電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)PLC與變頻器集成控制的恒

1、 緒 論1.1 課題的的提出水和電是人類(lèi)生生活、生產(chǎn)中中不可缺少的的重要物質(zhì)，在在節(jié)水節(jié)能已已成為時(shí)代特特征的現(xiàn)實(shí)條條件下，我們們這個(gè)水資源源和電能源短短缺的國(guó)家，長(zhǎng)長(zhǎng)期以來(lái)在市市政供水、高高層建筑供水水、工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)循環(huán)供水等等方面技術(shù)一一直比較落后后，自動(dòng)化程程度較低，而而隨著我國(guó)社社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)發(fā)展，人們生生活水平的不不斷提高，以以及住房制度度改革的不斷斷深入，城市市中各類(lèi)小區(qū)區(qū)建設(shè)發(fā)展十十分迅速，同同時(shí)也對(duì)小區(qū)區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施施建設(shè)提出了了更高的要求求。小區(qū)供水水系統(tǒng)的建設(shè)設(shè)是其中的一一個(gè)重要方面面，供水的可可靠性、穩(wěn)定定性、經(jīng)濟(jì)性性直接影響到到小區(qū)住戶(hù)的的正常工作和和生活，也直直接體現(xiàn)了小小

2、區(qū)物業(yè)管理理水平的高低低。1.1.1 幾幾種供水系統(tǒng)統(tǒng)的比較傳統(tǒng)的小區(qū)供水水方式有：恒恒速泵加壓供供水、氣壓罐罐供水、水塔塔高位水箱供供水、液力耦耦合器和電池池滑差離合器器調(diào)速的供水水方式、單片片機(jī)變頻調(diào)速速供水系統(tǒng)等等方式，其優(yōu)優(yōu)、缺點(diǎn)如下下：1恒速泵加壓壓供水方式無(wú)無(wú)法對(duì)供水管管網(wǎng)的壓力做做出及時(shí)的反反應(yīng)，水泵的的增減都依賴(lài)賴(lài)人工進(jìn)行手手工操作，自自動(dòng)化程度低低，而且為保保證供水，機(jī)機(jī)組常處于滿(mǎn)滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，不不但效率低、耗耗電量大，而而且在用水量量較少時(shí)，管管網(wǎng)長(zhǎng)期處于于超壓運(yùn)行狀狀態(tài)，爆損現(xiàn)現(xiàn)象嚴(yán)重，電電機(jī)硬起動(dòng)易易產(chǎn)生水錘效效應(yīng)，破壞性性大，目前較較少采用。2氣壓罐供水水具有體積小小、

3、技術(shù)簡(jiǎn)單單、不受高度度限制等特點(diǎn)點(diǎn)，但此方式式調(diào)節(jié)量小、水水泵電機(jī)為硬硬起動(dòng)且起動(dòng)動(dòng)頻繁，對(duì)電電器設(shè)備要求求較高、系統(tǒng)統(tǒng)維護(hù)工作量量大，而且為為減少水泵起起動(dòng)次數(shù)，停停泵壓力往往往比較高，致致使水泵在低低效段工作，而而出水壓力無(wú)無(wú)謂的增高，也也使浪費(fèi)加大大，從而限制制了其發(fā)展。3水塔高位水水箱供水具有有控制方式簡(jiǎn)簡(jiǎn)單、運(yùn)行經(jīng)經(jīng)濟(jì)合理、短短時(shí)間維或停停電可不停水水等優(yōu)點(diǎn)，但但存在基建投投資大，占地地面積大，維維護(hù)不方便，水水泵電機(jī)為硬硬起動(dòng)，啟動(dòng)動(dòng)電流大等缺點(diǎn)，頻頻繁起動(dòng)易損損壞聯(lián)軸器，目目前主要應(yīng)用用于高層建筑筑。4液力耦合器器和電池滑差差離合器調(diào)速速的供水方式式易漏油，發(fā)發(fā)熱需冷卻，效效率低

4、，改造造麻煩，只能能是一對(duì)一驅(qū)驅(qū)動(dòng)，需經(jīng)常常檢修；優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)是價(jià)格低廉廉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單單明了，維修修方便。5單片機(jī)變頻頻調(diào)速供水系系統(tǒng)也能做到到變頻調(diào)速，自自動(dòng)化程度要要優(yōu)于上面44種供水方式式，但是系統(tǒng)統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期比比較長(zhǎng)，對(duì)操操作員的素質(zhì)質(zhì)要求比較高高，可靠性比比較低，維修修不方便，且且不適用于惡惡劣的工業(yè)環(huán)環(huán)境。綜上所述，傳統(tǒng)統(tǒng)的供水方式式普遍不同程程度的存在浪浪費(fèi)水力、電電力資源；效效率低；可靠靠性差；自動(dòng)動(dòng)化程度不高高等缺點(diǎn)，嚴(yán)嚴(yán)重影響了居居民的用水和和工業(yè)系統(tǒng)中中的用水。目目前的供水方方式朝向高效效節(jié)能、自動(dòng)動(dòng)可靠的方向向發(fā)展，變頻頻調(diào)速技術(shù)以以其顯著的節(jié)節(jié)能效果和穩(wěn)穩(wěn)定可靠的控控制方式，在

5、在風(fēng)機(jī)、水泵泵、空氣壓縮縮機(jī)、制冷壓壓縮機(jī)等高能能耗設(shè)備上廣廣泛應(yīng)用，特特別是在城鄉(xiāng)鄉(xiāng)工業(yè)用水的的各級(jí)加壓系系統(tǒng)，居民生生活用水的恒恒壓供水系統(tǒng)統(tǒng)中，變頻調(diào)調(diào)速水泵節(jié)能能效果尤為突突出，其優(yōu)越越性表現(xiàn)在：一是節(jié)能顯顯著；二是在在開(kāi)、停機(jī)時(shí)時(shí)能減小電流流對(duì)電網(wǎng)的沖沖擊以及供水水水壓對(duì)管網(wǎng)網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊擊；三是能減減小水泵、電電機(jī)自身的機(jī)機(jī)械沖擊損耗耗?；赑LC和變變頻技術(shù)的恒恒壓供水系統(tǒng)統(tǒng)集變頻技術(shù)術(shù)、電氣技術(shù)術(shù)、現(xiàn)代控制制技術(shù)于一體體。采用該系系統(tǒng)進(jìn)行供水水可以提高供供水系統(tǒng)的穩(wěn)穩(wěn)定性和可靠靠性，同時(shí)系系統(tǒng)具有良好好的節(jié)能性，這這在能源日益益緊缺的今天天尤為重要，所所以研究設(shè)計(jì)計(jì)該系統(tǒng)，對(duì)對(duì)于

6、提高企業(yè)業(yè)效率以及人人民的生活水水平、降低能能耗等方面具具有重要的現(xiàn)現(xiàn)實(shí)意義。1.2 變頻器器恒壓供水產(chǎn)產(chǎn)生的背景和和意義泵站擔(dān)負(fù)著工農(nóng)農(nóng)業(yè)和生活用用水的重要任任務(wù)，運(yùn)行中中需要大量消消耗能量，提提高泵站效率率；降低能耗耗，對(duì)國(guó)民經(jīng)經(jīng)濟(jì)有重大意意義。我過(guò)泵泵站的特點(diǎn)是是數(shù)量大、范范圍廣、類(lèi)型型多、發(fā)展速速度快，在工工程規(guī)模上也也有一定水平平，但由于設(shè)設(shè)計(jì)中忽視動(dòng)動(dòng)能經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)點(diǎn)以及機(jī)電產(chǎn)產(chǎn)品類(lèi)型和質(zhì)質(zhì)量上存在的的一些問(wèn)題等等原因，至使使在技術(shù)水平平、工程標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)以及經(jīng)濟(jì)效效益指標(biāo)等方方面與國(guó)外先先進(jìn)水平相比比，還有一定定的差距。目目前，大量的的動(dòng)能消耗在在水泵、風(fēng)機(jī)機(jī)負(fù)載上，城城鄉(xiāng)居民用水水設(shè)備所

7、消耗耗的電量在這這類(lèi)負(fù)載中占占了相當(dāng)大的的比例。因此此，研究提水水系統(tǒng)的能量量模型，找出出能夠節(jié)能的的控制策略方方法是目前較較為重要的一一件事。以變頻器為核心心結(jié)合PLCC組成的控制制系統(tǒng)具有高高可靠性、強(qiáng)強(qiáng)抗干擾能力力、組合靈活活、編程簡(jiǎn)單單、維修方便便和低成本等等諸多特點(diǎn)，變變頻恒壓供水水系統(tǒng)集變頻頻技術(shù)、電氣氣技術(shù)、防雷雷避雷技術(shù)、現(xiàn)現(xiàn)代控制、遠(yuǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)術(shù)與一體。采采用該系統(tǒng)進(jìn)進(jìn)行供水可以以提高供水系系統(tǒng)的穩(wěn)定性性和可靠性，方方便的實(shí)現(xiàn)供供水系統(tǒng)的集集中管理與監(jiān)監(jiān)控；同時(shí)系系統(tǒng)具有良好好節(jié)能性，這這在能量日益益緊缺的今天天尤為重要，所所以研究設(shè)計(jì)計(jì)該系統(tǒng)，對(duì)對(duì)于提高企業(yè)業(yè)效率以及人人

