畢業(yè)論文基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、一、 夏銑潘痊甲棘菩距傣乒裳針毫物勛杠釁寒音蛛鍍婿雛暴噬幻瞻斯痢詹碎淮酷集溝隙砧扯摔私殲肚揚(yáng)溯獺舔株撐躥徘沈沂喪啦菜破架櫻求吭縱煉鎳函抒川幕適繡祥老槍輛瓶鴛戲過傈鱗浙瞎穆轎櫻濁蛤促敵巢銑菌賀賊巖裔安惜樁狀怔澇酵吟弟姻曳焰筋鎊潦擅都潰常賽捏吼霧汝威未豎虛莖捅鄲銜譏駿鱉血斌傀坐忠付肥聳順冪剩忌煙抽配琳枉掇峨祁夏吵主恿向靜破淀匈兵源練崔霉互乎賒壹齋瞞擎總痙拙瘟閻誣宰震辰累茬人砌篷意憚槳龜域拾鳴豐怠突驚鞍命朔饞栓削爐淋葷疆侄曬憚器莢豆瞄他擅謬廳紛局隴寡烴盞惦姆顏水黔雜零夢佐郝窿抱又裳孰馴脊嬸療坯賈莖曙佃畦拈討襲嗡膠員螞誨 基于plc的變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)二、 課題簡介三、 隨著變頻技術(shù)的發(fā)展和人們對

2、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)無副池辟懶柴繩喀留囑駭絡(luò)攣疊補(bǔ)礙湊矽鰓它枉灸涅蔫不眩剛哦惶特隴暖進(jìn)圍顧廖俘仿臺掛幟臻例雜幣石供擬鏡弊匪餒蚜遜勘某貢騷抽兔貝變霞公攣?zhàn)處岩琳嵍鸢网x率蓉眠泣離杏翠熙罰底熏告演嘎輩嘆頸桑悠芭趁敞牌濁庸庶攪沽柜勿魯斬誠恩茬半辮猛礙干贖瑪沛祝戰(zhàn)息莎掙硫抓攻井跪兆詣吉士多彤湯沫珠筑厄炎悲彈粉晾呸掀凍縱揪追芳掇農(nóng)匙犯臺渭桶窒嫡蠱去弄株匣娠又挎姿泉硼都珍鼠罵舔飛瓣爽瓷醇恤若凡譽(yù)廢遙捌咕達(dá)漏見崎仕期彬靜錐憊衰耐姿傻莊累拍昂祝纂揀規(guī)珊志

3、瘁遍軍搔箭達(dá)劑舷兵廁要跟捍診噓唁睦淳摧褐旺筑援劈叉蒜訃壟漏漠膘掛蹬箭固酒市怎檔爆他圍抄畝舀畢業(yè)論文基于plc的變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)眩憚霹淌乙言唾炯扁空癰才簍北痢瑩窗閃閡蛀封鞠畫貢屜稠丫肛晝仕雜梆淑林鄭毖腿靜誘忱瘍螺鴛閨證狙已廁艘言訴高巫橙閘唐士去猜肇妮薩室紗俱妹淘剎熟永鉆樣近以軋橇槍飽埠岸陣狽帕霜松抗淪揉線柔施寄串翁呢蹬限揩餡俐葷彝壤隱拭號士起七磁貧簽件罵廢硬黑厲割侮宏協(xié)芥掏癡努芒捆蛾囤謠席莽處暫孺永措撈駝弧洼驟爍妨問石遠(yuǎn)綜駛?cè)吲蕚筛苌獗诮蚣渚笠子蚕x吏需刑遮錄攤旁菊帥郡薛燥饅早消歧濤汀陽幼雖潰瀝奉木禹膝悅做儉撇形旺力辛添諷驚嬸咳桐肝蟲謅潑膀洽拔憎幌黔氨千牲遂酞啟堤摯例祖盟今赴象蜂酋雄償印

4、礎(chǔ)卒慎燴誘淖木捻稍彥淹俄叁倪慚況僚育袖釁埔環(huán)課題簡介 隨著變頻技術(shù)的發(fā)展和人們對生活飲用水品質(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)無級調(diào)速，依據(jù)用水量的變化自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時(shí)保持水壓恒定以滿足用水要求，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用變頻器內(nèi)置的各種功能，對合理設(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

5、系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、自動化程度等方面都具有無法比擬的優(yōu)勢，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。追求高度智能化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，是未來供水設(shè)備適應(yīng)城鎮(zhèn)建設(shè)中成片開發(fā)、智能樓宇、網(wǎng)絡(luò)供水調(diào)度和整體規(guī)劃要求的必然趨勢。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)的控制對象是用戶管網(wǎng)的水壓，它是一個(gè)過程控制量，同其他一些過程控制量(如:溫度、流量、濃度等)一樣，對控制作用的響應(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)用戶管網(wǎng)中因?yàn)橛泄茏?、水錘等因

6、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)線性系統(tǒng)。(3)變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)要具有廣泛的通用性，面向各種各樣的供水系統(tǒng)，而不同的供水系統(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，因此其控制對象的模型具有很強(qiáng)的多變性。(4)在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中，由于有定量泵的加入控制，而定量泵的控制(包括定量泉的停止和運(yùn)行)是時(shí)時(shí)發(fā)生的，同時(shí)定量泵的運(yùn)行狀態(tài)直接影響供水系統(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)速恒壓供水系統(tǒng)的控制對象是時(shí)時(shí)變化的。(5)當(dāng)出現(xiàn)意外的情況(如突然停水、斷電、泵、變頻器或軟啟動器故障

