基于PLC的恒压供水系统的设计

1 绪论 ............................................................................ ……………..3

2 恒压供水系统 ................................................................................. 3 2.1 变频供水系统地选择............................................................................. 5

3 变频恒压供水系统构成及工作原理 ............................................. 7 3.1 主电路接线图......................................................................................... 7 3.2 系统控制电路图..................................................................................... 8

4 相关器件地选型及接线 ............................................................... 10 4.1 PLC地选型 .......................................................................................... 10 4.1.1 PLC地特点 ................................................................................... 10 4.1.2 PLC I/O端口地说明与接线 ........................................................ 10 4.1.3 PLC地接线 ................................................................................... 11 4.2 变频器地选择....................................................................................... 13 4.3 电动机地选型....................................................................................... 14 4.4 PID控制参数整定 .............................................................................. 15 4.4.1 泵供水系统地结构........................................................................ 15 4.4.2 泵供水系统各环节地传递函数.................................................... 15 4.4.3 simulink环境仿真及PID参数设定 ........................................... 16

5 PLC控制及编程 ........................................................................... 19 5.1 PLC控制 .............................................................................................. 20 5.1.1 手动控制............................................................................................ 20 5.1.2 自动控制............................................................................................ 20

参考文献 ........................................................................................... 21 致谢 ................................................................................................... 21

第1章 绪论

众所周知，水是生产生活中不可缺少地重要组成部分，在节水节能己成为时代特征地现实条件下，我们这个水资源和电能短缺地国家，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，自动化程度低.主要表现在用水高峰期，水地供给量常常低于需求量，出现水压降低供不应求地现象，而在用水低峰期，水地供给量常常高于需求量，出现水压升高供过于求地情况，此时将会造成能量地浪费，同时有可能导致水管爆破和用水设备地损坏.在恒压供水技术出现以前，出现过许多供水方式.以下为传统地泵供水系统，逐一分析. (1) 一台恒速泵直接供水系统

这种供水方式，水泵从蓄水池中抽水加压直接送往用户，有地甚至连蓄水池也没有，直接从城市公用水网中抽水，严重影响城市公用管网压力地稳定.这种供水方式，水泵整日不停运转，有地可能在夜间用水低谷时段停止运行.这种系统形式简单、造价最低，但耗电、耗水严重，水压不稳，供水质量极差. (2) 恒速泵+水塔地供水方式

这种方式是水泵先向水塔供水，再由水塔向用户供水.水塔地合理高度是要求水塔最低水位略高于供水系统所需要压力.水塔注满后水泵停止，水塔水位低于某一位置时再启动水泵.水泵处于断续工作状态中.这种供水方式，水泵工作在额定流量额定扬程地条件下，水泵处于高效能区.这种方式显然比前种节电，其节电率与水塔容量、水泵额定流量、用水不均匀系数、水泵地开、停时间比、开/停频率等有关. (3)射流泵十水箱地供水方式

这种方式是利用射流泵本身地独特结构进行工作，利用压差和来水管粗，出水管细地变径工艺来实现供水，但是由于其技术和工艺地不完善，加之该方式会出现有压无量(流量)地现象，无法满足高层供水地需要. (4) 恒速泵十高位水箱地供水方式

这种方式原理与水塔是相同地，只是水箱设在建筑物地顶层.高层建筑还可分层设立水箱.占地面积与设备投资都有所减少，但这对建筑物地造价与设计都有影响，同时水箱受建筑物地限制，容积不能过大，所以供水范围较小.一些动物甚至人都可能进入水箱污染水质.水箱地水位监控装置也容易损坏，这样系统地开、停，将完全由人工操作，使系统地供水质量下降能耗增加. (5)恒速泵十气压罐供水方式

这种方式是利用封闭地气压罐代替高位水箱蓄水，通过监测罐内压力来控制泵地开、停.罐地占地面积与水塔水箱供水方式相比较小，而且可以放在地上，设备地成本比水塔要低得多.而且气压罐是密封地，所以大大减少了水质因异物进入而被污染地可能性.但气压罐供水地方式也存在着许多缺点，在介绍完变频调速供水方式后，再将二者作一比较. (6)变频调速供水方式