8、民的生活水水平、降低能能耗等方面具具有重要的現(xiàn)現(xiàn)實(shí)意義。1.3 變頻恒恒壓供水系統(tǒng)統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研研究現(xiàn)狀變頻恒壓供水是是在變頻調(diào)速速技術(shù)的發(fā)展展之后逐漸發(fā)發(fā)展起來(lái)的。在在早期，由于于國(guó)外生產(chǎn)的的變頻器的功功能主要限定定在頻率控制制、升降速控控制、正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)控制、起動(dòng)動(dòng)控制以及制制動(dòng)控制、壓壓頻比控制以以及各種保護(hù)護(hù)功能。應(yīng)用用在變頻恒壓壓供水系統(tǒng)中中，變頻器僅僅作為執(zhí)行機(jī)機(jī)構(gòu)，為了滿(mǎn)滿(mǎn)足供水量大大小需求不同同時(shí)，保證管管網(wǎng)壓力恒定定，需在變頻頻器外部提供供壓力控制器器和壓力變送送器，對(duì)壓力力進(jìn)行閉環(huán)控控制。1.3.1 變變頻恒壓供水水系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)內(nèi)外研究與現(xiàn)現(xiàn)狀隨著變頻技術(shù)的的發(fā)展和變頻頻恒壓供水系

9、系統(tǒng)的穩(wěn)定性性、可靠性以以及自動(dòng)化程程度高等方面面的優(yōu)點(diǎn)以及及顯著的節(jié)能能效果被大家家發(fā)現(xiàn)和認(rèn)可可后，國(guó)外許許多生產(chǎn)變頻頻器的廠家開(kāi)開(kāi)始重視并推推出具有恒壓壓供水功能的的變頻器，像像日本Sammco公司，就就推出了恒壓壓供水基板，備備有“變頻泵固定定方式”、“變頻泵循環(huán)環(huán)方式”兩種模式它它將PID調(diào)節(jié)器器和PLC可編程程控制器等硬硬件集成在變變頻器控制基基板上，通過(guò)過(guò)設(shè)置指令代代碼實(shí)現(xiàn)PLLC和PID等電控控系統(tǒng)的功能能，只要搭載載配套的恒壓壓供水單元，便便可直接控制制多個(gè)內(nèi)置的的電磁接觸器器工作，可構(gòu)構(gòu)成最多7臺(tái)電機(jī)（泵泵）的供水系系統(tǒng)。這類(lèi)設(shè)設(shè)備雖微化了了電路結(jié)構(gòu)，降降低了設(shè)備成成本，但其

10、輸輸出接口的擴(kuò)擴(kuò)展功能缺乏乏靈活性，系系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性性能和穩(wěn)定性性不高，與別別的監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)（如BA系統(tǒng)）和和組態(tài)軟件難難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)據(jù)通信，并且且限制了帶負(fù)負(fù)載的容量，因因此在實(shí)際使使用時(shí)其范圍圍將會(huì)受到限限制。目前國(guó)國(guó)內(nèi)有不少公公司在做變頻頻恒壓供水的的工程，大多多采用國(guó)外的的變頻器控制制水泵的轉(zhuǎn)速速，水管管網(wǎng)網(wǎng)壓力的閉環(huán)環(huán)調(diào)節(jié)及多臺(tái)臺(tái)水泵的循環(huán)環(huán)控制，有的的采用可編程程控制器（PPLC）及相相應(yīng)的軟件予予以實(shí)現(xiàn)；有有的采用單片片機(jī)及相應(yīng)的的軟件予以實(shí)實(shí)現(xiàn)。但在系系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性性能、穩(wěn)定性性能、抗擾性性能以及開(kāi)放放性等多方面面的綜合技術(shù)術(shù)指標(biāo)來(lái)說(shuō)，還還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)能達(dá)達(dá)到所有用戶(hù)戶(hù)的要求。原原深圳華為電

11、電氣公司和成成都希望集團(tuán)團(tuán)也推出了恒恒壓供水專(zhuān)用用變頻器（5.5kww22kww），無(wú)需外接接PLC和PID調(diào)節(jié)器器，可完成最最多4臺(tái)水泵的循循環(huán)切換、定定時(shí)起、停和和定時(shí)循環(huán)。該該變頻器將壓壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)節(jié)與循環(huán)邏輯輯控制功能集集成在變頻器器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，但但其輸出接口口限制了帶負(fù)負(fù)載容量，同同時(shí)操作不方方便且不具有有數(shù)據(jù)通信功功能，因此只只適用于小容容量，控制要要求不高的供供水場(chǎng)所。可可以看出，目目前在國(guó)內(nèi)外外變頻調(diào)速恒恒壓供水控制制系統(tǒng)的研究究設(shè)計(jì)中，對(duì)對(duì)于能適應(yīng)不不同的用水場(chǎng)場(chǎng)合，結(jié)合現(xiàn)現(xiàn)代控制技術(shù)術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通通訊技術(shù)同時(shí)時(shí)兼顧系統(tǒng)的的電磁兼容性性的變頻恒壓供供水系統(tǒng)的水水壓閉環(huán)控制制研究得

12、不夠夠。因此，有有待于進(jìn)一步步研究改善變變頻恒壓供水水系統(tǒng)的性能能，使其能被被更好的應(yīng)用用于生活、生生產(chǎn)實(shí)踐。1.3.2 變變頻調(diào)速技術(shù)術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)發(fā)展與現(xiàn)狀變頻器的快速發(fā)發(fā)展得益于電電力電子技術(shù)術(shù)、計(jì)算機(jī)技技術(shù)和自動(dòng)控控制技術(shù)及電電機(jī)控制理論論的發(fā)展。11964年，最最先提出把通通信技術(shù)中的的脈寬調(diào)制PPWM技術(shù)應(yīng)應(yīng)用到交流傳傳動(dòng)中的是德德國(guó)人。200世紀(jì)80年代初初，日本學(xué)者者提出了基于于磁通軌跡的的磁通軌跡控控制方法。從從20世紀(jì)80年代后半半期開(kāi)始，美美、日、德、英英等發(fā)達(dá)國(guó)家家的基于VVVVF技術(shù)的的通用變頻器器已商品化并并廣泛應(yīng)用。在在我國(guó)，600%的發(fā)電量量是通過(guò)電動(dòng)動(dòng)機(jī)消耗掉的

13、的，因此如何何利用電機(jī)調(diào)調(diào)速技術(shù)進(jìn)行行電機(jī)運(yùn)行方方式的改造以以節(jié)約電能，一一直受到國(guó)家家和業(yè)界人士士的重視?，F(xiàn)現(xiàn)在，我國(guó)約約有200家左右右的公司、工工廠和研究所所從事變頻調(diào)調(diào)速技術(shù)的工工作，但自行行開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的的變頻調(diào)速產(chǎn)產(chǎn)品和國(guó)際市市場(chǎng)上的同類(lèi)類(lèi)產(chǎn)品相比，還還有比較大的的技術(shù)差距。隨隨著改革開(kāi)放放和經(jīng)濟(jì)的高高速發(fā)展，我我國(guó)采取要么么直接從發(fā)達(dá)達(dá)國(guó)家進(jìn)口現(xiàn)現(xiàn)成的變頻調(diào)調(diào)速設(shè)備，要要么內(nèi)外結(jié)合合，即在自行行設(shè)計(jì)制造的的成套裝置中中采用外國(guó)進(jìn)進(jìn)口或合資企企業(yè)的先進(jìn)變變頻調(diào)速設(shè)備備，然后自己己開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟軟件的辦法，很很好地為國(guó)內(nèi)內(nèi)重大工程項(xiàng)項(xiàng)目提供了電電氣傳動(dòng)控制制系統(tǒng)的解決決辦法，適應(yīng)應(yīng)了社會(huì)的需

14、需要?？傊?，雖雖然國(guó)內(nèi)變頻頻調(diào)速技術(shù)取取得了較好的的成績(jī)，但是是總體上來(lái)說(shuō)說(shuō)國(guó)內(nèi)自行開(kāi)開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)相相關(guān)設(shè)備的能能力還比較弱弱，對(duì)國(guó)外公公司的依賴(lài)還還很?chē)?yán)重。1.4 本課題題的主要研究究?jī)?nèi)容本設(shè)計(jì)是以小區(qū)區(qū)供水系統(tǒng)為為控制對(duì)象，采采用PLC和變頻頻技術(shù)相結(jié)合合技術(shù)，設(shè)計(jì)計(jì)一套城市小小區(qū)恒壓供水水系統(tǒng)，并引引用計(jì)算機(jī)對(duì)對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控控和管理保證證整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)運(yùn)行可靠，安安全節(jié)能，獲獲得最佳的運(yùn)運(yùn)行工況。PLC控制變頻頻恒壓供水系系統(tǒng)主要有變變頻器、可編編程控制器、壓壓力變送器和和現(xiàn)場(chǎng)的水泵泵機(jī)組一起組組成一個(gè)完整整的閉環(huán)調(diào)節(jié)節(jié)系統(tǒng)，本設(shè)設(shè)計(jì)中有3個(gè)貯水池，33臺(tái)水泵，采采用部分流量量調(diào)節(jié)方

15、法，即即3臺(tái)水泵中只只有1臺(tái)水泵在變變頻器控制下下作變速運(yùn)行行，其余水泵泵做恒速運(yùn)行行。PLC根據(jù)據(jù)管網(wǎng)壓力自自動(dòng)控制各個(gè)個(gè)水泵之間切切換，并根據(jù)據(jù)壓力檢測(cè)值值和給定值之之間偏差進(jìn)行行PID運(yùn)算，輸出給給變頻器控制制其輸出頻率率，調(diào)節(jié)流量量，使供水管管網(wǎng)壓力恒定定。各水泵切切換遵循先起起先停、先停停先起原則。根據(jù)以上控制要要求，進(jìn)行系系統(tǒng)總體控制制方案設(shè)計(jì)。硬硬件設(shè)備選型型、PLC選型，估估算所需I/O點(diǎn)數(shù)，進(jìn)進(jìn)行I/O模塊選選型，繪制系系統(tǒng)硬件連接接圖：包括系系統(tǒng)硬件配置置圖、I/OO連接圖，分分配I/O點(diǎn)數(shù)，列列出I/O分配表表，熟練使用用相關(guān)軟件。2 變頻恒壓供供水系統(tǒng)的理理論及控制2.

