PAGEPAGE1單水泵變頻恒壓供水系統(tǒng)論文粘土寶寶1引言供水系統(tǒng)在人們生活和應(yīng)用當(dāng)中是必不可少的。隨著人們生活水平的提升和現(xiàn)代的發(fā)展，人們對(duì)供水系統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性的要求越來越高。變頻恒壓供水系統(tǒng)能夠很好的知足現(xiàn)代供水系統(tǒng)的要求。在變頻恒壓供水系統(tǒng)出現(xiàn)以前，有下面供水方式：(1)單臺(tái)恒定轉(zhuǎn)速泵的供水系統(tǒng)這種供水方式是水泵從蓄水池中抽水加壓直接送往用戶，嚴(yán)重影響了城市公用水管管網(wǎng)壓力的穩(wěn)定，水泵整日不停運(yùn)轉(zhuǎn)。這種系統(tǒng)簡單、造價(jià)最低，但耗電嚴(yán)重，水壓不穩(wěn)，供水質(zhì)量極差。(2)恒定轉(zhuǎn)速泵加水塔〔或高位水箱〕的供水系統(tǒng)這種供水方式是由水泵先向水塔供水，再由水塔向用戶供水。水塔注滿水后水泵停止工作，水塔水位低于某一高度時(shí)水泵啟動(dòng)，水泵處于斷續(xù)工作狀況中。這種方式比前一種省電，供水壓力比較穩(wěn)定，但基建設(shè)備投資大，占地面積大，水壓不可調(diào)，供水質(zhì)量差。(3)恒定轉(zhuǎn)速泵加氣壓罐的供水系統(tǒng)這種供水方式是利用封閉的氣壓罐代替水塔蓄水，通過檢測(cè)罐內(nèi)壓力來控制水泵的開與停。當(dāng)罐中壓力降到壓力下限時(shí)，水泵啟動(dòng)；當(dāng)罐中壓力升到壓力上限時(shí)，水泵停止。這種方式，設(shè)備的成本比水塔要低許多。但是電機(jī)起動(dòng)頻繁，易造成電機(jī)的損壞，能耗大。變頻恒壓供水系統(tǒng)不僅克制了過去供水系統(tǒng)的缺點(diǎn)，而且有其本身的優(yōu)點(diǎn)。此系統(tǒng)采取了先進(jìn)的s7－200plc和變頻器mm440，s7-200具有低廉的價(jià)格和強(qiáng)大的指令，能夠知足多種多樣的小規(guī)模的控制要求，變頻器mm440具有很高的運(yùn)行可靠性、功能的多樣性和全面而完善的控制功能。這種供水方式不僅提升了供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，而且實(shí)現(xiàn)水泵的無級(jí)調(diào)速，使供水壓力能夠系統(tǒng)所需水壓，提升了供水質(zhì)量。同時(shí)變頻器對(duì)水泵采用軟啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)沖擊電流很小，啟動(dòng)能耗小。2供水系統(tǒng)的基本特性供水系統(tǒng)的基本特性是水泵在某一轉(zhuǎn)速下?lián)P程h與流量q之間的關(guān)系曲線f(q)，前提是供水系統(tǒng)管路中的閥門開度不變。揚(yáng)程特性所反映的是揚(yáng)程h與用水流量q之間的關(guān)系。由圖1的揚(yáng)程特性表示清楚，流量q越大，揚(yáng)程h越小。在閥門開度和水泵轉(zhuǎn)速都不變的情況下，流量q的大小重要取決于用戶的用水情況。管阻特性是以水泵的轉(zhuǎn)速不變?yōu)榍疤幔y門在某一開度下，揚(yáng)程h與流量q之間的關(guān)系h=f(q)。管阻特性反映了水泵遷移轉(zhuǎn)變的能量用來克制水泵系統(tǒng)的水位及壓力差、液體在管道中流動(dòng)阻力的變化規(guī)律。由圖1可知，在同一閥門開度下，揚(yáng)程h越大，流量q也越大，流量q的大小反映了系統(tǒng)的供水能力。揚(yáng)程特性曲線和管阻特性曲線的交點(diǎn)，稱為供水系統(tǒng)的平衡工作點(diǎn)，如此圖1中a點(diǎn)。