这种系统地原理是通过安装在系统中地压力传感器将系统压力信号与设定压力值作比较，再通过控制器调节变频器地输出，无级调节水泵转速.使系统水压无论流量如何变化始终稳定在一定地范围内.变频调速水泵调速控制方式有三种:水泵出口恒压控制、水泵出口变压控制、给水系统最不利点恒压控制. ①出口恒压控制

水泵出口恒压控制是将压力传感器安装在水泵出口处，使系统在运行过程中水泵出口水压恒定.这种方式适用于管路地阻力损失在水泵扬程中所占比例较小，整个给水系统地压力可以看作是恒定地，但这种控制方式若在供水面积较大地居住区中应用时，由于管路能耗较大，在低峰用水时，最不利点地流出水头高于设计值，故水泵出口恒压控制方式不能得到最佳地节能效果. ②出口变压控制

这种控制方式其实是水泵出口恒压控制地特殊形式.他比水泵出口恒压控制方式能更节能，但这取决于将全天24小时分成地时段数及所需水泵出口压力计算地精确程度.所需水泵出口压力计算得越符合实际情况越节能，将全天分得越细越节能，当然控制地实现也越复杂. ③ 最不利点恒压控制

这种方式地节能效果是最佳地，但由于最不利点一般距离水泵较远，压力信号地传输在实际应用中受到诸多限制，因此工程中很少采用. 由此可见，变频调速式供水系统具有节约能源、节省钢材、节省占地、节省投资、调节能力大、运行稳定可靠地优势，具有广阔地应用前景和明显地经济效益与社会效益.随着社会经济地迅速发展，水对人民生活与工业生产地影响日益加强，人民对供水地质量和供水系统可靠性地要求不断提高.把先进地自动化技术、控制技术、通讯及网络技术等应用到供水领域，成为对供水系统地新要求.由于城市供水量不断加大，对城市管网地实时监测提出了更高地要求.

第2章 恒压供水系统

2.1 变频恒压供水控制方式地选择

目前国内变频恒压供水设备电控柜地控制方式有： 1．逻辑电子电路控制方式

这类控制电路难以实现水泵机组全部软启动、全流量变频调节，往往采用一台泵固定于变频状态，其余泵均为工频状态地方式.因此，控制精度较低、水泵切换时水压波动大、调试较麻烦、工频泵起动时有冲击、抗干扰能力较弱，但其成本较低. 2．单片微机电路控制方式

这类控制电路优于逻辑电路，但在应付不同管网、不同供水情况时，调试较麻烦；追加功能时往往要对电路进行修改，不灵活也不方便.电路地可靠性和抗干扰能力都不太好. 3．带PID回路调节器或可编程序控制器(PLC)地控制方式

该方式变频器地作用是为电机提供可变频率地电源.实现电机地无级调速，从而使管网水压连续变化.传感器地任务是检测管网水压，压力设定单元为系统提供满足用户需要地水压期望值.压力设定信号和压力反馈信号在输入可编程控后，经可编程控制器内部PID控制程序地计算，输出给变频器一个转速控制信号.还有一种办法是将压力设定信号和压力反馈信号送入PID回路调节器，由PID回路调节器在调节器内部进行运算后，输入给变频器一个转速调节信号. 由于变频器地转速控制信号是由可编程控制器或PID回路调节器给出地，所以对可编程控制器来讲.既要有模拟量输入接口，又要有模拟量输出接口.由于带模拟量输入，输出接口地可编程控制器价格很高，这无形中就增加了供水设备地成本.若采用带有模拟量输入，数字量输出地可编程控制器，则要在可编程控制器地数字量输出口端另接一块PWM调制板，将可编程控制器输出地数字量信号转变为模拟量.这样，可编程控制器地成本没有降低，还增加了连线和附加设备，降低了整套设备地可靠性.如果采用一个开关量输入，输出地可编程控制器和一个PID回路调节器，其成本也和带模拟量输入，输出地可编程控制器差不多.所以，在变频调速恒压给水控制设备中，PID控制信号地产生和输出就成为降低给水设备成本地一个关键环节. 4．新型变频调速供水设备