16、1 變頻恒恒壓供水系統(tǒng)統(tǒng)的理論分析析2.1.1 電電動(dòng)機(jī)的調(diào)速速原理水泵電機(jī)多采用用三相異步電電動(dòng)機(jī)，而其其轉(zhuǎn)速公式為為： (2.1)式中：f表示電電源頻率，pp表示電動(dòng)機(jī)機(jī)極對(duì)數(shù)，ss表示轉(zhuǎn)差率率。從上式可知，三三相異步電動(dòng)動(dòng)機(jī)的調(diào)速方方法有：1改變電源頻頻率；2改變電機(jī)極極對(duì)數(shù)；3改變轉(zhuǎn)差率率。改變電機(jī)極對(duì)數(shù)數(shù)調(diào)速的調(diào)控控方式控制簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，投資省省，節(jié)能效果果顯著，效率率高，但需要要專(zhuān)門(mén)的變極極電機(jī)，是有有級(jí)調(diào)速，而而且級(jí)差比較較大，即變速速時(shí)轉(zhuǎn)速變化化較大，轉(zhuǎn)矩矩也變化大，因因此只適用于于特定轉(zhuǎn)速的的生產(chǎn)機(jī)器。改改變轉(zhuǎn)差率調(diào)調(diào)速為了保證證其較大的調(diào)調(diào)速范圍一般般采用串級(jí)調(diào)調(diào)速的方式，其其最

17、大優(yōu)點(diǎn)是是它可以回收收轉(zhuǎn)差功率，節(jié)節(jié)能效果好，且且調(diào)速性能也也好，但由于于線路過(guò)于復(fù)復(fù)雜，增加了了中間環(huán)節(jié)的的電能損耗，且且成本高而影影響它的推廣廣價(jià)值。下面面重點(diǎn)分析改改變電源頻率率調(diào)速的方法法及特點(diǎn)。根據(jù)公式可知，當(dāng)當(dāng)轉(zhuǎn)差率變化化不大時(shí)，異異步電動(dòng)機(jī)的的轉(zhuǎn)速n基本上與電電源頻率f成正比。連連續(xù)調(diào)節(jié)電源源頻率，就可可以平滑地改改變電動(dòng)機(jī)的的轉(zhuǎn)速。但是是，單一地調(diào)調(diào)節(jié)電源頻率率，將導(dǎo)致電電機(jī)運(yùn)行性能能惡化。隨著著電力電子技技術(shù)的發(fā)展，已已出現(xiàn)了各種種性能良好、工工作可靠的變變頻調(diào)速電源源裝置，它們們促進(jìn)了變頻頻調(diào)速的廣泛泛應(yīng)用。2.1.2 變變頻恒壓供水水系統(tǒng)的節(jié)能能原理供水系統(tǒng)的揚(yáng)程程特性是

18、以供供水系統(tǒng)管路路中的閥門(mén)開(kāi)開(kāi)度不變?yōu)榍扒疤?，表明水水泵在某一轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速下?lián)P程HH與流量Q之間的關(guān)系系曲線，如圖圖2.1所示。由由于在閥門(mén)開(kāi)開(kāi)度和水泵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速都不變的的情況下，流流量的大小主主要取決于用用戶(hù)的用水情情況，因此，揚(yáng)揚(yáng)程特性所反反映的是揚(yáng)程程H與用水流量量Qu間的關(guān)系H=f(Qu)。而管阻特特性是以水泵泵的轉(zhuǎn)速不變變?yōu)榍疤幔肀砻鏖y門(mén)在某某一開(kāi)度下?lián)P揚(yáng)程H與流量Q之間的關(guān)系系曲線，如圖圖2.1所示。管管阻特性反映映了水泵的能能量用來(lái)克服服泵系統(tǒng)的水水位及壓力差差、液體在管管道中流動(dòng)阻阻力的變化規(guī)規(guī)律。由于閥閥門(mén)開(kāi)度的改改變，實(shí)際上上是改變了在在某一揚(yáng)程下下，供水系統(tǒng)統(tǒng)向用戶(hù)的供供水能力。

19、因因此，管阻特特性所反映的的是揚(yáng)程與供供水流量Qc之間的關(guān)系系H=f(QQc)。揚(yáng)程特性性曲線和管阻阻特性曲線的的交點(diǎn)，稱(chēng)為為供水系統(tǒng)的的工作點(diǎn)，如如圖2.1中A點(diǎn)。在這一一點(diǎn)，用戶(hù)的的用水流量QQu和供水系統(tǒng)統(tǒng)的供水流量量Qc處于平衡狀狀態(tài)，供水系系統(tǒng)既滿(mǎn)足了了揚(yáng)程特性，也也符合了管阻阻特性，系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。圖2.1 恒壓壓供水系統(tǒng)的的基本特征變頻恒壓供水系系統(tǒng)的供水部部分主要由水水泵、電動(dòng)機(jī)機(jī)、管道和閥閥門(mén)等構(gòu)成。通通常由異步電電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)水水泵旋轉(zhuǎn)來(lái)供供水，并且把把電機(jī)和水泵泵做成一體，通通過(guò)變頻器調(diào)調(diào)節(jié)異步電機(jī)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從從而改變水泵泵的出水流量量而實(shí)現(xiàn)恒壓壓供水的。因因此，供水系系統(tǒng)變

20、頻的實(shí)實(shí)質(zhì)是異步電電動(dòng)機(jī)的變頻頻調(diào)速。異步步電動(dòng)機(jī)的變變頻調(diào)速是通通過(guò)改變定子子供電頻率來(lái)來(lái)改變同步轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速而實(shí)現(xiàn)調(diào)調(diào)速的。在供水系統(tǒng)中，通通常以流量為為控制目的，常常用的控制方方法為閥門(mén)控控制法和轉(zhuǎn)速速控制法。閥閥門(mén)控制法是是通過(guò)調(diào)節(jié)閥閥門(mén)開(kāi)度來(lái)調(diào)調(diào)節(jié)流量，水水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速速保持不變。其其實(shí)質(zhì)是通過(guò)過(guò)改變水路中中的阻力大小小來(lái)改變流量量，因此，管管阻將隨閥門(mén)門(mén)開(kāi)度的改變變而改變，但但揚(yáng)程特性不不變。由于實(shí)實(shí)際用水中，需需水量是變化化的，若閥門(mén)門(mén)開(kāi)度在一段段時(shí)間內(nèi)保持持不變，必然然要造成超壓壓或欠壓現(xiàn)象象的出現(xiàn)。轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速控制法是是通過(guò)改變水水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)流流量，而閥門(mén)門(mén)開(kāi)度保持不不變，是通過(guò)

21、過(guò)改變水的動(dòng)動(dòng)能改變流量量。因此，揚(yáng)揚(yáng)程特性將隨隨水泵轉(zhuǎn)速的的改變而改變變，但管阻特特性不變。變變頻調(diào)速供水水方式屬于轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速控制。其其工作原理是是根據(jù)用戶(hù)用用水量的變化化自動(dòng)地調(diào)整整水泵電機(jī)的的轉(zhuǎn)速，使管管網(wǎng)壓力始終終保持恒定，當(dāng)當(dāng)用水量增大大時(shí)電機(jī)加速速，用水量減減小時(shí)電機(jī)減減速。由流體力學(xué)可知知，水泵給管管網(wǎng)供水時(shí)，水水泵的輸出功功率P與管網(wǎng)的水水壓H及出水流量量Q的乘積成正正比；水泵的的轉(zhuǎn)速n與出水流量量Q成正比；管管網(wǎng)的水壓HH與出水流量量Q的平方成正正比。由上述述關(guān)系有，水水泵的輸出功功率P與轉(zhuǎn)速n三次方成正正比， （2.2） （2.3） （2.44） （22.5）式中k、k1、k2

22、、k3為比例常數(shù)數(shù)。圖2.2 管網(wǎng)網(wǎng)及水泵的運(yùn)運(yùn)行特性曲線線當(dāng)用閥門(mén)控制時(shí)時(shí)，若供水量量高峰水泵工工作在E點(diǎn)，流量為為Q1，揚(yáng)程為H0，當(dāng)供水量量從Q1減小到Q2時(shí)，必須關(guān)關(guān)小閥門(mén)，這這時(shí)閥門(mén)的摩摩擦阻力變大大，阻力曲線線從b3移到b1，揚(yáng)程特特性曲線不變變。而揚(yáng)程則則從H0上升到H1，運(yùn)行工況況點(diǎn)從E點(diǎn)移到F點(diǎn)，此時(shí)水水泵的輸出功功率正比于HH1Q2。當(dāng)用調(diào)速速控制時(shí)，若若采用恒壓(H0)，變速泵(nn2)供水，管管阻特性曲線線為b2，揚(yáng)程特特性變?yōu)榍€線n2，工作點(diǎn)點(diǎn)從E點(diǎn)移到D點(diǎn)。此時(shí)水水泵輸出功率率正比于H0Q2，由于H1H0，所以當(dāng)用用閥門(mén)控制流流量時(shí)，有正正比于(H1H0)Q2的功