在這一點(diǎn)，用戶的用水流量和供水系統(tǒng)的供水流量到達(dá)平衡狀況，供水系統(tǒng)既知足了揚(yáng)程特性，也符合了管阻特性，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)用水流量和供水流量到達(dá)平衡時(shí)，揚(yáng)程ha穩(wěn)定，供水系統(tǒng)的壓力也堅(jiān)持恒定。圖1供水系統(tǒng)的基本特性3變頻恒壓供水系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理3.1系統(tǒng)的構(gòu)成變頻恒壓供水系統(tǒng)采取西門子的s7-200plc作為控制器，變頻器mm440是頻率調(diào)節(jié)器，溝通接觸器和電動(dòng)機(jī)作為履行機(jī)構(gòu)，壓力傳感器作為控制的反應(yīng)元件。s7-200plc選用內(nèi)部控制模塊cpu224，模仿量2路輸入通用模塊、模仿量2路輸出通用模塊和pid模塊。cpu224有14路輸入/10路輸出，對(duì)于小型的控制系統(tǒng)而言夠用。pid模塊使用方便，在軟件中只需要配置pid的每個(gè)參數(shù)。三相溝通電與mm440的電源輸入口連接，經(jīng)過變頻器變頻后的溝通電接異步電動(dòng)機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵遷移轉(zhuǎn)變。s7-200數(shù)字輸出口輸出控制信號(hào)到溝通接觸器，溝通接觸器兩端連接的是工頻或變頻的三相溝通電，重要起接通或斷開三相溝通電與異步電動(dòng)機(jī)。s7-200的模仿輸出口輸出控制電壓信號(hào)給mm440的模仿電壓輸入口ain1+和ain1-，該控制電壓重要調(diào)節(jié)溝通電的頻率。壓力傳感器從供水網(wǎng)絡(luò)中反應(yīng)壓力信號(hào)，壓力信號(hào)經(jīng)過濾波放大后輸入給s7-200的模仿輸入口。系統(tǒng)的構(gòu)造如此圖2所示。圖2變頻恒壓供水系統(tǒng)的總體框圖3.2系統(tǒng)的工作原理變頻恒壓供水系統(tǒng)是由三相異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵旋轉(zhuǎn)來供水，通過變頻器調(diào)節(jié)輸入溝通電的頻率而調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而改變水泵的出水流量來調(diào)節(jié)供水系統(tǒng)的壓力。因而，供水系統(tǒng)變頻的本質(zhì)是三相異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速，通過改變定子供電頻率來改變同步轉(zhuǎn)速而實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速為：其中：n0為異步電機(jī)同步轉(zhuǎn)速；n為異步電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；f為異步電機(jī)的定子輸入溝通電的頻率；s為異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差率；p為異步電機(jī)的極對(duì)數(shù)。由上式可知，當(dāng)異步電機(jī)的極對(duì)數(shù)p不變時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與定子輸入溝通電頻率f成正比。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)，運(yùn)行在自動(dòng)形式時(shí)，此時(shí)手動(dòng)形式無效。系統(tǒng)根據(jù)給定的水壓進(jìn)行設(shè)定，plc根據(jù)給定的水壓自動(dòng)調(diào)節(jié)溝通電的頻率，精到準(zhǔn)確給定的供水壓力。