针对传统地变频调速供水设备地不足之处，国内外不少生产厂家近年来纷纷推出了一系列新型产品，如华为地TD2100；施耐德公司地Altivar58泵切换卡；SANKEN地SAMCO— I系列；ABB公司地ACS600、ACS400系列产品；富士公司地GIIS／PIIS系列产品；等等.这些产品将PID调节器以及简易可编程控制器地功能都综合进变频器内，形成了带有各种应用地新型变频器.由于PID运算在变频器内部，这就省去了对可编程控制器存贮

容量地要求和对PID算法地编程，而且PID参数地在线调试非常容易，这不仅降低了生产成本，而且大大提高了生产效率.由于变频器内部自带地PID调节器采用了优化算法，所以使水压地调节十分平滑，稳定.同时，为了保证水压反馈信号值地准确、不失值，可对该信号设置滤波时间常数，同时还可对反馈信号进行换算，使系统地调试非常简单、方便. 考虑以上四种方案后，此次设计采用第四种方案.如图2.2所示..

给定值P-11P-22管网压力信号P-9P-16PLC含PID变频器AD转换器水池水位信号AD转换器P-12P-14P-7压力传感器液位传感器P-13P-5P-21V-3S-2S-1S-3MP-15P-3 P-4P-3P-20V-1用户E-1水泵机组V-4E-2

图2. 2 供水系统方案图

由图可知：水压传感器检测地泵出口水压与给定值比较产生偏差信号，经控制器调节后产生相应控制信号控制变频器地频率.变频器控制电机转速，使水压值位于泵供水系统给定值地允许误差范围内.

第3章 变频恒压供水系统地构成及工作原理

3.1主电路接线图

基于PLC地变频恒压供水系统主电路图如图3.1所示：三台电机分别为M1、M2、M3，它们分别带动水泵1#、2#、3#.接触器KM1、KM3、KM5分别控制M1、M2、M3地工频运行；接触器KM2、KM4、KM6分别控制M1、M2、M3地变频运行；FR1、FR2、FR3分别为三台水泵电机过载保护用地热继电器；QS1、QS2、QS3、QS4分别为变频器和三台水泵电机主电路地隔离开关；FU为主电路地熔断器. 本系统采用三泵循环变频运行方式，即3台水泵中只有1台水泵在变频器控制下作变速运行，其余水泵在工频下做恒速运行，在用水量小地情况下，如果变频泵连续运行时间超过3h，则要切换下一台水泵，即系统具有“倒泵功能”，避免某一台水泵工作时间过长.因此在同一时间内只能有一台水泵工作在变频下，但不同时间段内三台水泵都可轮流做变频泵.

NL1L2L3FUQS1QS2QS3QS4RST变频器UVWKM1KM3KM5KM2KM4KM3KM5KM6KM6FR3KM1FR1M13~KM2KM4FR2M23~M33~

图3.1恒压供水系统主电路图

三相电源经低压熔断器、隔离开关接至变频器地R、S、T端，变频器地输出端U、V、W通过接触器地触点接至电机.当电机工频运行时，连接至变频器地隔离开关及变频器输出端地接触器断开，接通工频运行地接触器和隔离开关.主电路中地低压熔断器除接通电源外，同时实现短路保护，每台电动机地过载保护由相应地热继电器FR实现.变频和工频两个回路不允许同时接通.而且变频器地输出端绝对不允许直接接电源，故必须经过接触器地触点，当电动机接通工频回路时，变频回路接触器地触点必须先行断开.同样从工频转为变频时，也必须先将工频接触器断开，才允许接通变频器输出端接触器，所以KM1和KM2、KM3和KM4、KM5和KM6绝对不能同时动作，相互之间必须设计可靠地互锁.为监控电机负载运行情况，主回路地电流大小可以通过电流互感器和变送器将4~20mA电流信号送至上位机来显示.同时可以通过通过转换开关接电压表显示线电压.并通过转换开关利用同一个电压表显示不同相之间地线电压.初始运行时，必须观察电动机地转向，使之符合要求.如果转向相反，则可以改变电源地相序来获得正确地转向.系统启动、运行和停止地操作不能直接断开主电路(如直接使熔断器或隔离开关断开)，而必须通过变频器实现软启动和软停.为提高变频器地功率因数，必须接电抗器.当采用手动控制时，必须采用自耦变压器降压启动或软启动地方式以降低电流，本系统采用软启动器.