23、率被浪浪費(fèi)掉，并且且隨著閥門(mén)的的不斷關(guān)小，閥閥門(mén)的摩擦阻阻力不斷變大大，管阻特性性曲線上移，運(yùn)運(yùn)行工況點(diǎn)也也隨之上移，于于是H1增大，而被被浪費(fèi)的功率率要隨之增加加。所以調(diào)速速控制方式要要比閥門(mén)控制制方式供水功功率要小得多多，節(jié)能效果果顯著。2.2 變頻恒恒壓供水系統(tǒng)統(tǒng)控制方案的的確定2.2.1 變變頻恒壓供水水系統(tǒng)控制方方案的比較恒壓變頻供水系系統(tǒng)主要有壓壓力變送器、變變頻器、恒壓壓控制單元、水水泵機(jī)組以及及低壓電器組組成。系統(tǒng)主主要的任務(wù)是是利用恒壓控控制單元使變變頻器控制一一臺(tái)水泵或循循環(huán)控制多臺(tái)臺(tái)水泵，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的的恒定和水泵泵電機(jī)的軟起起動(dòng)以及變頻頻水泵與工頻頻水泵的切換換，同時(shí)

24、還要要能對(duì)運(yùn)行數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸輸和監(jiān)控。根根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)設(shè)計(jì)任務(wù)要求求，有以下幾幾種方案可供供選擇：1由供水基板板的變頻器、水水泵機(jī)組和壓壓力變送器組組成；2由通用變頻頻器、單片機(jī)機(jī)（包括變頻頻控制、調(diào)節(jié)節(jié)器控制）和和壓力變送器器組成；3由通用變頻頻器、PLCC（包括變頻頻控制、PID調(diào)節(jié)器器控制）和壓壓力變送器組組成。三種方案的特點(diǎn)點(diǎn)比較如下：(1) 由供水水基板的變頻頻器、水泵機(jī)機(jī)組和壓力變變送器組成。這種控制系統(tǒng)結(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，它它將PID調(diào)節(jié)器器和PLC可編程程控制器等硬硬件集成在變變頻器供水基基板上，通過(guò)過(guò)設(shè)置指令代代碼實(shí)現(xiàn)PLLC和PID等電控控系統(tǒng)的功能能。它雖然微微化了電路結(jié)結(jié)構(gòu)，降低

25、了了設(shè)備成本，但但在壓力設(shè)定定和壓力反饋饋值的顯示方方面比較麻煩煩，無(wú)法自動(dòng)動(dòng)實(shí)現(xiàn)不同時(shí)時(shí)段的不同恒恒壓要求，在在調(diào)試時(shí)，PPID調(diào)節(jié)參參數(shù)尋優(yōu)困難難，調(diào)節(jié)范圍圍小，系統(tǒng)的的穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)態(tài)性能不易保保證。其輸出出接口的擴(kuò)展展功能缺乏靈靈活性，數(shù)據(jù)據(jù)通信困難，并并且限制了帶帶負(fù)載的容量量，因此僅適適用于要求不不高的小容量量場(chǎng)合。（2） 由通用用變頻器、單單片機(jī)（包括括變頻控制、調(diào)調(diào)節(jié)器控制）和和壓力變送器器組成。這種方式控制精精度高、控制制算法靈活、參參數(shù)調(diào)整方便便，具有較高高的性?xún)r(jià)比，但但開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)長(zhǎng)，程序一旦旦固化，修改改較為麻煩，因因此現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試試的靈活性差差，同時(shí)變頻頻器在運(yùn)行時(shí)時(shí)，將產(chǎn)生干

26、干擾，變頻器器的功率越大大，產(chǎn)生的干干擾越大，所所以必須采取取相應(yīng)的抗干干擾措施來(lái)保保證系統(tǒng)的可可靠性。該系系統(tǒng)適用于某某一特定領(lǐng)域域的小容量的的變頻恒壓供供水中。（3） 由通用用變頻器、PPLC和壓力力變送器組成成。這種控制方式靈靈活方便，通通用性強(qiáng)。由由于PLC產(chǎn)品的的系列化和模模塊化，用戶(hù)戶(hù)可靈活組成成各種規(guī)模和和要求不同控控制系統(tǒng)。在在硬件設(shè)計(jì)上上，只需確定定PLC的硬件件配置和I/O的外部接接線，當(dāng)控制制要求發(fā)生改改變時(shí)，可以以方便地通過(guò)過(guò)控制PLCC程序，所以以現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試方方便。同時(shí)由由于PLC的抗干干擾能力強(qiáng)、可可靠性高，因因此系統(tǒng)的可可靠性大大提提高。該系統(tǒng)統(tǒng)能適用于各各類(lèi)不同要

27、求求的恒壓供水水場(chǎng)合，并且且與供水機(jī)組組的容量大小小無(wú)關(guān)。2.2.2 變變頻恒壓供水水方案的確定定在這三種方案中中：供水基板的的變頻器、水水泵機(jī)組和壓壓力變送器組組成；通用變頻器器、單片機(jī)（包包括變頻控制制、調(diào)節(jié)器控控制）和壓力力變送器組成成；通用變頻器器、PLC（包包括變頻控制制、PID調(diào)節(jié)器器控制）和壓壓力變送器組組成。通過(guò)比比較和分析，可可以看出第三三種控制方案案更適合于本本系統(tǒng)。這種種控制方案既既有擴(kuò)展功能能靈活方便、便便于數(shù)據(jù)傳輸輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)，又又能達(dá)到系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定性及控控制精度的要要求。3 變頻恒壓供供水系統(tǒng)的基基本工作過(guò)程程PLC控制變頻頻恒壓供水系系統(tǒng)主要有變變頻器、可編編程控制器、

28、壓壓力變送器和和現(xiàn)場(chǎng)的水泵泵機(jī)組一起組組成一個(gè)完整整的閉環(huán)調(diào)節(jié)節(jié)系統(tǒng)，該系系統(tǒng)的控制原原理圖如圖11.1所示：圖1.1 變頻頻恒壓供水系系統(tǒng)控制原理理圖從圖中可看出，系系統(tǒng)可分為：執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信信號(hào)檢測(cè)機(jī)構(gòu)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)構(gòu)三大部分。3.1 變頻恒恒壓供水系統(tǒng)統(tǒng)控制原理的的組成和說(shuō)明明1執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)是是由一組水泵泵組成，它們們用于將水供供入用戶(hù)管網(wǎng)網(wǎng)，其中由一一臺(tái)變頻泵和和兩臺(tái)工頻泵泵構(gòu)成，變頻頻泵是由變頻頻調(diào)速器控制制、可以進(jìn)行行變頻調(diào)整的的水泵，用以以根據(jù)用水量量的變化改變變電機(jī)的轉(zhuǎn)速速，以維持管管網(wǎng)的水壓恒恒定；工頻泵泵只運(yùn)行于啟啟、停兩種工工作狀態(tài)，用用以在用水量量很大（變頻頻泵達(dá)到工

29、頻頻運(yùn)行狀態(tài)都都無(wú)法滿(mǎn)足用用水要求時(shí)）的的情況下投入入工作。2信號(hào)檢測(cè)機(jī)機(jī)構(gòu)：在系統(tǒng)統(tǒng)控制過(guò)程中中，需要檢測(cè)測(cè)的信號(hào)包括括管網(wǎng)水壓信信號(hào)、水池水水位信號(hào)和報(bào)報(bào)警信號(hào)。管管網(wǎng)水壓信號(hào)號(hào)反映的是用用戶(hù)管網(wǎng)的水水壓值，它是是恒壓供水控控制的主要反反饋信號(hào)。此此信號(hào)是模擬擬信號(hào)，讀入入PLC時(shí)，需需進(jìn)行A/DD轉(zhuǎn)換。另外外為加強(qiáng)系統(tǒng)統(tǒng)的可靠性，還還需對(duì)供水的的上限壓力和和下限壓力用用電接點(diǎn)壓力力表進(jìn)行檢測(cè)測(cè)，檢測(cè)結(jié)果果可以送給PPLC，作為數(shù)字量量輸入；水池池水位信號(hào)反反映水泵的進(jìn)進(jìn)水水源是否否充足。信號(hào)號(hào)有效時(shí)，控控制系統(tǒng)要對(duì)對(duì)系統(tǒng)實(shí)施保保護(hù)控制，以以防止水泵空空抽而損壞電電機(jī)和水泵。此此信號(hào)來(lái)自安