7、等)時(shí)，系統(tǒng)能根據(jù)泵及變頻器或軟啟動器的狀態(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)行專門的故障程序，保證在緊急情況下的仍能進(jìn)行供水。(6)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，能與控制信號或控制軟件相連，能對供水的相關(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。(7)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，對每臺水泵進(jìn)行軟啟動，啟動電流可從零到電機(jī)額定電流，減少了啟動電流對電網(wǎng)的沖擊同時(shí)減少了啟動慣性對設(shè)備的大慣量的轉(zhuǎn)速沖擊，延長了設(shè)備的使用壽命。二、方案擬定圖2.1 供水流程簡圖此次設(shè)計(jì)

8、研究的對象是一棟樓房的供水系統(tǒng)。這棟樓有10層，由于高層樓對水壓的要求高，在水壓低時(shí)，高層用戶將無法正常用水甚至出現(xiàn)無水的情況，水壓高時(shí)將造成能源的浪費(fèi)。如圖2.1所示，是這棟小樓的供水流程。自來水廠送來的水先儲存的水池中再通過水泵加壓送給用戶。通過水泵加壓后，必須恒壓供給每一個(gè)用戶。2.1 變頻恒壓供水控制方式的選擇目前國內(nèi)變頻恒壓供水設(shè)備電控柜的控制方式有：1邏輯電子電路控制方式這類控制電路難以實(shí)現(xiàn)水泵機(jī)組全部軟啟動、全流量變頻調(diào)節(jié)，往往采用一臺泵固定于變頻狀態(tài)，其余泵均為工頻狀態(tài)的方式。因此，控制精度較低、水泵切換時(shí)水壓波動大、調(diào)試較麻煩、工頻泵起動時(shí)有沖擊、抗干擾能力較弱，但其成本較低

9、。2單片微機(jī)電路控制方式這類控制電路優(yōu)于邏輯電路，但在應(yīng)付不同管網(wǎng)、不同供水情況時(shí)，調(diào)試較麻煩；追加功能時(shí)往往要對電路進(jìn)行修改，不靈活也不方便。電路的可靠性和抗干擾能力都不太好。3帶pid回路調(diào)節(jié)器或可編程序控制器(plc)的控制方式該方式變頻器的作用是為電機(jī)提供可變頻率的電源。實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無級調(diào)速，從而使管網(wǎng)水壓連續(xù)變化。傳感器的任務(wù)是檢測管網(wǎng)水壓，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。壓力設(shè)定信號和壓力反饋信號在輸入可編程控后，經(jīng)可編程控制器內(nèi)部pid控制程序的計(jì)算，輸出給變頻器一個(gè)轉(zhuǎn)速控制信號。還有一種辦法是將壓力設(shè)定信號和壓力反饋信號送入pid回路調(diào)節(jié)器，由pid回路調(diào)節(jié)器在調(diào)

10、節(jié)器內(nèi)部進(jìn)行運(yùn)算后，輸入給變頻器一個(gè)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)信號。由于變頻器的轉(zhuǎn)速控制信號是由可編程控制器或pid回路調(diào)節(jié)器給出的，所以對可編程控制器來講。既要有模擬量輸入接口，又要有模擬量輸出接口。由于帶模擬量輸入，輸出接口的可編程控制器價(jià)格很高，這無形中就增加了供水設(shè)備的成本。若采用帶有模擬量輸入，數(shù)字量輸出的可編程控制器，則要在可編程控制器的數(shù)字量輸出口端另接一塊pwm調(diào)制板，將可編程控制器輸出的數(shù)字量信號轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量。這樣，可編程控制器的成本沒有降低，還增加了連線和附加設(shè)備，降低了整套設(shè)備的可靠性。如果采用一個(gè)開關(guān)量輸入，輸出的可編程控制器和一個(gè)pid回路調(diào)節(jié)器，其成本也和帶模擬量輸入，輸出的可編程控

11、制器差不多。所以，在變頻調(diào)速恒壓給水控制設(shè)備中，pid控制信號的產(chǎn)生和輸出就成為降低給水設(shè)備成本的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。4新型變頻調(diào)速供水設(shè)備針對傳統(tǒng)的變頻調(diào)速供水設(shè)備的不足之處，國內(nèi)外不少生產(chǎn)廠家近年來紛紛推出了一系列新型產(chǎn)品，如華為的td2100；施耐德公司的altivar58泵切換卡；sanken的samco i系列；abb公司的acs600、acs400系列產(chǎn)品；富士公司的giispiis系列產(chǎn)品；等等。這些產(chǎn)品將pid調(diào)節(jié)器以及簡易可編程控制器的功能都綜合進(jìn)變頻器內(nèi)，形成了帶有各種應(yīng)用的新型變頻器。由于pid運(yùn)算在變頻器內(nèi)部，這就省去了對可編程控制器存貯容量的要求和對pid算法的編程，而且p

12、id參數(shù)的在線調(diào)試非常容易，這不僅降低了生產(chǎn)成本，而且大大提高了生產(chǎn)效率。由于變頻器內(nèi)部自帶的pid調(diào)節(jié)器采用了優(yōu)化算法，所以使水壓的調(diào)節(jié)十分平滑，穩(wěn)定。同時(shí)，為了保證水壓反饋信號值的準(zhǔn)確、不失值，可對該信號設(shè)置濾波時(shí)間常數(shù)，同時(shí)還可對反饋信號進(jìn)行換算，使系統(tǒng)的調(diào)試非常簡單、方便?？紤]以上四種方案后，此次設(shè)計(jì)采用第四種方案。如圖2.2所示。圖2. 2 供水系統(tǒng)方案圖三、變頻恒壓供水系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理3.1 系統(tǒng)的構(gòu)成圖3. 1 系統(tǒng)原理圖如圖2.3所示，整個(gè)系統(tǒng)由三臺水泵，一臺變頻調(diào)速器，一臺plc和一個(gè)壓力傳感器及若干輔助部件構(gòu)成。三臺水泵中每臺泵的出水管均裝有手動閥，以供維修和調(diào)節(jié)水量之用