在用水量高峰時(shí)期，系統(tǒng)的用水量猛增，揚(yáng)程降低，供水量不足，供水水壓下降，1#電機(jī)輸入溝通電的頻率會(huì)升高，以提升供水水壓。當(dāng)溝通電的頻率到達(dá)最大頻率，供水水壓仍然小于設(shè)定的水壓時(shí)，1#電時(shí)機(jī)自動(dòng)切換到工頻狀況下，同時(shí)2#電機(jī)啟動(dòng)并工作在變頻狀況。在夜間，系統(tǒng)的用水量遞減，揚(yáng)程升高，供水量過大，2#電時(shí)機(jī)退出變頻狀況，1#電機(jī)由工頻切換到變頻狀況，并不斷調(diào)節(jié)溝通電頻率，系統(tǒng)最終要維持供水的設(shè)定壓力。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行在手動(dòng)形式時(shí)，自動(dòng)形式無效。在自動(dòng)形式出現(xiàn)問題或系統(tǒng)在維護(hù)期間時(shí)，系統(tǒng)才會(huì)采取手動(dòng)形式。用戶根據(jù)需要，能夠從plc的輸入開關(guān)輸入信號(hào)，選擇1#電機(jī)或2#電機(jī)運(yùn)行在工頻狀況。變頻恒壓供水系統(tǒng)的功能要求：系統(tǒng)的供水壓力能夠精確給定供水壓力〔穩(wěn)態(tài)誤差在5％內(nèi)〕；能夠自動(dòng)進(jìn)行自動(dòng)形式/手動(dòng)形式切換。系統(tǒng)的控制原理框圖如此圖3所示。壓力傳感器從供水管網(wǎng)反應(yīng)電壓信號(hào)，電壓信號(hào)經(jīng)過濾波放大后送到s7-200的模仿輸入口，與給定的供水壓力信號(hào)比較構(gòu)成壓力偏差信號(hào)，經(jīng)過plc〔s7-200〕pid模塊pi調(diào)節(jié)后發(fā)出控制電壓信號(hào)，送到變頻器mm440的模仿輸入調(diào)節(jié)端口。送到變頻器mm440的模仿電壓信號(hào)與連接到變頻器mm440的三相溝通電的頻率一一對(duì)應(yīng)，調(diào)節(jié)控制電壓信號(hào)就能夠調(diào)節(jié)三相溝通電的頻率。系統(tǒng)是以供水管網(wǎng)的供水壓力為控制對(duì)象而構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)是根據(jù)兩個(gè)電機(jī)就能夠完全知足供水要求。圖3變頻恒壓供水系統(tǒng)的控制原理框圖4硬件電路設(shè)計(jì)4.1主電路變頻恒壓供水系統(tǒng)就是利用異步電機(jī)拖動(dòng)水泵的。系統(tǒng)的主電路由電源開關(guān)q、熔斷器fu、溝通接觸器km、熱繼電器kr等構(gòu)成，采取了一臺(tái)變頻器切換控制兩臺(tái)電機(jī)，1#電機(jī)和2#電機(jī)能夠在工頻和變頻狀況下進(jìn)行切換，溝通接觸器的通斷由s7－200的輸出口控制。主電路如此圖4所示。圖4系統(tǒng)主電路圖4.2控制電路控制電路重要由plc〔s7－200〕、變頻器mm440等構(gòu)成，plc外圍電路接線圖如此圖5所示。總電源開關(guān)為q，sb0為plc的程序啟動(dòng)按鈕，與plc的i0.0輸入口相連接，當(dāng)按下sb0時(shí)，i0.0為“1〞，plc程序啟動(dòng)。k1為系統(tǒng)的自動(dòng)形式開關(guān)，當(dāng)k1接通時(shí)，i0.1為“1〞，溝通接觸器km1閉合，系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)變頻器的頻率到達(dá)上限頻率時(shí)，i0.5為“1〞，1#泵和電機(jī)切換到工頻狀況下，2#泵和電機(jī)變頻啟動(dòng)。當(dāng)變頻器的頻率到達(dá)下限頻率時(shí)，i0.6為“1〞，2#電機(jī)停止運(yùn)行，1#電機(jī)由工頻切換到變頻狀況下。