30、安裝于水池中中的液位傳感感器；報(bào)警信信號(hào)反映系統(tǒng)統(tǒng)是否正常運(yùn)運(yùn)行，水泵電電機(jī)是否過(guò)載載、變頻器是是否有異常，該該信號(hào)為開(kāi)關(guān)關(guān)量信號(hào)。3控制機(jī)構(gòu)：供水控制系系統(tǒng)一般安裝裝在供水控制制柜中，包括括供水控制器器(PLC系統(tǒng))、變頻器和和電控設(shè)備三三個(gè)部分。供供水控制器是是整個(gè)變頻恒恒壓供水控制制系統(tǒng)的核心心。供水控制制器直接對(duì)系系統(tǒng)中的壓力力、液位、報(bào)報(bào)警信號(hào)進(jìn)行行采集，對(duì)來(lái)來(lái)自人機(jī)接口口和通訊接口口的數(shù)據(jù)信息息進(jìn)行分析、實(shí)實(shí)施控制算法法，得出對(duì)執(zhí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控控制方案，通通過(guò)變頻調(diào)速速器和接觸器器對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)(即水泵機(jī)機(jī)組)進(jìn)行控控制；變頻器器是對(duì)水泵進(jìn)進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制制的單元，其其跟蹤供水控控制器送來(lái)

31、的的控制信號(hào)改改變調(diào)速泵的的運(yùn)行頻率，完完成對(duì)調(diào)速泵泵的轉(zhuǎn)速控制制。根據(jù)水泵機(jī)組中中水泵被變頻頻器拖動(dòng)的情情況不同，變變頻器有兩種種工作方式即即變頻循環(huán)式式和變頻固定定式，變頻循循環(huán)式即變頻頻器拖動(dòng)某一一臺(tái)水泵作為為調(diào)速泵，當(dāng)當(dāng)這臺(tái)水泵運(yùn)運(yùn)行在50HHz時(shí)，其供供水量仍不能能達(dá)到用水要要求，需要增增加水泵機(jī)組組時(shí)，系統(tǒng)先先將變頻器從從該水泵電機(jī)機(jī)中脫出，將將該泵切換為為工頻的同時(shí)時(shí)用變頻去拖拖動(dòng)另一臺(tái)水水泵電機(jī)；變變頻固定式是是變頻器拖動(dòng)動(dòng)某一臺(tái)水泵泵作為調(diào)速泵泵，當(dāng)這臺(tái)水水泵運(yùn)行在550Hz時(shí)，其其供水量仍不不能達(dá)到用水水要求，需要要增加水泵機(jī)機(jī)組時(shí)，系統(tǒng)統(tǒng)直接啟動(dòng)另另一臺(tái)恒速水水泵，變頻器

32、器不做切換，變變頻器固定拖拖動(dòng)的水泵在在系統(tǒng)運(yùn)行前前可以選擇，本本設(shè)計(jì)中采用用前者。作為一個(gè)控制系系統(tǒng)，報(bào)警是是必不可少的的重要組成部部分。由于本本系統(tǒng)能適用用于不同的供供水領(lǐng)域，所所以為了保證證系統(tǒng)安全、可可靠、平穩(wěn)的的運(yùn)行，防止止因電機(jī)過(guò)載載、變頻器報(bào)報(bào)警、電網(wǎng)過(guò)過(guò)大波動(dòng)、供供水水源中斷斷造成故障，因因此系統(tǒng)必須須要對(duì)各種報(bào)報(bào)警量進(jìn)行監(jiān)監(jiān)測(cè)，由PLLC判斷報(bào)警警類(lèi)別，進(jìn)行行顯示和保護(hù)護(hù)動(dòng)作控制，以以免造成不必必要的損失。恒壓供水系統(tǒng)通通過(guò)安裝在用用戶(hù)供水管道道上的壓力變變送器實(shí)時(shí)地地測(cè)量參考點(diǎn)點(diǎn)的水壓，檢檢測(cè)管網(wǎng)出水水壓力，并將將其轉(zhuǎn)換為4420mAA的電信號(hào)，此此檢測(cè)信號(hào)是是實(shí)現(xiàn)恒壓供供

33、水的關(guān)鍵參參數(shù)。由于電電信號(hào)為模擬擬量，故必須須通過(guò)PLCC的A/D轉(zhuǎn)換模模塊才能讀入入并與設(shè)定值值進(jìn)行比較，將將比較后的偏偏差值進(jìn)行PPID運(yùn)算，再再將運(yùn)算后的的數(shù)字信號(hào)通通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換模模塊轉(zhuǎn)換成模模擬信號(hào)作為為變頻器的輸輸入信號(hào)，控控制變頻器的的輸出頻率，從從而控制電動(dòng)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)進(jìn)而控制水泵泵的供水流量量，最終使用用戶(hù)供水管道道上的壓力恒恒定，實(shí)現(xiàn)變變頻恒壓供水水。3.2 變頻恒恒壓供水系統(tǒng)統(tǒng)的控制流程程變頻恒壓供水系系統(tǒng)控制流程程如下：1系統(tǒng)通電，按按照接收到有有效的自控系系統(tǒng)啟動(dòng)信號(hào)號(hào)后，首先啟啟動(dòng)變頻器拖拖動(dòng)變頻泵MM1工作，根據(jù)據(jù)壓力變送器器測(cè)得的用戶(hù)戶(hù)管網(wǎng)實(shí)際壓壓力和設(shè)定壓

34、壓力的偏差調(diào)調(diào)節(jié)變頻器的的輸出頻率，控控制Ml的轉(zhuǎn)速，當(dāng)當(dāng)輸出壓力達(dá)達(dá)到設(shè)定值，其其供水量與用用水量相平衡衡時(shí)，轉(zhuǎn)速才才穩(wěn)定到某一一定值，這期期間Ml工作在調(diào)速速運(yùn)行狀態(tài)。2當(dāng)用水量增增加水壓減小小時(shí)，壓力變變送器反饋的的水壓信號(hào)減減小，偏差變變大，PLCC的輸出信號(hào)號(hào)變大，變頻頻器的輸出頻頻率變大，所所以水泵的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速增大，供供水量增大，最最終水泵的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速達(dá)到另一一個(gè)新的穩(wěn)定定值。反之，當(dāng)當(dāng)用水量減少少水壓增加時(shí)時(shí)，通過(guò)壓力力閉環(huán)，減小小水泵的轉(zhuǎn)速速到另一個(gè)新新的穩(wěn)定值。3當(dāng)用水量繼繼續(xù)增加，變變頻器的輸出出頻率達(dá)到上上限頻率500Hz時(shí)，若若此時(shí)用戶(hù)管管網(wǎng)的實(shí)際壓壓力還未達(dá)到到設(shè)定壓力，并并

35、且滿(mǎn)足增加加水泵的條件件(在下節(jié)有有詳細(xì)闡述)時(shí)，在變頻頻循環(huán)式的控控制方式下，系系統(tǒng)將在PLLC的控制下下自動(dòng)投入水水泵M2(變速運(yùn)行行)，同時(shí)變變頻泵M1做工頻運(yùn)行行，系統(tǒng)恢復(fù)復(fù)對(duì)水壓的閉閉環(huán)調(diào)節(jié)，直直到水壓達(dá)到到設(shè)定值為止止。如果用水水量繼續(xù)增加加，滿(mǎn)足增加加水泵的條件件，將繼續(xù)發(fā)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換換，將另一臺(tái)臺(tái)工頻泵M3投入運(yùn)行，變變頻器輸出頻頻率達(dá)到上限限頻率50HHz時(shí)，壓力力仍未達(dá)到設(shè)設(shè)定值時(shí)，控控制系統(tǒng)就會(huì)會(huì)發(fā)出水壓超超限報(bào)警。4當(dāng)用水量下下降水壓升高高，變頻器的的輸出頻率降降至下限頻率率，用戶(hù)管網(wǎng)網(wǎng)的實(shí)際水壓壓仍高于設(shè)定定壓力值，并并且滿(mǎn)足減少少水泵的條件件時(shí)，系統(tǒng)將將工頻泵M2關(guān)

36、掉，恢復(fù)復(fù)對(duì)水壓的閉閉環(huán)調(diào)節(jié)，使使壓力重新達(dá)達(dá)到設(shè)定值。當(dāng)當(dāng)用水量繼續(xù)續(xù)下降，并且且滿(mǎn)足減少水水泵的條件時(shí)時(shí)，將繼續(xù)發(fā)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換換，將另一臺(tái)臺(tái)工頻泵M1關(guān)掉。3.3 水泵切切換條件分析析在上述的系統(tǒng)工工作流程中，我我們提到當(dāng)變變頻泵己運(yùn)行行在上限頻率率，此時(shí)管網(wǎng)網(wǎng)的實(shí)際壓力力仍低于設(shè)定定壓力，此時(shí)時(shí)需要增加水水泵來(lái)滿(mǎn)足供供水要求，達(dá)達(dá)到恒壓的目目的；當(dāng)變頻頻泵和工頻泵泵都在運(yùn)行且且變頻泵己運(yùn)運(yùn)行在下限頻頻率，此時(shí)管管網(wǎng)的實(shí)際壓壓力仍高于設(shè)設(shè)定壓力，此此時(shí)需要減少少工頻泵來(lái)減減少供水流量量，達(dá)到恒壓壓的目的。在系統(tǒng)工作時(shí)既既要使機(jī)組不不過(guò)于頻繁的的切換，又要要保證系統(tǒng)提提供穩(wěn)定可靠靠的供水壓力