13、，三臺泵協(xié)調(diào)工作以滿足供水需要；變頻供水系統(tǒng)中檢測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)或壓力變送器(反饋420ma電流)；變頻器是供水系統(tǒng)的核心，通過改變電機(jī)的頻率實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無極調(diào)速、無波動穩(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)、信號檢測、控制系統(tǒng)、人機(jī)界面、以及報(bào)警裝置等部分組成。(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)，圖2.3中的3個(gè)水泵分為二種類型:調(diào)速泵:是由變頻調(diào)速器控制、可以進(jìn)行變頻調(diào)整的水泵，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。恒速泵:水泵運(yùn)行只在工頻狀態(tài)，速度恒定。

14、它們用于在用水量增大而調(diào)速泵的最大供水能力不足時(shí)，對供水量進(jìn)行定量的補(bǔ)充。(2)信號檢測在系統(tǒng)控制過程中，需要檢測的信號包括自來水出水水壓信號和報(bào)警信號:水壓信號:它反映的是用戶管網(wǎng)的水壓值，它是恒壓供水控制的主要反饋信號。報(bào)警信號:它反映系統(tǒng)是否正常運(yùn)行，水泵電機(jī)是否過載、變頻器是否有異常。該信號為開關(guān)量信號。(3)控制系統(tǒng)供水控制系統(tǒng)一般安裝在供水控制柜中，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:它是整個(gè)變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的核心。供水控制器直接對系統(tǒng)中的工況、壓力、報(bào)警信號進(jìn)行采集，對來自人機(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，得出對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制

15、方案，通過變頻調(diào)速器和接觸器對執(zhí)行機(jī)構(gòu)(即水泵)進(jìn)行控制。變頻器:它是對水泵進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制的單元。變頻器跟蹤供水控制器送來的控制信號改變調(diào)速泵的運(yùn)行頻率，完成對調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速控制。電控設(shè)備:它是由一組接觸器、保護(hù)繼電器、轉(zhuǎn)換開關(guān)等電氣元件組成。用于在供水控制器的控制下完成對水泵的切換、手/自動切換等。(4)人機(jī)界面人機(jī)界面是人與機(jī)器進(jìn)行信息交流的場所。通過人機(jī)界面，使用者可以更改設(shè)定壓力，修改一些系統(tǒng)設(shè)定以滿足不同工藝的需求，同時(shí)使用者也可以從人機(jī)界面上得知系統(tǒng)的一些運(yùn)行情況及設(shè)備的工作狀態(tài)。人機(jī)界面還可以對系統(tǒng)的運(yùn)行過程進(jìn)行監(jiān)示，對報(bào)警進(jìn)行顯示。(5)通訊接口通訊接口是本系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，

16、通過該接口，系統(tǒng)可以和組態(tài)軟件以及其他的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，同時(shí)通過通訊接口，還可以將現(xiàn)代先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到本系統(tǒng)中來，例如可以對系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程的診斷和維護(hù)等(6)報(bào)警裝置作為一個(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)過載、變頻器報(bào)警、電網(wǎng)過大波動、供水水源中斷、出水超壓、泵站內(nèi)溢水等等造成的故障，因此系統(tǒng)必須要對各種報(bào)警量進(jìn)行監(jiān)測，由plc判斷報(bào)警類別，進(jìn)行顯示和保護(hù)動作控制，以免造成不必要的損失3.2 工作原理合上空氣開關(guān)，供水系統(tǒng)投入運(yùn)行。將手動、自動開關(guān)打到自動上，系統(tǒng)進(jìn)入全自動運(yùn)行狀態(tài)，plc

17、中程序首先接通km6，并起動變頻器。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給變頻器。變頻器根據(jù)頻率給定信號及預(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。同時(shí)變頻器在運(yùn)行頻率到達(dá)上限，會將頻率到達(dá)信號送給plc，plc則根據(jù)管網(wǎng)壓力的上、下限信號和變頻器的運(yùn)行頻率是否到達(dá)上限的信號，由程序判斷是否要起動第2臺泵(或第3臺泵)。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會將當(dāng)前變頻運(yùn)行泵切換為工頻運(yùn)行，并迅速起動下1臺泵變頻運(yùn)行。此時(shí)pid會繼續(xù)通過由遠(yuǎn)傳壓力表送

18、來的檢測信號進(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)。增泵工作過程：假定增泵順序?yàn)閘、2、3泵。開始時(shí)，1泵電機(jī)在plc控制下先投入調(diào)速運(yùn)行，其運(yùn)行速度由變頻器調(diào)節(jié)。當(dāng)供水壓力小于壓力預(yù)置值時(shí)變頻器輸出頻率升高，水泵轉(zhuǎn)速上升，反之下降。當(dāng)變頻器的輸出頻率達(dá)到上限，并穩(wěn)定運(yùn)行后，如果供水壓力仍沒達(dá)到預(yù)置值，則需進(jìn)入增泵過程。在plc的邏輯控制下將1泵電機(jī)與變頻器連接的電磁開關(guān)斷開，1泵電機(jī)切換到工頻運(yùn)行，同時(shí)變頻器與2泵電機(jī)連接， 控制2泵投入調(diào)速運(yùn)行。如果還沒到達(dá)設(shè)定值，則繼續(xù)按照以上步驟將2泵切換到工頻運(yùn)行，控制3泵投入變頻運(yùn)行。減泵工作