i0.5和i0.6的狀況由變頻器輸入。k2為系統(tǒng)的手動(dòng)形式開關(guān)，當(dāng)k2接通時(shí)，i0.2為“1〞，溝通接觸器km1斷開，系統(tǒng)不能自動(dòng)運(yùn)行，用戶能夠根據(jù)需要接通k3或k4來選取1#電機(jī)或2#電機(jī)工頻運(yùn)行。km1為控制1#電機(jī)和2#電機(jī)在自動(dòng)形式下運(yùn)行的溝通接觸器，km2為控制1#電機(jī)在變頻下運(yùn)行的溝通接觸器，km3為控制1#電機(jī)在工頻下運(yùn)行的溝通接觸器，km4為控制2#電機(jī)在變頻下運(yùn)行的溝通接觸器，km5為控制2#電機(jī)在工頻下運(yùn)行的溝通接觸器。圖5plc外圍接線圖5程序設(shè)計(jì)5.1plc程序設(shè)計(jì)plc程序設(shè)計(jì)的重要流程如此圖6所示。合上開關(guān)q，按下起動(dòng)按鈕sb0，plc程序復(fù)位。當(dāng)合上開關(guān)k1，i0.1為“1〞，系統(tǒng)在自動(dòng)形式下運(yùn)行，溝通接觸器km1接通，系統(tǒng)將根據(jù)程序設(shè)定供水壓力。圖6主程序流程圖當(dāng)用戶用水量遞增，變頻器到達(dá)頻率50hz，供水壓力還沒有到達(dá)設(shè)定的供水壓力時(shí)，mm440輸出高電平到i0.5。此時(shí)，q0.1為“0〞，q0.2為“1〞，溝通接觸器km2斷開，km3接通，1#電機(jī)由變頻切換到工頻。器計(jì)時(shí)3s，變頻器停止，變頻器的頻率由最高頻率50hz逐步下降，3s后q0.3為“1〞，2#電機(jī)接到變頻器開始變頻運(yùn)行。設(shè)置延遲時(shí)間重要原因是讓變頻器的頻率下降，軟啟動(dòng)靜止的2#電機(jī)，減小電機(jī)啟動(dòng)電流，避免電機(jī)燒毀。當(dāng)用戶用水量減小，變頻器到達(dá)下限頻率30hz，供水壓力還是高于設(shè)定的供水壓力時(shí)，mm440輸出高電平到i0.6。此時(shí)，q0.4為“0〞，km2斷開，2#電機(jī)退出變頻并逐步停止。同時(shí)q0.1為“1〞，q0.2為“0〞，溝通接觸器km2接通，km3斷開，1#電機(jī)由工頻切換到變頻。下限頻率設(shè)定在30hz重要原因：在供水系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速過低時(shí)會(huì)出現(xiàn)水泵的全揚(yáng)程小于基本揚(yáng)程〔實(shí)際揚(yáng)程〕構(gòu)成水泵“空轉(zhuǎn)〞的現(xiàn)象。在多數(shù)情況下，下限頻率應(yīng)定為30hz～35hz。當(dāng)合上開關(guān)k2，系統(tǒng)在手動(dòng)形式下運(yùn)行，溝通接觸器km1斷開。用戶能夠根據(jù)需要，合上開關(guān)k3，溝通接觸器km3接通，選擇1#電機(jī)在工頻下運(yùn)行。合上開關(guān)k4，溝通接觸器km5接通，選擇2#電機(jī)在工頻下運(yùn)行。5.2變頻器mm440的參數(shù)配置變頻器mm440重要使用的是模仿輸入口ain1+和ain1－，模仿電壓信號(hào)輸入后通過a/d轉(zhuǎn)換器得到數(shù)字信號(hào)。由plc模仿輸出口輸出模仿控制電壓信號(hào)，輸入到變頻器的模仿口，變頻器的頻率和控制電壓一一對(duì)應(yīng)。系統(tǒng)使用變頻器的模仿端口，最高頻率應(yīng)該設(shè)置為50hz，最低頻率為30hz。mm440的參數(shù)配置如附表所示。附表mm440的參數(shù)配置6結(jié)束語應(yīng)用西門子plc〔s7－200〕內(nèi)部的pid模塊和變頻器mm440的無極調(diào)速控制恒壓供水系統(tǒng)，高效節(jié)能，調(diào)速供水效果突出，抗干擾能力強(qiáng)。