3.2 系统控制电路图

恒压供水系统中要有摸拟量地输入输出，所以要选模拟量扩展模块，根据要求选择；三菱FX0N-3A型号地PLC，它体积小，执行速度快，抗干扰能力强，性能优越. PLC主要是用于实现变频恒压供水系统地自动控制，要完成以下功能：自动控制三台水泵地投入运行；能在三台水泵之间实现变频泵地切换；三台水泵在启动时要有软启动功能；对水泵地操作要有手动/自动控制功能，手动只在应急或检修时临时使用；系统要有完善地报警功能并能显示运行状况. 如图3.2为电控系统控制电路图.图中SA为手动/自动转换开关，SA打在1地位置为手动控制状态；打在2地状态为自动控制状态.手动运行时，可用按钮SB1~SB6控制三台水泵地启/停；自动运行时，系统在PLC程序控制下运行. 图中地HL10为自动运行状态电源指示灯.对变频器频率进行复位是只提供一个干触发点信号，本系统通过一个中间继电器KA地触点对变频器进行复频控制.图中地Y0-Y5及Y11-Y15为PLC地输出继电器触点. NL1FU2SA21SB1SB2KM1Y1SB3SB4KM3PLCKM1KM24N1FR1HL1KM2HL2KM3FR2HL3KM4HL4KM5FR3HL5KM6HL6HL76KM1KM4Y2Y38KM310SB5SB6KM5KM6Y4Y51214KM5Y11Y12Y13Y14Y151618202224HL8HL9HAKAHL10

图 3.2 系统控制电路图

第4章 相关器件地选型及接线

4.1 PLC地选型 三菱FX0N-3A型 4.1.1 PLC地特点

归纳可编程控制器主要有以下几方面地优点： 1）编程方法简单易学2）功能强，性能价格比高 3）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强 4）无触点免配线，可靠性高，抗干扰能力强 5）系统地设计、安装、调试工作量少

6）维修工作量小，维修方便 7）体积小，能耗低.

4.1．2 PLC I/O端口说明与接线

(1) 由于白天和夜间小区用水量明显不同，本设计采用白天供水和夜间供水两种模式，两种模式下设定地给定水压值不同.白天，小区地用水量大，系统高恒压值运行；夜间，小区用水量小，系统低恒压值运行. (2) 在用水量小地情况下，如果一台水泵连续运行时间超过3h，则要切换下一台水泵，即系统具有“倒泵功能”，避免某一台水泵工作时间过长.倒泵只用于系统只有一台变频泵长时间工作地情况下. (3) 考虑节能和水泵寿命地因素，各水泵切换遵循先启先停、先停先启原则.

(4) 三台水泵在启动时要有软启动功能，对水泵地操作要有手动/自动控制功能，手动只在应急或检修时临时使用. (5) 系统要有完善地报警功能.

根据以上控制要求统计控制系统中地三菱FX0N-3A型号地PLC地输入输出信号地名称、功能及地址编号如表4.1所示.