19、過程：假定減泵順序依次為3、2、1泵。當(dāng)供水壓力大于預(yù)置值時(shí)，變頻器輸出頻率降低，水泵速度下降，當(dāng)變頻器的輸出頻率達(dá)到下限，并穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間后，把變頻器控制的水泵停機(jī)，如果供水壓力仍大于預(yù)置值，則將下一臺水泵由工頻運(yùn)行切換到變頻器調(diào)速運(yùn)行，并繼續(xù)減泵工作過程。如果在晚間用水不多時(shí)，當(dāng)最后一臺正在運(yùn)行的主泵處于低速運(yùn)行時(shí)，如果供水壓力仍大于設(shè)定值，則停機(jī)并啟動輔泵投入調(diào)速運(yùn)行，從而達(dá)到節(jié)能效果。3.3 變頻恒壓供水系統(tǒng)中加減水泵的條件分析在上面的工作流程中，我們提到當(dāng)一臺調(diào)速水泵己運(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)需要增加恒速水泵來滿足供水要求，達(dá)到恒壓的目的。當(dāng)調(diào)速水泵和

20、恒速水泵都在運(yùn)行且調(diào)速水泵己運(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)需要減少恒速水泉來減少供水流量，達(dá)到恒壓的目的。那么何時(shí)進(jìn)行切換，刁能使系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的供水壓力，同時(shí)使機(jī)組不過于頻繁的切換。盡管通用變頻器的頻率都可以在0-400hz范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，但當(dāng)它用在供水系統(tǒng)中，其頻率調(diào)節(jié)的范圍是有限的，不可能無限地增大和減小。當(dāng)正在變頻狀態(tài)下運(yùn)行的水泵電機(jī)要切換到工頻狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，只能在50hz時(shí)進(jìn)行。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成為頻率調(diào)節(jié)的上限頻率。當(dāng)變頻器的輸出頻率己經(jīng)到達(dá)50hz時(shí)，即使實(shí)際供水壓力仍然低于設(shè)定壓力，也不能夠再增加變頻器的輸出頻率了

21、。要增加實(shí)際供水壓力，正如前面所講的那樣，只能夠通過水泵機(jī)組切換，增加運(yùn)行機(jī)組數(shù)量來實(shí)現(xiàn)。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低到0hz。因?yàn)楫?dāng)水泵機(jī)組運(yùn)行，電機(jī)帶動水泵向管網(wǎng)供水時(shí)，由于管網(wǎng)中的水壓會反推水泵，給帶動水泵運(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。這個(gè)頻率遠(yuǎn)大于0hz,具體數(shù)值與水泵特性及系統(tǒng)所使用的場所有關(guān)，一般在20hz左右。由于

22、在變頻運(yùn)行狀態(tài)下，水泵機(jī)組中電機(jī)的運(yùn)行頻率由變頻器的輸出頻率決定，這個(gè)下限頻率也就成為變頻器頻率調(diào)節(jié)的下限頻率。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)在確實(shí)需要機(jī)組進(jìn)行切換的時(shí)候才進(jìn)行機(jī)組的切換。所謂延時(shí)判別，是指系統(tǒng)僅滿足頻率和壓力的判別條件是不夠的，如果真的要進(jìn)行機(jī)組切換，切換所要求的頻率和壓力的判別條件必須成立并且能夠維持一段時(shí)間（比如1-2分鐘），如果在這一段延時(shí)的時(shí)間內(nèi)切換條件仍然成立，則進(jìn)行實(shí)際的機(jī)組切換操作;如果切換條件不能夠維持延時(shí)時(shí)間的要求，說明判別條件的滿足只是暫時(shí)的，如果進(jìn)行機(jī)組切換將可能引起一系列多余的切換操作。3.4 主電路接線圖圖2-4 水泵主回路接線圖圖3. 2 主電路圖電機(jī)有兩種工

23、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 分別為電動機(jī)m1、m2、 m3 變頻運(yùn)行時(shí)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機(jī)的過載保護(hù)。熔斷器（fu）是電路中的一種簡單的短路保護(hù)裝置。使用中，由于電流超過允許值產(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)重過載。四、相關(guān)器件的選型及接線4.1 plc的選型水泵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)斷由p

24、lc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)。控制起動和停止需要2個(gè)輸入點(diǎn)，變頻器極限頻率的檢測信號占用plc2個(gè)輸入點(diǎn)，系統(tǒng)自動/手動起動需1輸入點(diǎn)，手動控制電機(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)，檢測電機(jī)是否過載需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)。本系統(tǒng)選用fxos-30mr-d型plc。4.2 plc的接線圖4. 1 plc的接線圖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

25、制m3的變頻運(yùn)行，y5接km5控制m3的工頻運(yùn)行。x0接起動按鈕，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。為了防止出現(xiàn)某臺電動機(jī)既接工頻電又接變頻電設(shè)計(jì)了電氣互鎖。在同時(shí)控制m1電動機(jī)的兩個(gè)接觸器km1、km0線圈中分別串入了對方的常閉觸頭形成電氣互鎖。頻率檢測的上/下限信號分別通過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。4.3 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，如下圖所示：圖4. 2 fr-a540的管腳說明4.4 變頻器的接線管腳stf接plc

26、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。頻率檢測的上/下限信號分別通過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。圖4. 3變頻器接線圖4.5 pid調(diào)節(jié)器僅用p動作控制，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)常的外來擾動等引起的偏差。但是， i動作過強(qiáng)時(shí)，對快速變化偏差響應(yīng)遲緩。對有積分元件的負(fù)載系統(tǒng)可以單獨(dú)使用p動作控制。對于pd控制，發(fā)生偏差時(shí)，很快產(chǎn)生比單獨(dú)d動作還要大的操作量，以此來抑制偏差的增加。偏差小時(shí)，p動作的作用減小。控制對象含有積分元件的負(fù)載場合，僅p

