)行pid調(diào)節(jié)，按實(shí)際需要隨意設(shè)定壓力給定值，根據(jù)壓差調(diào)整水泵的工作情況，實(shí)現(xiàn)恒壓供水，使給水泵始終在高效率下運(yùn)行。恒壓供水在日常生活中非常重要，基于plc和變頻器技術(shù)設(shè)計(jì)的生活恒壓供水控制系統(tǒng)可靠性高、效率高、節(jié)能效果顯著、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快。因?qū)崿F(xiàn)了恒壓自動(dòng)控制，不需要操作人員頻繁操作，節(jié)省了人力，提高了供水質(zhì)量，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班，節(jié)約管理費(fèi)用。對(duì)整個(gè)供水過(guò)程來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性好，管理人員可根據(jù)每個(gè)季節(jié)的用水情況，選擇不