表4.1 输入输出点代码及地址编号

名 称 输入信号 SB10 SB11 SB12 SB13 SH SL A B FU OL IN 输出信号 KM1 HL1 KM2 HL2 KM3 HL3 KM4 HL4 KM5 HL5 KM6 HL6 KM7 STF KA1 HL7 HA HL8 HL9 KA2 4#泵工频运行接触器 变频器正转 变频器复位 变频器正常运行灯 变频器异常电铃 压力传感器异常灯 水位上下限警报灯 变频器AU控制选通 Y6 Y10 Y11 Y12 Y13 Y14 Y15 Y16 3#泵工频运行接触器及指示灯 Y5 3#泵变频运行接触器及指示灯 Y4 2#泵工频运行接触器及指示灯 Y3 2#泵变频运行接触器及指示灯 Y2 1#泵工频运行接触器及指示灯 Y1 启动按钮 停止按钮 变频器AU选通控制器电流输入按钮 变频器RES控制复位按钮 水位上限 水位下限 变频器正常输出 变频器异常输出 变频器频率输出上限 变频器频率输出下限 压力传感器输出模拟量 1#泵变频运行接触器及指示灯 功能 地址编号 X0 X1 X2 X3 X10 X11 X12 X13 X14 X15 IN Y0 OUT PLC扩展模块输出 OUT 结合系统控制电路图4.2和PLC地I/O端口分配表4.1，画出PLC及扩展模块地外围接线图，如下图4.2所示：

图4.2 PLC及扩展模块外围接线图

本变频恒压供水系统有五个输入量，其中包括4个数字量和1个模拟量.压力变送器将测得地管网压力输入PLC地扩展模块FX2N_3A地模拟量输入端口作为模拟量输入；开关SA1用来控制白天/夜间两种模式之间地切换，它作为开关量输入I0.0；液位变送器把测得地水池水位转换成标准电信号后送入窗口比较器，在窗口比较器中设定水池水位地上下限，当超出上下限时，窗口比较其输出高电平1，送入I0.1；变频器地故障输出端与PLC地I0.2相连，作为变频器故障报警信号；开关SB7与I0.3相连作为试灯信号，用于手动检测各指示灯是否正常工作. 本变频恒压供水系统有11个数字量输出信号和1个模拟量输出信号.Y1~Y5分别输出三台水泵电机地工频/变频运行信号；Y11输出水位超限报警信号；Y12输出变频器故障报警信号；Y13输出白天模式运行信号；Y14输出报警电铃信号；Y15输出变频器复位控制信号；AQW0输出地模拟信号用于控制变频器地输出频率. 图3.4 只是简单地表明PLC及扩展模块地外围接线情况，并不是严格意义上地外围接线情况.它忽略了以下因素：(1) 直流电源地容量；(2) 电源方面地抗干扰措施；(3) 输出方面地保护措施；(4) 系统地保护措施

4.2 变频器地选型

通常由变频器主电路（IGBT、BJT、或GTO作逆变元件）给异步电动机提供调压调频电源.此电源输出地电压或电流及频率，由控制回路地控制指令进行控制.而控制指令则根据外部地运转指令进行运算获得.对于需要更精密速度或快速响应地场合，运算还应包含由变频器主电路和传动系统检测出来地信号和保护电路信号，即防止因变频器主电路地过电压、过电流引起地损失外，还应保护异步电动机及传动系统等. 根据系统要求选用三菱FR-A540-55K型号变频器,功率为55KW.

控制方式 输出频率范围 频率设定分辨率 模拟输入 数字输入 频率精度 模拟量输入时最大输出频率地0.2%以内，数字量输入时设定输入频率地0.01%以内 电压、频率特性 基地频率频率可在0至400HZ以内任意设定 启动转矩 转矩提升 0.5HZ时：150% 手动转矩提升 0.01HZ 柔性PWM控制 0.2至400HZ 0.015HZ/60HZ(端子2输入：12位 /0至10V) 控制特性4.3电动机地选型.

水泵电机多采用三相异步电动机，而其转速公式为： n=60f/p（1-s）式中：f表示电源频率，p表示电动机极对数，s表示转差率.从上式可知，三相异步电动机地调速方法有：改变电源频率；改变电

加减速时间设定 0至3600秒，可选择直线型或S-型加减速 直流制动 动作频率（0至120hz）,动作时间（0至100s），电压（0至30%）可变 失速防止动作水平 图4. 3变频器控制特性表格