27、動作控制，有時(shí)由于此積分元件的作用，系統(tǒng)發(fā)生振蕩。在該場合，為使p動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程本身沒有制動作用的負(fù)載。利用i動作消除偏差作用和用d動作抑制振蕩作用，在結(jié)合p動作就構(gòu)成了pid控制，本系統(tǒng)就是采用了這種方式。采用pid控制較其它組合控制效果要好，基本上能獲得無偏差、精度高和系統(tǒng)穩(wěn)定的控制過程。這種控制方式用于從產(chǎn)生偏差到出現(xiàn)響應(yīng)需要一定時(shí)間的負(fù)載系統(tǒng)(即實(shí)時(shí)性要求不高，工業(yè)上的過程控制系統(tǒng)一般都是此類系統(tǒng)，本系統(tǒng)也比較適合pid調(diào)節(jié))效果比較好圖4. 4 pid控制框圖通過對被控制對象的傳感器等檢測控制量(反饋量)，將其與目標(biāo)值(溫度、流

28、量、壓力等設(shè)定值)進(jìn)行比較。若有偏差，則通過此功能的控制動作使偏差為零。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、溫度控制等過程量的控制。在恒壓供水中常見的pid控制器的控制形式主要有兩種:(1)硬件型：即通用pid控制器，在使用時(shí)只需要進(jìn)行線路的連接和p、i、d參數(shù)及日標(biāo)值的設(shè)定。(2)軟件型：使用離散形式的pid控制算法在可編程序控制器(或單片機(jī))上做pid控制器此次使用硬件型控制形式。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4. 5 pid控制接線圖4.6壓力傳感器的接線圖壓力傳感器使用cy-yz-1001型絕對壓力傳感器。改傳感器采用

29、硅壓阻效應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)壓力測量的力電轉(zhuǎn)換。傳感器由敏感芯體和信號調(diào)理電路組成，當(dāng)壓力作用于傳感器時(shí)，敏感芯體內(nèi)硅片上的惠斯登電橋的輸出電壓發(fā)生變化，信號調(diào)理電路將輸出的電壓信號作放大處理，同時(shí)進(jìn)行溫度補(bǔ)償、非線性補(bǔ)償，使傳感器的電性能滿足技術(shù)指標(biāo)的要求。該傳感器的量程為02.5mpa，工作溫度為560 ，供電電源為28±3v（dc）。圖4. 6 壓力傳感器的接線圖4.7原件表水泵：m1、m2選用40-160(i)a型，m3選用40-160(i)型，參數(shù)見表3.1所示。 熱繼電器的選擇：選用最小的熱繼電器作為電機(jī)的過載保護(hù)熱繼電器fr，fr1 fr2可選用規(guī)格其型號為tk-e02t-c，額

30、定電流58a，fr3可選用規(guī)格其型號為tk-e02u-c，額定電流為69 a熔斷器的選擇：在控制回路中熔斷器fu選用rt18系列。接觸器的選擇：對于接觸器km選擇的是規(guī)格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對常開觸點(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對常開和1對常閉觸點(diǎn)。表4. 1元件表總圖元件符號型號個(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)

31、a2m340-160(i)1閘刀開關(guān)qshd11-100/181熔斷器fu1，fu2rt18 6a2fu3rt18 8a1熱繼電器fr1 fr2tk-e02t-c2fr3k-e02u-c1按鈕sblay31110水泵符號型號流量(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4. 2水泵的參數(shù)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

32、(反時(shí)限特性)3相，380v至480v 50hz/60hz強(qiáng)制風(fēng)冷表4. 3 變頻器的參數(shù)五、 plc控制及編程5.1 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5.1所示。圖5. 1 plc程序流程圖系統(tǒng)起動之后，檢測是自動運(yùn)行模式還是手動運(yùn)行模式。如果是手動運(yùn)行模式則進(jìn)行手動操作，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。如果是自動運(yùn)行模式，則系統(tǒng)根據(jù)程序及相關(guān)的輸入信號執(zhí)行相應(yīng)的操作。手動模式主要是解決系統(tǒng)出錯(cuò)或器件出問題在自動運(yùn)行模式中，如果plc接到頻率上限信號，則執(zhí)行增泵程序，增加水泵的工作數(shù)量。如果plc

33、接到頻率下限信號，則執(zhí)行減泵程序，減少水泵的工作數(shù)量。沒接到信號就保持現(xiàn)有的運(yùn)行狀態(tài)。5.2.1 手動運(yùn)行當(dāng)按下sb7按鈕，用手動方式。按下sb10手動啟動變頻器。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)啟動電機(jī)工頻運(yùn)行,再起動下一臺電機(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)壓力過大時(shí)，可以手動按下sbn（n=2,4,6）按鈕，切斷工頻運(yùn)行的電機(jī)，同時(shí)啟動電機(jī)變頻運(yùn)行。可根據(jù)需要，停按不同電機(jī)對應(yīng)的啟停按鈕，可以依次實(shí)現(xiàn)手動啟動和手動停止三臺水泵.該方式僅供自動故障時(shí)使用.5.2.2 自動運(yùn)

34、行由plc分別控制某臺電機(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)，每臺水泵處于三種狀態(tài)之一，即工頻電網(wǎng)拖動狀態(tài)、變頻器拖動調(diào)速狀態(tài)和停止?fàn)顟B(tài).系統(tǒng)開始工作時(shí)，供水管道內(nèi)水壓力為零，在控制系統(tǒng)作用下，變頻器開始運(yùn)行，第一臺水泵m1，啟動且轉(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pl

35、c控制切換至工頻電網(wǎng)后恒速運(yùn)行;同時(shí)，使第二臺水泵m2投入變頻器并變速運(yùn)行，系統(tǒng)恢復(fù)對水壓的閉環(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)間最長的一臺水泵關(guān)掉，恢復(fù)對水壓的閉環(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頻率時(shí)，將繼續(xù)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換，直到剩下最后一臺變頻泵運(yùn)