同時(shí)采取變頻器對(duì)電機(jī)實(shí)行軟起動(dòng)，減少了設(shè)備損耗，延長了水泵、電機(jī)設(shè)備的使用壽命。以供水水壓為控制對(duì)象的閉環(huán)控制，穩(wěn)態(tài)誤差小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，運(yùn)行穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)效果表示清楚，采取plc〔s7－200〕和變頻器mm440構(gòu)成的變頻恒壓供水系統(tǒng)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，具體表現(xiàn)出了變頻調(diào)速恒壓供水的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為供水領(lǐng)域開拓了切實(shí)有效的途徑。以下為參考文獻(xiàn)[1]李光,謝歡,王直杰.高壓變頻器模仿量控制電路及功能設(shè)計(jì)[j].電氣傳動(dòng)自動(dòng)化,2008,38(7):63-68.[2]彭旭昀.一種基于變頻器pid功能的plc控制恒壓供水系統(tǒng)[j].機(jī)電工程技術(shù),2005,34(10):54-56.[3]陳新恩,王永祥.基于s7-200的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)[j].業(yè)電氣,2006,25(6):37-39.[4]朱玉堂.變頻恒壓供水系統(tǒng)的研究開發(fā)與應(yīng)用[d].杭州:浙江,2005.瀏覽216贊66時(shí)間2022-10-07蒙古無雙皇帝1引言供水系統(tǒng)在人們生活和應(yīng)用當(dāng)中是必不可少的。隨著人們生活水平的提升和現(xiàn)代的發(fā)展，人們對(duì)供水系統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性的要求越來越高。變頻能夠很好的知足現(xiàn)代供水系統(tǒng)的要求。在變頻出現(xiàn)以前，有下面供水方式：(1)單臺(tái)恒定轉(zhuǎn)速泵的供水系統(tǒng)這種供水方式是水泵從蓄水池中抽水加壓直接送往用戶，嚴(yán)重影響了城市公用水管管網(wǎng)壓力的穩(wěn)定，水泵整日不停運(yùn)轉(zhuǎn)。這種系統(tǒng)簡單、造價(jià)最低，但耗電嚴(yán)重，水壓不穩(wěn)，供水質(zhì)量極差。(2)恒定轉(zhuǎn)速泵加水塔〔或高位水箱〕的供水系統(tǒng)這種供水方式是由水泵先向水塔供水，再由水塔向用戶供水。水塔注滿水后水泵停止工作，水塔水位低于某一高度時(shí)水泵啟動(dòng)，水泵處于斷續(xù)工作狀況中。這種方式比前一種省電，供水壓力比較穩(wěn)定，但基建設(shè)備投資大，占地面積大，水壓不可調(diào)，供水質(zhì)量差。(3)恒定轉(zhuǎn)速泵加氣壓罐的供水系統(tǒng)這種供水方式是利用封閉的氣壓罐代替水塔蓄水，通過檢測(cè)罐內(nèi)壓力來控制水泵的開與停。當(dāng)罐中壓力降到壓力下限時(shí)，水泵啟動(dòng)；當(dāng)罐中壓力升到壓力上限時(shí)，水泵停止。這種方式，設(shè)備的成本比水塔要低許多。但是電機(jī)起動(dòng)頻繁，易造成電機(jī)的損壞，能耗大。變頻不僅克制了過去供水系統(tǒng)的缺點(diǎn)，而且有其本身的優(yōu)點(diǎn)。此系統(tǒng)采取了先進(jìn)的s7－200plc和變頻器mm440，具有低廉的價(jià)格和強(qiáng)大的指令，能夠知足多種多樣的小規(guī)模的控制要求，變頻器mm440具有很高的運(yùn)行可靠性、功能的多樣性和全面而完善的控制功能。