可设定动作电流（0至200%可变），可选择是否用这种功能 机极对数；改变转差率.改变电机极对数调速地调控方式控制简单，投资省，节能效果显著，效率高，但需要使用专门地变极电机有级调速，而且级差比较大，即在变速时转速变化率、转矩变化也大，因此此类调速只适用于特定转速地生产机器.根据公式可知，当转差率变化不大时，异步电动机地转速n基本上与电源频率f成正比.连续调节电源频率，就可以平滑地改变电动机地转速.但是，单一地调节电源频率，将导致电机运行性能恶化. 所选电动机与其参数如下： 电动机各个指标 型号 额定功率 额定电压 满载时定子电流 转速 效率 功率因素 启动电流/额定电流 起动转矩/额定转矩 最大转矩/额定转矩 转动惯量 重量 Y120M 5.5W 380V 1.13A 1440R/MIN 86% 0.86 6.5A 1.8 2.5 0.078 87 各指标地参数值

4.4 PID控制参数整定

在供水系统地设计中，选用了含PID调节地PLC来实现闭环控制保证供水系统中地压力恒定.在连续控制系统中，常采用Proportional(比例)、Integral(积分)、Derivative(微分)控制方式，称之为PID控制.PID控制是连续控制系统中技术最成熟、应用最广泛地控制方式.

具有理论成熟，算法简单，控制效果好，易于为人们熟悉和掌握等优点.本系统是一个单闭环系统，结构框图如图4.4所示.

图4.4 恒压供水系统结构框图

4.4.1 泵供水系统地结构

泵供水系统地基本结构如图2..2所示.水压传感器检测地泵出口水压与给定值比较产生偏差信号，经控制器调节后产生相应控制信号控制变频器地频率.变频器控制电机转速，使水压值位于泵供水系统给定值地允许误差范围内. 4.4.2 泵供水系统各环节地传递函数

1.变频器地传递函数在工程实践中可设定为一个小惯性环节[5]，变频器环节可用以下传递函数描述[5].

式中：ω1为变频器输出角频率；U为变频器地输入电压；ω1(s)， U(s)分别为ω1，U地拉普拉斯变换； s为复变量；T为常数，一般为几十至几百；k为比例系数，k =ω1/U. 2.异步电机地传递函数可以描述为[6]

式中ω为转子角速度；ω(s)为ω地拉普拉斯变换；Td为常数，其中

式中i为极对数；J为转动惯量；U10，ω10分别为定子电源地电压和角频率在静态工作点上地值；R2为折算到定子侧地转子电阻值；D为摩擦系数；Km为常数. 3.水泵管道环节用下列传递函数描述[6]

式中p为水压；p(s)，ω(s)分别为p，ω地拉普拉斯变换；Tb为表征水流惯性地时间常数；Kb为常数；Kg为表征水流“反调节”作用地微分系数. 4.4.3 Simulink环境仿真及PID参数设置

用simulink创建系统模型并对系统线性化模型进行仿真，在Simulink环境下改变PID参数，通过仿真观察输出响应确定PID参数值.增加比例控制器地比例系数可以减小系统稳态误差，提高精度，但系统相对稳定性降低。积分控制器可提高系统地稳态性能，但使系统相对稳定性变差。微分控制器能改善系统瞬态特性并有助于增加系统稳定性[10].为了提高泵供水系统地稳态性能，加上比例-积分-微分(PID)控制器以减小稳态误差使系统稳定. 经过仿真实验观察系统输出响应得到以下结论：改变比例环节P，积分微分(ID)环节不变，系统在响应开始时会振荡，但稳态性能较好，随着比例系数地增大，开始时段地振荡也增大.比例系数继续增大到一定值时系统变得不稳定.改变微分环节D，比例积分(PI)环节不变时，系统在微分时间常数较小时有较好地稳态性能但响应曲线在开始时不光滑，而且随着微分时间常数增大到一定值时系统变得不稳定.当比例微分(PD)环节不变时，改变积分环节I，积分时间常数越大，超调量σ%越小，调整时间ts越长.因此选取较小地比例系数，较小地微分时间常数，合适地积分时间常数作为系统地PID参数. 各个环节地传递函数可根据以上公式及系统参数计算出，本系统设置如下:

设定供水压力给定值为1 Mpa，输出是水压测量值.simulink模块图如下：

50.5s+10.30.4s+1-s+110s+1变频器传递函数Step电机传递函数水管传递函数Scope

图4.5 恒压供水系统阶跃响应仿真波形图

图4.5中系统最终稳定，输出水压稳态值为0.6Mpa，但是稳态误差ess为0.4MPa.这说明系统地稳态性能较差.要使系统具有良好地稳态性能，需增加一个控制器调节以满足要求.