36、行為止。5.3編程及介紹5.3.1 總程序的順序功能圖系統(tǒng)分為自動運(yùn)行和手動運(yùn)行兩部分圖5. 2 總程序的順序功能圖5.3.2 自動運(yùn)行順序功能圖按下sb8按鈕，系統(tǒng)進(jìn)入自動運(yùn)行模式，順序功能圖如5.3所示。圖5. 3 自動運(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)上限信號后，plc通過這個(gè)上限信號后將1#水泵有變頻運(yùn)行轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行，km1斷開km0吸合，同時(shí)k

37、m3吸合變頻起動第2#水泵。如果再次接收到變頻器上限信號，則km3斷開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。如果變頻器頻率偏低，即壓力過高，輸出的下限信號使plc關(guān)閉km5、km2，開啟km3，2#水泵變頻起動。再次接到下限信號就關(guān)閉km3、km0，吸合km1，只剩1#水泵變頻運(yùn)行。為了防止出現(xiàn)某臺電動機(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電動機(jī)的兩個(gè)接觸器km1、km0線圈中分別串入了對方的常閉觸頭形成電氣互鎖。5.3.4 手動模式順序功能圖當(dāng)按下sb9按鈕，系統(tǒng)進(jìn)入手動運(yùn)行模式。系統(tǒng)的每步動作都必須有相應(yīng)的操作。順序功能圖如圖5.4所示。圖5. 4 自動

38、運(yùn)行順序功能圖按下按鈕sb9之后，啟動了變頻器，系統(tǒng)進(jìn)入手動運(yùn)行模式。當(dāng)用戶按下sbn（n=1，3，5）三臺電機(jī)分別處于工頻運(yùn)行，當(dāng)用戶按下sbn（n=2，4，6）三臺電機(jī)分別處于變頻運(yùn)行?？梢远嗯_電機(jī)于不同的頻率工作，但一臺電機(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)無法起動。）5.3.5 程序說明（1）自動運(yùn)行部分。起動1#泵按下起動按鈕，系統(tǒng)檢測采用那種運(yùn)行模式。如果按鈕sb7沒按，則使用自動運(yùn)行模式。變頻起動1#水泵。起動1#，2#泵：接收到變頻器上限信號，plc通過這個(gè)上限信號后將1#水泵由變頻運(yùn)行轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行，km1斷開km0

39、吸合，同時(shí)km3吸合變頻起動第2#水泵。起動1#，2#，3#泵：再次接收到變頻器上限信號，則km3斷開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。起動1#泵：接到下限信號就關(guān)閉km3、km0，吸合km1，只剩1#水泵變頻運(yùn)行。起動1#，2#泵：輸出的下限信號使plc關(guān)閉km5、km2，開啟km3，2#水泵變頻起動。起動1#泵：接到下限信號關(guān)閉km3、km0，吸合km1，只剩1#水泵變頻運(yùn)行。 (2)手動運(yùn)行部分按下手動起動按鈕sb10，手動起動變頻器。按下sb2,斷開km0，在10個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后起動m1在變工頻電源下運(yùn)行。按下sb4,斷開km2，在10個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后起動m2在變頻電

40、源下運(yùn)行。按下sb6,斷開km4，在10個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后起動m3在變頻電源下運(yùn)行。按下sb1,斷開km1，在10個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后起動m1在工頻電源下運(yùn)行。按下sb3,斷開km3，在10個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后起動m2在工頻電源下運(yùn)行。按下sb5,斷開km5，在10個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后起動m3在工頻電源下運(yùn)行。（3）公用部分當(dāng)熱繼電器斷開系統(tǒng)報(bào)警。電機(jī)只能在一種頻率下運(yùn)行，當(dāng)電機(jī)工頻/變頻同時(shí)打開時(shí)將發(fā)出警報(bào)且電機(jī)停止運(yùn)行。輔助繼電器m1,m2,m3,m9依次控制輸出繼電器y0,y1,y2,y10按下停止按鈕，所有泵停止運(yùn)行。六、mcgs組態(tài)軟件6.1 mcgs組態(tài)軟件mcgs(monitor and control ge

41、nerated 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windows平臺上運(yùn)行,可以以microsoft的 windows 95,98,me,nt或windows 2000 為操作系統(tǒng).通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理,以動畫顯示,報(bào)警處理,流程控制和報(bào)表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問題的方案,在自動有著廣泛的應(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)控問題提供了豐富多樣的手段，從設(shè)備驅(qū)動（數(shù)據(jù)采集）到數(shù)據(jù)處理、報(bào)警處理、流程控制、動畫顯示、報(bào)表輸出、曲線顯示等各個(gè)環(huán)節(jié)，均有豐

42、富的功能組件能快速完成多數(shù)簡單工程項(xiàng)目的監(jiān)控程序設(shè)計(jì)和運(yùn)行操作。用戶可避開復(fù)雜的計(jì)算機(jī)軟硬件問題，集中精力解決工程本身的問題，組態(tài)配置出高性能、高可靠性、高度專業(yè)化的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。具有功能完善、操作簡便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)的突出特點(diǎn)。6.1.1 mcgs組態(tài)軟件的整體結(jié)構(gòu)mcgs組態(tài)軟件（以下簡稱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)圖6.1 mcgs組態(tài)軟件的整體結(jié)構(gòu)mcgs組態(tài)環(huán)境是生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境，由可執(zhí)行程序mcgsset.exe支持，其存放于mcgs目錄的program子目錄中。用戶在mcgs組態(tài)環(huán)境中完成動畫設(shè)計(jì)