這種供水方式不僅提升了供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，而且實(shí)現(xiàn)水泵的無級(jí)調(diào)速，使供水壓力能夠系統(tǒng)所需水壓，提升了供水質(zhì)量。同時(shí)變頻器對(duì)水泵采用軟啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)沖擊電流很小，啟動(dòng)能耗小。2供水系統(tǒng)的基本特性供水系統(tǒng)的基本特性是水泵在某一轉(zhuǎn)速下?lián)P程h與流量q之間的關(guān)系曲線f(q)，前提是供水系統(tǒng)管路中的閥門開度不變。揚(yáng)程特性所反映的是揚(yáng)程h與用水流量q之間的關(guān)系。由圖1的揚(yáng)程特性表示清楚，流量q越大，揚(yáng)程h越小。在閥門開度和水泵轉(zhuǎn)速都不變的情況下，流量q的大小重要取決于用戶的用水情況。管阻特性是以水泵的轉(zhuǎn)速不變?yōu)榍疤幔y門在某一開度下，揚(yáng)程h與流量q之間的關(guān)系h=f(q)。管阻特性反映了水泵遷移轉(zhuǎn)變的能量用來克制水泵系統(tǒng)的水位及壓力差、液體在管道中流動(dòng)阻力的變化規(guī)律。由圖1可知，在同一閥門開度下，揚(yáng)程h越大，流量q也越大，流量q的大小反映了系統(tǒng)的供水能力。揚(yáng)程特性曲線和管阻特性曲線的交點(diǎn)，稱為供水系統(tǒng)的平衡工作點(diǎn)，如此圖1中a點(diǎn)。在這一點(diǎn)，用戶的用水流量和供水系統(tǒng)的供水流量到達(dá)平衡狀況，供水系統(tǒng)既知足了揚(yáng)程特性，也符合了管阻特性，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)用水流量和供水流量到達(dá)平衡時(shí)，揚(yáng)程ha穩(wěn)定，供水系統(tǒng)的壓力也堅(jiān)持恒定。圖1供水系統(tǒng)的基本特性3變頻恒壓供水系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理3.1系統(tǒng)的構(gòu)成變頻恒壓供水系統(tǒng)采取西門子的plc作為控制器，變頻器mm440是頻率調(diào)節(jié)器，和電動(dòng)機(jī)作為履行機(jī)構(gòu)，壓力傳感器作為控制的反應(yīng)元件。plc選用內(nèi)部控制模塊cpu224，模仿量2路輸入通用模塊、模仿量2路輸出通用模塊和pid模塊。cpu224有14路輸入/10路輸出，對(duì)于小型的控制系統(tǒng)而言夠用。pid模塊使用方便，在軟件中只需要配置pid的每個(gè)參數(shù)。與mm440的電源輸入口連接，經(jīng)過變頻器變頻后的溝通電接，帶動(dòng)水泵遷移轉(zhuǎn)變。s7-200數(shù)字輸出口輸出控制信號(hào)到，兩端連接的是工頻或變頻的，重要起接通或斷開與。s7-200的模仿輸出口輸出控制電壓信號(hào)給mm440的模仿電壓輸入口ain1+和ain1-，該控制電壓重要調(diào)節(jié)溝通電的頻率。壓力傳感器從供水網(wǎng)絡(luò)中反應(yīng)壓力信號(hào)，壓力信號(hào)經(jīng)過濾波放大后輸入給s7-200的模仿輸入口。系統(tǒng)的構(gòu)造如此圖2所示。圖2變頻恒壓供水系統(tǒng)的總體框圖3.2系統(tǒng)的工作原理變頻恒壓供水系統(tǒng)是由三相異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵旋轉(zhuǎn)來供水，通過變頻器調(diào)節(jié)輸入溝通電的頻率而調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而改變水泵的出水流量來調(diào)節(jié)供水系統(tǒng)的壓力。