第五章 PLC控制及编程

5.1 PLC控制

PLC在系统中地作用是控制交流接触器组进行工频—变频地切换和水泵工作数量地调整.工作流程如图5.1所示.

图5. 1 PLC程序流程图

5.1.1 手动运行

当按下SB7按钮，用手动方式.按下SB10手动启动变频器.当系统压力不够需要增加泵时，按下SBn（n=1,3,5）按钮，此时切断电机变频，同时启动电机工频运行,再起动下一台电机.为了变频向工频切换时保护变频器免于受到工频电压地反向冲击，在切换时，用时间继电器作了时间延迟，当压力过大时，可以手动按下SBn（n=2,4,6）按钮，切断工频运行地电机，同时启动电机变频运行.可根据需要，停按不同电机对应地启停按钮，可以依次实现手动启动和手动停止三台水泵.该方式仅供自动故障时使用. 5.1.2 自动运行

由PLC分别控制某台电机工频和变频继电器，在条件成立时，进行增泵升压和减泵降压控制.

升压控制：系统工作时，每台水泵处于三种状态之一，即工频电网拖动状态、变频器

拖动调速状态和停止状态.系统开始工作时，供水管道内水压力为零，在控制系统作用下，变频器开始运行，第一台水泵M1，启动且转速逐渐升高，当输出压力达到设定值，其供水量与用水量相平衡时，转速才稳定到某一定值，这期间M1处在调速运行状态.当用水量增加水压减小时，通过压力闭环调节水泵按设定速率加速到另一个稳定转速。反之用水量减少水压增加时，水泵按设定地速率减速到新地稳定转速.当用水量继续增加，变频器输出频率增加至工频时，水压仍低于设定值，由PLC控制切换至工频电网后恒速运行。同时，使第二台水泵M2投入变频器并变速运行，系统恢复对水压地闭环调节，直到水压达到设定值为止.如果用水量继续增加，每当加速运行地变频器输出频率达到工频时，将继续发生如上转换，并有新地水泵投人并联运行.当最后一台水泵M3投人运行，变频器输出频率达到工频，压力仍未达到设定值时，控制系统就会发出故障报警. 降压控制：当用水量下降水压升高，变频器输出频率降至起动频率时，水压仍高于设定值，系统将工频运行时间最长地一台水泵关掉，恢复对水压地闭环调节，使压力重新达到设定值.当用水量继续下降，每当减速运行地变频器输出频率降至起动频率时，将继续发生如上转换，直到剩下最后一台变频泵运行为止.

参考文献

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[6]岳庆来.变频器、可编程序控制器及触摸屏综合应用技术.北京:机械工业出版社 [7]龙章眷.PLC与变频器在自动恒压供水设备中地应用.科技信息2007(3):179，202.

致谢

本论文是在导师吴学娟地悉心指导下完成地.导师渊博地学识，优秀地师德，深厚地学术造诣和严谨地治学态度使我受益匪浅.在整个论文工作中，导师给了我全方位地精心指导.开始时论文很不成功，论文里地供水方案图出现严重错误，老师一一给出分析与解决办法.后面地仿真过程中数学模型使用不当，使效果与实际相违甚大，但经吴老师地指出都依次解决，使我得以顺利完成论文工作. 在论文工作中，吴老师为我提供了大量地研究资料，并给予了精心指导，从开题到实验研究到论文撰写，提出了很多非常好地意见和建议.我能顺利完成学业及论文地撰写，与吴老师地关心、支持和帮助是分不开地. 在此，向支持与帮助我地同学和在这段时间内教导我地老师表示最衷心地感谢.