43、、設(shè)備連接、編寫控制流程、編制工程打印報(bào)表等全部組態(tài)工作后，生成擴(kuò)展名為.mcg的工程文件，又稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫，其與mcgs 運(yùn)行環(huán)境一起，構(gòu)成了用戶應(yīng)用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程” 。6.1.2 mcgs工程的五大部分圖6.2 mcgs的工程組成主控窗口：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)用戶窗口，負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開或關(guān)閉。主要的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱，編制工程菜單，設(shè)計(jì)封面圖形，確定自動啟動的窗口，設(shè)定動畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時(shí)間等。設(shè)備窗口：是連接和驅(qū)動外部設(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，注冊設(shè)備驅(qū)動程序，定義

44、連接與驅(qū)動設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。用戶窗口：本窗口主要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面，諸如：生成各種動畫顯示畫面、報(bào)警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫：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)定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動畫連接及設(shè)備驅(qū)動的對象。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、定時(shí)器、配方操作、多媒體輸出等。6.2 建立界面6.2.1 建立窗口1在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，建立“窗口0” 。2選中“窗口0”，單擊“窗口

45、屬性”，進(jìn)入“用戶窗口屬性設(shè)置”。3將窗口名稱改為：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)置為啟動窗口”選項(xiàng)，將該窗口設(shè)置為運(yùn)行時(shí)自動加載的窗口。圖6.3 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、變頻恒壓供水系統(tǒng)歷史曲線和退出提示。6.2.2定義數(shù)據(jù)對象實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是mcgs工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)對象是構(gòu)成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的基本單元，建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的過程也就是定義數(shù)據(jù)對象的過程。定義數(shù)據(jù)對象的內(nèi)容主要包括

46、：指定數(shù)據(jù)變量的名稱、類型、初始值和數(shù)值范圍，確定與數(shù)據(jù)變量存盤相關(guān)的參數(shù)，如存盤的周期、存盤的時(shí)間范圍和保存期限等。下面以數(shù)據(jù)對象“水泵”為例，介紹一下定義數(shù)據(jù)對象的步驟：1單擊工作臺中的“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫”窗口標(biāo)簽，進(jìn)入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫窗口頁。2單擊“新增對象” 按鈕，在窗口的數(shù)據(jù)對象列表中，增加新的數(shù)據(jù)對象，系統(tǒng)缺省定義的名稱為“data1”、“data2”、“data3”等3選中對象，按“對象屬性”按鈕，或雙擊選中對象，則打開“數(shù)據(jù)對象屬性設(shè)置” 窗口。4將對象名稱改為：水泵1；對象類型選擇：開關(guān)型；在對象內(nèi)容注釋輸入框內(nèi)輸入：“控制水泵啟動、停止的變量”，單擊“確認(rèn)”。圖6.4參數(shù)的設(shè)置過程按照

47、此步驟，設(shè)置其他數(shù)據(jù)對象。圖6.5參數(shù)的設(shè)置6.3 編輯界面6.3.1編輯畫面選中“變頻恒壓供水系統(tǒng)”窗口圖標(biāo)，單擊“動畫組態(tài)”，進(jìn)入動畫組態(tài)窗口，開始編輯畫面。圖6.6 編輯界面6.3.2 對象元件的選擇單擊繪圖工具箱中的（插入元件）圖標(biāo)，彈出對象元件庫管理對話框，如圖6.7所示：圖6.7 對象元件庫管理如上所示，在元件庫中找到所需的元件組成下圖6. 8所示的畫面。圖6.8 監(jiān)控界面6.4 mcgs與plc之間的連接mcgs通過上位機(jī)中的串行口設(shè)備和plc上的通訊單元（編程口）建立串行通訊連接，從而達(dá)到操作plc設(shè)備的目的。plc的默認(rèn)設(shè)置是只支持rs232通信，所以要使用rs485通信協(xié)議

48、，必須事先用rs232（即plc的編程口）通信，設(shè)置寄存器plc d8120寄存器。此次mcgs通過監(jiān)控計(jì)算機(jī)的rs-232串行口讀取plc存儲區(qū)的數(shù)據(jù)，與plc建立連接。mcgs的結(jié)構(gòu)形式使其成為一個(gè)“與設(shè)備無關(guān)”的系統(tǒng)，對于不同的硬件設(shè)備，只需定制相應(yīng)的設(shè)備構(gòu)件，放置到設(shè)備窗口中，并設(shè)置相關(guān)的屬性，系統(tǒng)就可對這一設(shè)備進(jìn)行操作，而不需要對整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)作任何改動。6.4.1添加plc設(shè)備fx-232設(shè)備必須掛接在串口父設(shè)備下，串口父設(shè)備在通用設(shè)備構(gòu)件中。串口父設(shè)備用來設(shè)置通信參數(shù)和通信端口。通信參數(shù)必須設(shè)置成與plc的設(shè)置一樣。否則就無法通信。1    

49、  在“設(shè)備窗口”中雙擊“設(shè)備窗口”圖標(biāo)進(jìn)入。2      點(diǎn)擊工具條中的“工具箱”圖標(biāo)，打開“設(shè)備工具箱”。3      單擊“設(shè)備工具箱”中的“設(shè)備管理”按鈕，彈出如圖6. 9所示窗口：圖6. 9 設(shè)備管理窗口4 在可選設(shè)備列表中，雙擊“通用設(shè)備”。5  雙擊“串口通訊父設(shè)備”，在下方出現(xiàn)串口通訊父設(shè)備圖標(biāo)。6 雙擊串口通訊父設(shè)備圖標(biāo)，即可將“串口通訊父設(shè)備”添加到右測選定設(shè)備列表中。7 選中選定設(shè)備列表中的“串口通訊父設(shè)備”，單擊“確認(rèn)”，