因而，供水系統(tǒng)變頻的本質(zhì)是三相異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速，通過改變定子供電頻率來改變同步轉(zhuǎn)速而實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。的轉(zhuǎn)速為：其中：n0為同步轉(zhuǎn)速；n為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；f為異步電機(jī)的定子輸入溝通電的頻率；s為異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差率；p為異步電機(jī)的極對(duì)數(shù)。由上式可知，當(dāng)異步電機(jī)的極對(duì)數(shù)p不變時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與定子輸入溝通電頻率f成正比。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)，運(yùn)行在自動(dòng)形式時(shí)，此時(shí)手動(dòng)形式無效。系統(tǒng)根據(jù)給定的水壓進(jìn)行設(shè)定，plc根據(jù)給定的水壓自動(dòng)調(diào)節(jié)溝通電的頻率，精到準(zhǔn)確給定的供水壓力。在用水量高峰時(shí)期，系統(tǒng)的用水量猛增，揚(yáng)程降低，供水量不足，供水水壓下降，1#電機(jī)輸入溝通電的頻率會(huì)升高，以提升供水水壓。當(dāng)溝通電的頻率到達(dá)最大頻率，供水水壓仍然小于設(shè)定的水壓時(shí)，1#電時(shí)機(jī)自動(dòng)切換到工頻狀況下，同時(shí)2#電機(jī)啟動(dòng)并工作在變頻狀況。在夜間，系統(tǒng)的用水量遞減，揚(yáng)程升高，供水量過大，2#電時(shí)機(jī)退出變頻狀況，1#電機(jī)由工頻切換到變頻狀況，并不斷調(diào)節(jié)溝通電頻率，系統(tǒng)最終要維持供水的設(shè)定壓力。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行在手動(dòng)形式時(shí)，自動(dòng)形式無效。在自動(dòng)形式出現(xiàn)問題或系統(tǒng)在維護(hù)期間時(shí)，系統(tǒng)才會(huì)采取手動(dòng)形式。用戶根據(jù)需要，能夠從plc的輸入開關(guān)輸入信號(hào)，選擇1#電機(jī)或2#電機(jī)運(yùn)行在工頻狀況。變頻恒壓供水系統(tǒng)的功能要求：系統(tǒng)的供水壓力能夠精確給定供水壓力〔穩(wěn)態(tài)誤差在5％內(nèi)〕；能夠自動(dòng)進(jìn)行自動(dòng)形式/手動(dòng)形式切換。系統(tǒng)的控制原理框圖如此圖3所示。壓力傳感器從供水管網(wǎng)反應(yīng)電壓信號(hào)，電壓信號(hào)經(jīng)過濾波放大后送到s7-200的模仿輸入口，與給定的供水壓力信號(hào)比較構(gòu)成壓力偏差信號(hào)，經(jīng)過plc〔s7-200〕pid模塊pi調(diào)節(jié)后發(fā)出控制電壓信號(hào)，送到變頻器mm440的模仿輸入調(diào)節(jié)端口。送到變頻器mm440的模仿電壓信號(hào)與連接到變頻器mm440的三相溝通電的頻率一一對(duì)應(yīng)，調(diào)節(jié)控制電壓信號(hào)就能夠調(diào)節(jié)三相溝通電的頻率。系統(tǒng)是以供水管網(wǎng)的供水壓力為控制對(duì)象而構(gòu)成的，其設(shè)計(jì)是根據(jù)兩個(gè)電機(jī)就能夠完全知足供水要求。