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毕业设计（论文）任务书 填表时间： 20* 年 3 月2日 （指导教师填表）学生姓名 专业班级 指导教师 课题类型硬件设计题目基于PLC恒压供水变频控制系统设计主要研究目标(或研究内容)1、掌握水利工程对控制，通信等的需求，提出综合自动化系统方案。2、提出综合自动化系统的硬件方案和方案论证优化。3、完成软件需求的系统分析。4、完成软件的编制（PLC的编程和说明）。5、绘制系统总体结构图，系统原理图，电气控制原理图，软件流程图。6、按期完成毕业设计说明书的撰写。课题要求、主要任务及数量（指图纸规格、张数，说明书页数、论文字数等）1、熟悉题目要求，查阅相关科技文献2、方案设计（包括方案论证与确定、技术经济分析等内容）3、硬件和软件设计（其中还包括理论分析、设计计算、实验及数据处理、设备及元器件选择等）4、撰写设计说明书，绘制图纸5、指定内容的外文资料翻译进度计划第5周 查资料调研；第6周 对课题研究的内容进行分析研究，确定设计方案；第7-8周 根据设计方案作电路图第9-11周 根据程序画出梯形图第12-15周 提交毕业设计论文初稿；第 16 周 毕业设计论文定稿、打印。第17周 毕业设计答辩。主要参考文献1 曲丽萍.楼宇自动化系统，中国电力出版社20022 钟肇新.可编程序控制器原理及应用，华南理工大学出版社，20023 周万珍，高鸿斌.PLC分析与设计应用，电子工业出版社，20044 日本三菱PLC手册指导教师签字： 教研室主任签字： 年 月 日 毕业设计(论文)外文资料翻译系部： 机械工程系 专 业： 机械工程及自动化 姓 名： 学 号： 外文出处： HYDRAULICS AND PNEUMATICS TRANSMISSION 44 附 件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文。 指导教师评语：该同学查阅大量资料，完成翻译。译文正确地表达了原文的意义、概念描述符合汉语的习惯，语句通畅，层次很清晰。成绩评定为优。 签名： 年 月 日附件1：外文资料翻译译文液压缸 3.1 液压缸的分类及基本计算液压缸是液压传动系统中应用最多的执行元件,它将油液的压力能转换为机械能,实现往复直线运动或摆动,输出力或扭矩；其作用方式可分为单作用式和双作用式两种,单作用式液压缸只能实现单用运动,即压力油只是通向液压缸的一腔,而反方向运动则必须依靠外力来实现,如复位弹簧力,自重或其它外部作用；双作用式液压缸在两个方向上的运动都由油压力推动来实现,可实现双向运动。液压缸可以看作是直线马达(或摆动马达),其单位位移排量即为液压缸的有效面积,当液压缸的回油压力为零且不计损失时,输出速度v等于输入注量q除以排量A,输出推力F等于输入压力p乘以排量A,即输入液压功率pq等于输入机械功率Fv。液压缸有多种结构,但根据其具体结构特点可分为活塞式、柱塞式和摆动式三类基本形式,除此以外,还有在基本形式上发展起来各种特殊用途的组合液压缸,下面分别予以介绍。3.1.1 活塞式液压缸活塞式液压缸可分为双杆式和单杆式两种结构形式,其安装方式有缸筒固定和活塞杆固定两种形式。3.1.1.1 双杆活塞式液压缸图3.1所示为双杆活塞式液压缸的工作原理图,活塞两侧都有活塞杆伸出。当两活塞杆直径相同,供油压力和流量不变时,活塞式液压缸在两个方向上的运动速度和推力都相等,即 (3.1) (3.2)图3.1 双杆活塞式液压缸式中 v液压缸的运动速度； 液压缸的推力； 液压缸的容积效率； 液压缸的机械效率； 液压缸的流量； 液压缸的有效工作面积； 进油压力； 回油压力； 活塞直径； 活塞杆直径。图3.1(a)为缸体固定式结构。当液压缸的左腔进油,推动活塞向右移动,右腔活塞杆向外伸出,左腔活塞杆向内缩进,液压缸右腔油液回油箱；反之,活塞反向运动。图3.1(b)为活塞杆固定式结构,当液压缸的左腔进油时,推动缸体向左移动,右腔回油；反之,当液压缸的右腔进油时,缸体则向右运动。这类液压缸常用于中小型设备中。3.1.1.2 单杆活塞式液压缸 图3.2所示为双作用单活塞杆液压缸,活塞杆只从液压缸的一端伸出,液压缸的活塞在两腔有效作用面积不相等,当向液压缸两腔分别供油,且压力和流量都不变时,活塞在两个方向上的运动速度和推力都不相等,即运动具有不对称性。