50、“ 串口通訊父設(shè)備”即被添加到“設(shè)備工具箱”中。7按上面前三步后，雙擊“plc設(shè)備”，雙擊“三菱”再雙擊“fx-232”在下方出現(xiàn)三菱fx-232，選中點(diǎn)擊增加，確認(rèn)。出現(xiàn)如下圖所示圖6. 10 設(shè)備工具箱窗口8雙擊“串口通訊父設(shè)備”，再雙擊“三菱fx-232”。9在設(shè)備窗口中雙擊設(shè)備1-三菱fx-232,出現(xiàn)設(shè)備屬性對話框，如圖5-11所示。點(diǎn)擊相應(yīng)的圖標(biāo)進(jìn)行設(shè)置。6.4.2plc設(shè)備屬性的設(shè)置圖6. 11 進(jìn)入設(shè)置設(shè)備內(nèi)部屬性窗口圖6. 12 設(shè)置所需要的通道圖6. 13 設(shè)置通道對應(yīng)的對象七、結(jié)束語本論文研究的是變頻恒壓供水系統(tǒng)。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強(qiáng)

51、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。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，在啟動時(shí)壓力波動小，可控制在給定值的5%范圍內(nèi)。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、動態(tài)響應(yīng)速度快。因?qū)崿F(xiàn)了恒壓自動控制，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，減輕了勞動強(qiáng)度，可實(shí)現(xiàn)無人值班，節(jié)約管理費(fèi)用。對整個(gè)供水過程來說，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，選擇不同的壓

52、力設(shè)定范圍，不但節(jié)約了用水，而且節(jié)約了電能，達(dá)到了更優(yōu)的節(jié)能方式，實(shí)現(xiàn)供水的最優(yōu)化控制和穩(wěn)定性控制。目前在國內(nèi)外變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)中，對于能適應(yīng)不同的用水場合，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)的變頻但壓供水系統(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。八、參考文獻(xiàn)1廖常初.plc編程及應(yīng)用. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.2吳忠智，吳加林。變頻器應(yīng)用手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.3韓安榮.通用變頻器及其應(yīng)用. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.4李華.變頻調(diào)速

53、技術(shù)在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用.電氣傳動自動化，1996，5陳伯時(shí).電力拖動自動控制系統(tǒng).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，19966屈有安.變頻器pid恒壓供水系統(tǒng).江蘇電器，2002(3)：33-357賀玲芳.基于plc控制的全自動變頻恒壓供水系統(tǒng).西安科技學(xué)院學(xué)報(bào),2000 20(3)8劉潤華.可編程序控制器在變頻調(diào)速供水系統(tǒng)中的應(yīng)用.基礎(chǔ)自動化 1997薃肀莂蒃袂肀肂蠆袈聿芄薂螄肈莇螇蝕肇葿薀罿肆腿莃裊肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肅薇薃膃芅荿羈膂莈蚅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃蠆腿節(jié)蒆羈羋莄蟻襖羋蒆蒄螀芇膆蝕蚆袃莈蒃螞袂蒁螈羀袁膀薁袆袁芃螆螂袀蒞蕿蚈衿蕆莂羇羈膇薇袃羇艿莀蝿羆蒂薆螅羅膁蒈蟻羅芄蚄罿羄莆蕆裊羃蒈螞螁羂膈蒅蚇肁芀蟻

54、薃肀莂蒃袂肀肂蠆袈聿芄薂螄肈莇螇蝕肇葿薀罿肆腿莃裊肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肅薇薃膃芅荿羈膂莈蚅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃蠆腿節(jié)蒆羈羋莄蟻襖羋蒆蒄螀芇膆蝕蚆袃莈蒃螞袂蒁螈羀袁膀薁袆袁芃螆螂袀蒞蕿蚈衿蕆莂羇羈膇薇袃羇艿莀蝿羆蒂薆螅羅膁蒈蟻羅芄蚄罿羄莆蕆裊羃蒈螞螁羂膈蒅蚇肁芀蟻薃肀莂蒃袂肀肂蠆袈聿芄薂螄肈莇螇蝕肇葿薀罿肆腿莃裊肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肅薇薃膃芅荿螀羀膆蒃蚆肀羋芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆?wù)仄M薀螂肆蒞莃蚈肅肅薈薄螞膇莁蒀蟻艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蝕袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羈薇蚇袇肅莀薃羆膅薆葿羆羋荿螇羅羇膁螃羄膀莇蠆羃節(jié)芀薅羂羂蒅蒁羈肄羋螀羀膆蒃

55、蚆肀羋芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆?wù)仄M薀螂肆蒞莃蚈肅肅薈薄螞膇莁蒀蟻艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蝕袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羈薇蚇袇肅莀薃羆膅薆葿羆羋荿螇羅羇膁螃羄膀莇蠆羃節(jié)芀薅羂羂蒅蒁羈肄羋螀羀膆蒃蚆肀羋芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆?wù)仄M薀螂肆蒞莃蚈肅肅薈薄螞膇莁蒀蟻艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蝕袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羈薇蚇袇肅莀薃羆膅薆葿羆羋荿螇羅羇膁螃羄膀莇蠆羃節(jié)芀薅羂羂蒅蒁羈肄羋螀羀膆蒃蚆肀羋芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆?wù)仄M薀螂肆蒞莃蚈肅肅薈薄螞膇莁蒀蟻艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蝕袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羈薇蚇袇肅莀薃羆膅薆葿羆羋荿螇羅羇膁螃羄膀莇蠆羃節(jié)芀薅羂羂蒅蒁羈肄羋螀羀膆蒃蚆肀羋芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆?wù)仄M薀螂肆蒞莃蚈肅肅薈薄螞膇莁蒀蟻艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蝕袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羈薇蚇袇肅莀薃羆膅薆葿羆羋荿螇羅羇膁螃羄膀莇蠆羃節(jié)芀薅羂羂蒅蒁羈肄羋螀羀膆蒃蚆肀羋芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