圖3變頻恒壓供水系統(tǒng)的控制原理框圖4硬件4.1主電路變頻恒壓供水系統(tǒng)就是利用異步電機(jī)拖動(dòng)水泵的。系統(tǒng)的主電路由電源開關(guān)q、熔斷器fu、溝通接觸器km、kr等構(gòu)成，采取了一臺(tái)變頻器切換控制兩臺(tái)電機(jī)，1#電機(jī)和2#電機(jī)能夠在工頻和變頻狀況下進(jìn)行切換，溝通接觸器的通斷由s7－200的輸出口控制。主電路如此圖4所示。圖4系統(tǒng)主電路圖4.2控制電路控制電路重要由plc〔s7－200〕、變頻器mm440等構(gòu)成，plc外圍電路接線圖如此圖5所示。總電源開關(guān)為q，sb0為plc的程序啟動(dòng)按鈕，與plc的i0.0輸入口相連接，當(dāng)按下sb0時(shí)，i0.0為“1〞，plc程序啟動(dòng)。k1為系統(tǒng)的自動(dòng)形式開關(guān)，當(dāng)k1接通時(shí)，i0.1為“1〞，溝通接觸器km1閉合，系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)變頻器的頻率到達(dá)上限頻率時(shí)，i0.5為“1〞，1#泵和電機(jī)切換到工頻狀況下，2#泵和電機(jī)變頻啟動(dòng)。當(dāng)變頻器的頻率到達(dá)下限頻率時(shí)，i0.6為“1〞，2#電機(jī)停止運(yùn)行，1#電機(jī)由工頻切換到變頻狀況下。i0.5和i0.6的狀況由變頻器輸入。k2為系統(tǒng)的手動(dòng)形式開關(guān)，當(dāng)k2接通時(shí)，i0.2為“1〞，溝通接觸器km1斷開，系統(tǒng)不能自動(dòng)運(yùn)行，用戶能夠根據(jù)需要接通k3或k4來選取1#電機(jī)或2#電機(jī)工頻運(yùn)行。km1為控制1#電機(jī)和2#電機(jī)在自動(dòng)形式下運(yùn)行的溝通接觸器，km2為控制1#電機(jī)在變頻下運(yùn)行的溝通接觸器，km3為控制1#電機(jī)在工頻下運(yùn)行的溝通接觸器，km4為控制2#電機(jī)在變頻下運(yùn)行的溝通接觸器，km5為控制2#電機(jī)在工頻下運(yùn)行的溝通接觸器。圖5plc外圍接線圖5程序設(shè)計(jì)5.1plc程序設(shè)計(jì)plc程序設(shè)計(jì)的重要流程如此圖6所示。合上開關(guān)q，按下起動(dòng)按鈕sb0，plc程序復(fù)位。當(dāng)合上開關(guān)k1，i0.1為“1〞，系統(tǒng)在自動(dòng)形式下運(yùn)行，溝通接觸器km1接通，系統(tǒng)將根據(jù)程序設(shè)定供水壓力。圖6主程序流程圖當(dāng)用戶用水量遞增，變頻器到達(dá)頻率50hz，供水壓力還沒有到達(dá)設(shè)定的供水壓力時(shí)，mm440輸出高電平到i0.5。此時(shí)，q0.1為“0〞，q0.2為“1〞，溝通接觸器km2斷開，km3接通，1#電機(jī)由變頻切換到工頻。器計(jì)時(shí)3s，變頻器停止，變頻器的頻率由最高頻率50hz逐步下降，3s后q0.3為“1〞，2#電機(jī)接到變頻器開始變頻運(yùn)行。設(shè)置延遲時(shí)間重要原因是讓變頻器的頻率下降，軟啟動(dòng)靜止的2#電機(jī)，減小電機(jī)啟動(dòng)電流，避免電機(jī)燒毀。當(dāng)用戶用水量減小，變頻器到達(dá)下限頻率30hz，供水壓力還是高于設(shè)定的供水壓力時(shí)，mm440輸出高電平到i0.6。此時(shí)，q0.4為“0〞，km2斷開，2#電機(jī)退出變頻并逐步停止。同時(shí)q0.1為“1〞，q0.2為“0〞，溝通接觸器km2接通，km3斷開，1#電機(jī)由工頻切換到變頻。下限頻率設(shè)定在30hz重要原因：在供水系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速過低時(shí)會(huì)出現(xiàn)水泵的全揚(yáng)程