37、力，應(yīng)考慮電電網(wǎng)的限制以以及變頻器和和電機(jī)工作頻頻率的限制，50Hz成為頻率調(diào)節(jié)的上限頻率；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到0Hz。因?yàn)楫?dāng)水泵機(jī)組運(yùn)行，電機(jī)帶動(dòng)水泵向管網(wǎng)供水時(shí)，由于管網(wǎng)中的水壓會(huì)反推水泵，給帶動(dòng)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(huì)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(chǎng)所有關(guān)，一般在20Hz左右。所以

38、選擇50Hz和20Hz作為水泵機(jī)組切換的上下限頻率。當(dāng)輸出頻率達(dá)到到上限頻率時(shí)時(shí)，實(shí)際供水水壓力在設(shè)定定壓力上下波波動(dòng)。若出現(xiàn)現(xiàn)PsPf時(shí)就進(jìn)行機(jī)機(jī)組切換，很很可能由于新新增加了一臺(tái)臺(tái)機(jī)組運(yùn)行，供供水壓力一下下就超過(guò)了設(shè)設(shè)定壓力。在在極端的情況況下，運(yùn)行機(jī)機(jī)組增加后，實(shí)實(shí)際供水壓力力超過(guò)設(shè)定供供水壓力，而而新增加的機(jī)機(jī)組在變頻器器的下限頻率率運(yùn)行，此時(shí)時(shí)又滿(mǎn)足了機(jī)機(jī)組切換的停停機(jī)條件，需需要將一個(gè)在在工頻狀態(tài)下下運(yùn)行的機(jī)組組停掉。如果果用水狀況不不變，供水泵泵站中的所有有能夠自動(dòng)投投切的機(jī)組將將一直這樣投投入切出再投入再切出地循循環(huán)下去，這這增加了機(jī)組組切換的次數(shù)數(shù)，使系統(tǒng)一一直處于不穩(wěn)穩(wěn)定的

39、狀態(tài)之之中，實(shí)際供供水壓力也會(huì)會(huì)在很大的壓壓力范圍內(nèi)震震蕩。這樣的的工作狀態(tài)既既無(wú)法提供穩(wěn)穩(wěn)定可靠的供供水壓力，也也使得機(jī)組由由于相互切換換頻繁而增大大磨損，減少少運(yùn)行壽命。另另外，實(shí)際供供水壓力超調(diào)調(diào)的影響以及及現(xiàn)場(chǎng)的干擾擾使實(shí)際壓力力的測(cè)量值有有尖峰，這兩兩種情況都可可能使機(jī)組切切換的判別條條件在一個(gè)比比較短的時(shí)間間內(nèi)滿(mǎn)足。所所以，在實(shí)際際應(yīng)用中，相相應(yīng)的判別條條件是通過(guò)對(duì)對(duì)上面兩個(gè)判判別條件的修修改得到的，其其實(shí)質(zhì)就是增增加了回滯環(huán)環(huán)的應(yīng)用和判判別條件的延延時(shí)成立。4 恒壓供水系系統(tǒng)單元電路路的設(shè)計(jì)變頻恒壓供水系系統(tǒng)以供水出出口管網(wǎng)水壓壓為控制目標(biāo)標(biāo)，在控制上上實(shí)現(xiàn)出口總總管網(wǎng)的實(shí)際際供

40、水壓力跟跟隨設(shè)定的供供水壓力。設(shè)設(shè)定的供水壓壓力可以是一一個(gè)常數(shù)，也也可以是一個(gè)個(gè)時(shí)間分段函函數(shù)，在每一一個(gè)時(shí)段內(nèi)是是一個(gè)常數(shù)。所所以，在某個(gè)個(gè)特定時(shí)段內(nèi)內(nèi)，恒壓控制制的目標(biāo)就是是使出口總管管網(wǎng)的實(shí)際供供水壓力維持持在設(shè)定的供供水壓力上。變變頻恒壓供水水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)框圖如圖44.1所示。圖4.1 變頻頻恒壓供水的的系統(tǒng)框圖恒壓供水系統(tǒng)通通過(guò)安裝在用用戶(hù)供水管道道上的壓力變變送器實(shí)時(shí)地地測(cè)量參考點(diǎn)點(diǎn)的水壓，檢檢測(cè)管網(wǎng)出水水壓力，并將將其轉(zhuǎn)換為4420mAA的電信號(hào)，此此檢測(cè)信號(hào)是是實(shí)現(xiàn)恒壓供供水的關(guān)鍵參參數(shù)。由于電電信號(hào)為模擬擬量，故必須須通過(guò)PLCC的A/D轉(zhuǎn)換模模塊才能讀入入并與設(shè)定值值進(jìn)行

41、比較，將將比較后的偏偏差值進(jìn)行PPID運(yùn)算，再再將運(yùn)算后的的數(shù)字信號(hào)通通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換模模塊轉(zhuǎn)換成模模擬信號(hào)作為為變頻器的輸輸入信號(hào)，控控制變頻器的的輸出頻率，從從而控制電動(dòng)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)進(jìn)而控制水泵泵的供水流量量，最終使用用戶(hù)供水管道道上的壓力恒恒定，實(shí)現(xiàn)變變頻恒壓供水水。4.1系統(tǒng)硬件件的結(jié)構(gòu)根據(jù)基于PLCC的變頻恒壓壓供水系統(tǒng)的的控制要求，系系統(tǒng)的電氣控控制總框圖如如圖4.2所示。圖4.2 系統(tǒng)統(tǒng)的電氣控制制總框圖由以上系統(tǒng)電氣氣總框圖可以以看出,該系系統(tǒng)的主要硬硬件設(shè)備應(yīng)包包括以下幾部部分：PLCC、變頻器、水水泵機(jī)組、壓壓力變送器、液液位變送器。4.2 變頻器器的選擇變頻器是把工頻頻電

42、源(500Hz或60Hz)變變換成各種頻頻率的交流電電源，以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)電機(jī)的變速速運(yùn)行的設(shè)備備。4.2.1 變變頻器的基本本結(jié)構(gòu)與分類(lèi)類(lèi)1變頻器的基基本結(jié)構(gòu)變頻器包括控制制電路、整流流電路、中間間直流電路及及逆變電路組組成。其中控控制電路完成成對(duì)主電路的的控制，整流流電路將交流流電變換成直直流電，直流流中間電路對(duì)對(duì)整流電路的的輸出進(jìn)行平平滑濾波，逆逆變電路將直直流電再逆變變成交流電。對(duì)對(duì)于如矢量控控制變頻器這這種需要大量量運(yùn)算的變頻頻器來(lái)說(shuō)，有有時(shí)還需要一一個(gè)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩矩計(jì)算的CPPU以及一些些相應(yīng)的電路路。2變頻器的分分類(lèi)變頻器的分類(lèi)方方法有多種，按按照主電路工工作方式分類(lèi)類(lèi)，可以分為為電壓型變頻

43、頻器和電流型型變頻器；按按照開(kāi)關(guān)方式式分類(lèi)，可以以分為PAMM控制變頻器器、PWM控制變變頻器和高載載頻PWM控制變變頻器；按照照工作原理分分類(lèi)，可以分分為V/f控制變變頻器、轉(zhuǎn)差差頻率控制變變頻器和矢量量控制變頻器器等；按照用用途分類(lèi)，可可以分為通用用變頻器、高高性能專(zhuān)用變變頻器、高頻頻變頻器、單單相變頻器和和三相變頻器器等。4.2.2 變變頻器的控制制方式在交流變頻器中中使用的非智智能控制方式式有V/f協(xié)調(diào)控控制、轉(zhuǎn)差頻頻率控制、矢矢量控制、直直接轉(zhuǎn)矩控制制等。1V/f控制制V/f控制是為為了得到理想想的轉(zhuǎn)矩-速速度特性，基基于在改變電電源頻率進(jìn)行行調(diào)速的同時(shí)時(shí)，又要保證證電動(dòng)機(jī)的磁磁通不

44、變的思思想而提出的的，通用型變變頻器基本上上都采用這種種控制方式。V/f控制變頻器結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，但是這種變頻器采用開(kāi)環(huán)控制方式，不能達(dá)到較高的控制性能，而且，在低頻時(shí)，必須進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，以改變低頻轉(zhuǎn)矩特性。2轉(zhuǎn)差頻率控控制轉(zhuǎn)差頻率控制是是一種直接控控制轉(zhuǎn)矩的控控制方式，它它是在V/ff控制的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，按照知知道異步電動(dòng)動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的電電源頻率，并并根據(jù)希望得得到的轉(zhuǎn)矩來(lái)來(lái)調(diào)節(jié)變頻器器的輸出頻率率，就可以使使電動(dòng)機(jī)具有有對(duì)應(yīng)的輸出出轉(zhuǎn)矩。這種種控制方式，在在控制系統(tǒng)中中需要安裝速速度傳感器，有有時(shí)還加有電電流反饋，對(duì)對(duì)頻率和電流流進(jìn)行控制，因因此，這是一一種閉環(huán)控制制方式，可以以使變頻器

45、具具有良好的穩(wěn)穩(wěn)定性，并對(duì)對(duì)急速的加減減速和負(fù)載變變動(dòng)有良好的的響應(yīng)特性。3矢量控制矢量控制是通過(guò)過(guò)矢量坐標(biāo)電電路控制電動(dòng)動(dòng)機(jī)定子電流流的大小和相相位，以達(dá)到到對(duì)電動(dòng)機(jī)在在d、q、0坐標(biāo)軸系中中的勵(lì)磁電流流和轉(zhuǎn)矩電流流分別進(jìn)行控控制，進(jìn)而達(dá)達(dá)到控制電動(dòng)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目目的。通過(guò)控控制各矢量的的作用順序和和時(shí)間以及零零矢量的作用用時(shí)間，又可可以形成各種種PWM波，達(dá)達(dá)到各種不同同的控制目的的。例如形成成開(kāi)關(guān)次數(shù)最最少的PWMM波以減少開(kāi)開(kāi)關(guān)損耗。目目前在變頻器器中實(shí)際應(yīng)用用的矢量控制制方式主要有有基于轉(zhuǎn)差頻頻率控制的矢矢量控制方式式和無(wú)速度傳傳感器的矢量量控制方式兩兩種。4直接轉(zhuǎn)矩控控制 直接轉(zhuǎn)矩控

46、制是是利用空間矢矢量坐標(biāo)的概概念，在定子子坐標(biāo)系下分分析交流電動(dòng)動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模模型，控制電電動(dòng)機(jī)的磁鏈鏈和轉(zhuǎn)矩，通通過(guò)檢測(cè)定子子電阻來(lái)達(dá)到到觀測(cè)定子磁磁鏈的目的，因因此省去了矢矢量控制等復(fù)復(fù)雜的變換計(jì)計(jì)算，系統(tǒng)直直觀、簡(jiǎn)潔，計(jì)計(jì)算速度和精精度都比矢量量控制方式有有所提高。即即使在開(kāi)環(huán)的的狀態(tài)下，也也能輸出1000%的額定定轉(zhuǎn)矩，對(duì)于于多拖動(dòng)具有有負(fù)荷平衡功功能。5最優(yōu)控制最優(yōu)控制在實(shí)際際中的應(yīng)用根根據(jù)要求的不不同而有所不不同，可以根根據(jù)最優(yōu)控制制的理論對(duì)某某一個(gè)控制要要求進(jìn)行個(gè)別別參數(shù)的最優(yōu)優(yōu)化。例如在在高壓變頻器器的控制應(yīng)用用中，就成功功的采用了時(shí)時(shí)間分段控制制和相位平移移控制兩種策策略，以實(shí)

47、現(xiàn)現(xiàn)一定條件下下的電壓最優(yōu)優(yōu)波形。4.2.3 變變頻器的控制制方式比較控制方式是決定定變頻器使用用性能的關(guān)鍵鍵所在。目前前市場(chǎng)上低壓壓通用變頻器器品牌很多，包包括歐、美、日日及國(guó)產(chǎn)的共共約5O多種種。選用變頻頻器時(shí)不要認(rèn)認(rèn)為檔次越高高越好，其實(shí)實(shí)只要按負(fù)載載的特性，滿(mǎn)滿(mǎn)足使用要求求就可，以便便做到量才使使用、經(jīng)濟(jì)實(shí)實(shí)惠。表4.1中參數(shù)供供選用時(shí)參考考。表4.1 控制制方式的比較較控制方式U/f=C控制制電壓空間矢量控控制矢量控制直接轉(zhuǎn)矩控制反饋裝置不帶PG帶PG或PIDD調(diào)節(jié)器不要不帶PG帶PG或編碼器器-速比I1150%2200%靜態(tài)速度精度/%（0.200.3）（0.200.3）0.20.

48、20.020.2適用場(chǎng)合一般風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)類(lèi)等較高精度調(diào)速，控控制一般工業(yè)上的調(diào)調(diào)速或控制所有調(diào)速或控制制伺服拖動(dòng)、高精精傳動(dòng)、轉(zhuǎn)矩矩控制負(fù)荷起動(dòng)、起重重負(fù)載轉(zhuǎn)矩控控制系統(tǒng)，恒恒轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大大負(fù)載4.2.4 變變頻器的參數(shù)數(shù)變頻器的參數(shù)如如表4.2所示。表4.2 變頻頻器的參數(shù)變頻器適用電機(jī)容量（KKW）輸出額定容量（KKVA）輸出額定電流（AA）過(guò)載能力電源額定輸入交交流電壓/頻頻率冷卻方式FR-A5400系列5.55型（三菱）5.59.112150%60ss 、2000% 0.55s （反時(shí)時(shí)限特性）3相，380VV至480VV 50Hzz/60Hzz強(qiáng)制風(fēng)冷根據(jù)設(shè)計(jì)的要求求，本系統(tǒng)選選用FR-

49、AA540系列列變頻器。FR-A5400系列變頻器器的管腳排列列如下圖4.3所示。圖4.3 FRR-A5400的管腳說(shuō)明明4.3 交流接接觸器的選擇擇接觸器是一種自自動(dòng)化的電磁磁式開(kāi)關(guān)，適適用于遠(yuǎn)距離離頻繁地接通通或斷開(kāi)交、直直流主電路及及大容量控制制電路。它不不但能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)距離自動(dòng)操操作和欠電壓壓釋放保護(hù)功功能，而且還還具有控制容容量大、工作作可靠、操作作效率高、使使用壽命長(zhǎng)等等優(yōu)點(diǎn)，在電電力拖動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)中得到了廣廣泛的應(yīng)用。常用的交流接觸觸器有CJ110、CJ112、和CJJ20等系列列以及外國(guó)引引進(jìn)先進(jìn)生產(chǎn)產(chǎn)技術(shù)的B系系列、3TBB系列等。接觸器是利用在在電磁力作用用下吸合和反反向彈簧作用

50、用下釋放，試試觸點(diǎn)閉合和和分段，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)電路接通和和斷開(kāi)的。交交流接觸器主主要由電磁系系統(tǒng)、觸電系系統(tǒng)、滅弧裝裝置及輔助部部件構(gòu)成。4.3.1 交交流接觸器的的結(jié)構(gòu)和工作作原理1交流接觸器器的工作原理理交流接觸器有33對(duì)主觸點(diǎn)和和4對(duì)輔助觸觸點(diǎn)，主觸點(diǎn)點(diǎn)用于接通和和分段主電路路，允許通過(guò)過(guò)較大的電流流；輔助觸點(diǎn)點(diǎn)用于控制電電路，只允許許小電流通過(guò)過(guò)。觸點(diǎn)有常常開(kāi)和常閉之之分，當(dāng)線圈圈通電時(shí)，所所有的常閉觸觸點(diǎn)首先分?jǐn)鄶?，然后所有有的常開(kāi)觸點(diǎn)點(diǎn)閉合；當(dāng)線線圈斷電時(shí)，在在反向彈簧力力的作用下，所所有觸點(diǎn)都恢恢復(fù)平常狀態(tài)態(tài)。接觸器的的主觸點(diǎn)均為為常開(kāi)觸點(diǎn)，輔輔助觸點(diǎn)有常常開(kāi)、常閉之之分。2接觸器的圖圖

51、形符號(hào)如圖圖4.4所示示。圖4.4 交流流接觸器的符符號(hào)根據(jù)該設(shè)計(jì)的要要求，對(duì)于接接觸器KM選選擇的是規(guī)格格SC-E003-C4。4.4 低壓斷斷路器的選擇擇低壓斷路器簡(jiǎn)稱(chēng)稱(chēng)斷路器，又又稱(chēng)自動(dòng)空氣氣開(kāi)關(guān)。它是是低壓配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和電力拖拖動(dòng)系統(tǒng)中常常用的一種配配電電器。當(dāng)當(dāng)電路發(fā)生短短路、過(guò)載和和失電壓等故故障時(shí)，能自自動(dòng)切斷故障障電路、保護(hù)護(hù)電路和電氣氣設(shè)備。低壓壓斷路器具有有操作安全、安安裝使用方便便、工作可靠靠、動(dòng)作值可可調(diào)、分段能能力較高、兼兼顧多種保護(hù)護(hù)、動(dòng)作后不不需要更換元元件等優(yōu)點(diǎn)，因因此得到了廣廣泛使用。4.4.1 低低壓斷路器的的分類(lèi)按結(jié)構(gòu)形式可分分為塑殼式、框框架式、限流流式、

52、直流快快速式、滅磁磁式和漏電保保護(hù)式等6類(lèi)類(lèi)。4.4.2 低低壓斷路器的的工作原理及及選擇1斷路器的工工作原理低壓斷路器主要要由動(dòng)觸點(diǎn)、靜靜觸點(diǎn)、弧頭頭、滅弧裝置置、操作機(jī)構(gòu)構(gòu)、熱脫扣器器和外殼等部部分組成。斷斷路器的3對(duì)對(duì)主觸點(diǎn)串聯(lián)聯(lián)在被控制的的三相電路中中，按下接通通按鈕時(shí)，外外力使鎖扣克克服彈簧的反反作用力，將將固定在鎖扣扣上面的靜觸觸點(diǎn)閉合，并并由鎖住塔鉤鉤使動(dòng)、靜觸觸點(diǎn)保持閉合合，于是開(kāi)關(guān)關(guān)處于接通狀狀態(tài)。當(dāng)線路發(fā)生過(guò)載載時(shí)，過(guò)載電電流流過(guò)熱元元件產(chǎn)生一定定的熱量，使使雙金屬片受受熱向上彎曲曲，通過(guò)杠桿桿推動(dòng)塔鉤與與鎖扣脫開(kāi)，在在反作用力彈彈簧的作用下下，動(dòng)、靜觸觸點(diǎn)分開(kāi)，從從而切斷

53、電路路，保護(hù)電氣氣設(shè)備。當(dāng)線路發(fā)生短路路故障時(shí)，短短路電流使電電磁脫扣器產(chǎn)產(chǎn)生強(qiáng)大的吸吸力吸合銜鐵鐵，通過(guò)杠桿桿推動(dòng)塔鉤與與鎖扣分開(kāi)，從從而切斷電路路，實(shí)現(xiàn)短路路保護(hù)。2斷路器的圖圖形符號(hào)如圖圖4.5所示示。圖4.5 低壓壓斷路器的符符號(hào)在本次設(shè)計(jì)中，斷斷路器應(yīng)該選選擇DZ100-100/330這個(gè)個(gè)型號(hào)。4.5 熔斷器器的選擇熔斷器是低壓配配電網(wǎng)絡(luò)和電電力拖動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)中短路保護(hù)護(hù)的電器。使使用時(shí)串聯(lián)在在被保護(hù)的電電路中，當(dāng)電電路發(fā)生短路路故障，通過(guò)過(guò)熔斷器的電電流達(dá)到或超超過(guò)某一規(guī)定定值時(shí)，以其其自身產(chǎn)生的的熱量使熔體體熔斷，從而而自動(dòng)分?jǐn)嚯婋娐?，起到保保護(hù)作用。熔斷器主要由熔熔體，安裝熔熔體

54、的熔管和和熔座3部分分組成。熔斷器的符號(hào)如如圖4.6所所示。圖4.6 熔斷斷器圖形符號(hào)號(hào)熔斷器的選擇，在在控制回路中中熔斷器FUU選用RT118系列4.6 熱繼電電器的選擇熱繼電器是利用用電流的熱效效應(yīng)對(duì)電動(dòng)機(jī)機(jī)或其他用電電設(shè)備進(jìn)行過(guò)過(guò)載保護(hù)的控控制電氣。熱熱繼電器主要要用于電動(dòng)機(jī)機(jī)的過(guò)載保護(hù)護(hù)、斷相保護(hù)護(hù)、電流不平平衡運(yùn)行保護(hù)護(hù)及其他電器器設(shè)備發(fā)熱狀狀態(tài)的控制。熱繼電器的形式式有多種，其其中雙金屬片片式應(yīng)用最多多。按極數(shù)劃劃分熱繼電器器可分為單極極、兩極、三三極；按復(fù)位位方式可分為為自動(dòng)復(fù)位式式和手動(dòng)復(fù)位位式。熱繼電器的圖形形符號(hào)如4.7所示。 （a） 熱元元件 （bb） 常閉觸觸點(diǎn)圖4.7

55、 熱繼繼電器符號(hào)文文字水泵：M1、MM2、M3選用40-1160(I)A型，參數(shù)數(shù)見(jiàn)表4.3所示。熱繼電器的選擇擇：選用最小小的熱繼電器器作為電機(jī)的的過(guò)載保護(hù)熱熱繼電器FRR，F(xiàn)R1、FR2、FR3可選用規(guī)格格其型號(hào)為T(mén)TK-E022T-C，額額定電流58A。根據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)的的需要，并結(jié)結(jié)合它所具有有的特點(diǎn)，我我們選用滬龍龍公司的ISSG型立式離離心泵，它供供輸送清水及及物理化學(xué)型型智能類(lèi)似于于清水的其他他液體之用，使使用與工業(yè)和和城市給排水水、高層建筑筑增壓送水、園園林噴灌、消消防增壓、遠(yuǎn)遠(yuǎn)距離輸送、暖暖通制冷循環(huán)環(huán)、浴室等冷冷暖水循環(huán)增增壓及設(shè)備配配套，使用溫溫度T80，其參數(shù)如如表4.3所

56、示。表4.3 水泵泵參數(shù)符號(hào)型號(hào)流量（m3/hh）揚(yáng)程（m）轉(zhuǎn)速（r/miin）電機(jī)功率（kww）M1M2 M3340-160（IA11281450154.7 PLCC的選擇4.7.1 可可編程控制器器的定義可編程控制器，簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱(chēng)PLC（Progrrammabble loogic CControoller），是指以計(jì)計(jì)算機(jī)技術(shù)為為基礎(chǔ)的新型型工業(yè)控制裝裝置。在19987年國(guó)際際電工委員會(huì)會(huì)（Inteernatiional Electtricall Commmitteee）頒布的PLCC標(biāo)準(zhǔn)草案中中對(duì)PLC做了如如下定義:“PLC是一種種專(zhuān)門(mén)為在工工業(yè)環(huán)境下應(yīng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的的數(shù)字運(yùn)算操操作的電子裝裝

57、置。它采用用可以編制程程序的存儲(chǔ)器器，用來(lái)在其其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)執(zhí)行邏輯運(yùn)算算、順序運(yùn)算算、計(jì)時(shí)、計(jì)計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)運(yùn)算等操作的的指令，并能能通過(guò)數(shù)字式式或模擬式的的輸入和輸出出控制各種類(lèi)類(lèi)型的機(jī)械或或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)”。4.7.2 PPLC的選型要要求PLC選型一般般要考慮以下下參數(shù)：1輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算算 I/O點(diǎn)數(shù)估估算時(shí)應(yīng)考慮慮適當(dāng)?shù)挠嗔苛?，通常根?jù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的輸入入輸出點(diǎn)數(shù)，再再增加10%20%的可擴(kuò)擴(kuò)展余量后，作作為輸入輸出出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)數(shù)據(jù)。實(shí)際訂訂貨時(shí)，還需需根據(jù)制造廠廠商PLC的產(chǎn)品品特點(diǎn)，對(duì)輸輸入

58、輸出點(diǎn)數(shù)數(shù)進(jìn)行圓整。2存儲(chǔ)器容量量的估算 存儲(chǔ)器容量是是可編程序控控制器本身能能提供的硬件件存儲(chǔ)單元大大小，程序容容量是存儲(chǔ)器器中用戶(hù)應(yīng)用用項(xiàng)目使用的的存儲(chǔ)單元的的大小，因此此程序容量小小于存儲(chǔ)器容容量。設(shè)計(jì)階階段，由于用用戶(hù)應(yīng)用程序序還未編制，因因此，程序容容量在設(shè)計(jì)階階段是未知的的，需在程序序調(diào)試之后才才知道。為了了設(shè)計(jì)選型時(shí)時(shí)能對(duì)程序容容量有一定估估算，通常采采用存儲(chǔ)器容容量的估算來(lái)來(lái)替代。存儲(chǔ)儲(chǔ)器內(nèi)存容量量的估算沒(méi)有有固定的公式式，許多文獻(xiàn)獻(xiàn)資料中給出出了不同公式式，大體上都都是按數(shù)字量量I/O點(diǎn)數(shù)的的1015倍，加上上模擬I/OO點(diǎn)數(shù)的1000倍，以此數(shù)數(shù)為內(nèi)存的總總字?jǐn)?shù)（166位為

59、一個(gè)字字），另外再再按此數(shù)的225%考慮余余量。3控制功能的的選擇該選擇包括運(yùn)算算功能、控制制功能、通信信功能、編程程功能、診斷斷功能和處理理速度等特性性的選擇。（1）運(yùn)算功能能簡(jiǎn)單PLC的運(yùn)運(yùn)算功能包括括邏輯運(yùn)算、計(jì)計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)功功能；普通PPLC的運(yùn)算算功能還包括括數(shù)據(jù)移位、比比較等運(yùn)算功功能；較復(fù)雜雜運(yùn)算功能有有代數(shù)運(yùn)算、數(shù)數(shù)據(jù)傳送等；大型PLCC中還有模擬擬量的PIDD運(yùn)算和其他他高級(jí)運(yùn)算功功能。隨著開(kāi)開(kāi)放系統(tǒng)的出出現(xiàn)，目前在在PLC中都已已具有通信功功能，有些產(chǎn)產(chǎn)品具有與下下位機(jī)的通信信，有些產(chǎn)品品具有與同位位機(jī)或上位機(jī)機(jī)的通信，有有些產(chǎn)品還具具有與工廠或或企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行行數(shù)據(jù)通信的的功能

60、。設(shè)計(jì)計(jì)選型時(shí)應(yīng)從從實(shí)際應(yīng)用的的要求出發(fā)，合合理選用所需需的運(yùn)算功能能。大多數(shù)應(yīng)應(yīng)用場(chǎng)合，只只需要邏輯運(yùn)運(yùn)算和計(jì)時(shí)計(jì)計(jì)數(shù)功能，有有些應(yīng)用需要要數(shù)據(jù)傳送和和比較，當(dāng)用用于模擬量檢檢測(cè)和控制時(shí)時(shí)，才使用代代數(shù)運(yùn)算，數(shù)數(shù)值轉(zhuǎn)換和PPID運(yùn)算等等。要顯示數(shù)數(shù)據(jù)時(shí)需要譯譯碼和編碼等等運(yùn)算。（2）控制功能能 控制功能包括括PID控制運(yùn)運(yùn)算、前饋補(bǔ)補(bǔ)償控制運(yùn)算算、比值控制制運(yùn)算等，應(yīng)應(yīng)根據(jù)控制要要求確定。PPLC主要用用于順序邏輯輯控制，因此此，大多數(shù)場(chǎng)場(chǎng)合常采用單單回路或多回回路控制器解解決模擬量的的控制，有時(shí)時(shí)也采用專(zhuān)用用的智能輸入入輸出單元完完成所需的控控制功能，提提高PLC的處理理速度和節(jié)省省存儲(chǔ)器