如图3.2(a)所示,当无杆腔进油时,活塞的运动速度和推力分别为 (3.3) (3.4) 如图3.2(b)所示,当有杆腔进油时,活塞的运动速度和推力分别为 (3.5) (3.6)式中符号意义同式(3.1)、式(3.2),参见图3.2。图3.2 双作用单活塞杆液压缸比较上述各式,可以看出:,；液压缸往复运动时的速度比为 (3.7) 上式表明,活塞杆直径愈小,速度比愈接近1,液压缸在两个方向上的速度差值就愈小。如图3.3所示,当单杆活塞缸两腔同时通入压力油时,由于无杆腔有效作用面积大于有杆腔的有效作用面积,使得活塞向右的作用力大于向左的作用力,因此,活塞向右运动,活塞杆向外伸出；与此同时,又将有杆腔的油液挤出,使其流进无杆腔,从而加快了活塞杆的伸出速度,单活塞杆液压缸的这种连接方式被称为差动连接。当差动连接时,有杆腔排出流量进入无杆腔,根据流量连续性方程可导出液压缸的运动速度为 (3.8) 图3.3 双作用单活塞杆液压缸的差动连接在忽略两腔连通油路压力损失的情况下,差动连接液压缸的推力为 (3.9)由式(3.8)和式(3.9)可知,差动连接时,液压缸的有效工作面积是活塞杆的横截面积,与非差动连接无杆腔进油工况相比,在输入油压力和流量不变的条件下,活塞杆伸出速度较大,而推力较小。差动连接是在不增加液压泵容量和功率的条件下,实现快速运动的有效办法。例题3.1 已知单活塞杆液压缸的缸筒内径=100mm,活塞杆直径=70mm,进入液压缸的流量=25L/min,压力=2Mpa,=0。液压缸的容积效率和机械效率分别为0.98,0.97,试求在图3.2和图3.3所示的三种工况下,液压缸可推动的最大负载和运动速度各是多少?并给出运动方向。解: (1)在图3.2(a)中,液压缸无杆腔透压力油,回油腔压力为零,因此,可推动的最大负载为 液压缸向右运动,其运动速度为 (2)在图3.2(b)中,液压缸为有杆腔进压力油,无杆腔回油压力为零,可推动的负载为 液压缸向左运动,其运动速度为 (3)在图3.3中,液压缸差动连接,可推动的负载为 液压缸向右运动,其运动速度为 3.1.2 柱塞式液压缸前面所讨论的活塞式液压缸的应用非常广泛,但这种液压缸由于缸孔加工精度要求很高,当行程较长时,加工难度大,使得制造成本增加。在生产实际中,某些场合所用的液压缸并不要求双向控制,柱塞式液压缸正是满足了这种使用要求的一种价格低廉的液压缸。如图3.4(a)所示,柱塞缸由缸筒、柱塞、导套、密封圈和压盖等零件组成。柱塞和缸筒内壁不接触,因此缸筒内孔不需精加工,工艺性好,成本低。单一的柱塞缸只能制成单作用缸,如果要获得双向运动,可采用复合式柱塞缸结构。柱塞缸的柱塞端面是受压面,其面积大小决定了柱塞缸的输出速度和推力。为保证柱塞缸有足够的推力和稳定性,一般柱塞较粗,重量较大,水平安装时易产生单边磨损,故柱塞缸适宜于垂直安装使用。为减轻柱塞的重量,有时制成空心柱塞。柱塞缸结构简单,制造方便,用于工作行程较长的场合,如大型拉床,矿用液压支架等。图3.4 柱塞式液压缸3.1.3 摆动式液压缸摆动式液压缸输出转矩,并实现往复摆动,有时也称为摆动马达,在结构上有单叶片和双叶片两种形式。单叶片摆动液压缸的摆角一般不超过,双叶片摆动液压缸的摆角一般不超过。如图3.5所示。单叶片式摆动液压缸由定子块1、缸体2、摆动轴3、叶片4、左右支承盘和左右盖板等主要零件组成。定子块固定在缸体上,叶片和摆动轴固连在一起,当两油口相继通以压力油时,叶片即带动摆动轴作往复摆动,当考虑到机械效率时,单叶片缸的摆动轴输出转矩为 (3.10)根据能量守恒原理,结合式(3.10)得输出角速度为 (3.11)式中 D缸体内孔直径； d摆动轴直径； b叶片宽度 。图3.5 摆动液压缸1-定子块 2-缸体 3-摆动轴 4-叶片当输入压力和流量不变时,双叶片摆动液压缸摆动轴输出转矩是相同参数单叶片摆动缸的两倍,而摆动角速度则是单叶片的一半。 摆动缸结构紧凑,输出转矩大,但密封困难,一般只用于中低压系统中往复摆动,转位或间歇运动的地方。 下面就摆动液压缸的计算举例说明如下。例题3.2 如图3.5所示是单叶片摆动液压缸,供油压力=10Mpa,流量q=25L/min,回油压力=0.5Mpa,D=100mm,d=40mm,若输出轴的角速度为7rad/s,摆动液压缸的容积效率和机械效率分别为0.96和0.98,求摆动油缸的叶片宽度和输出扭矩是多少?解 (1)将单叶片摆动液压缸角速度公示(3.11)变形,得摆动液压缸叶片宽度为 (2)由摆动液压缸输出扭矩计算公式(3.10)可得 3.1.4 组合式液压缸上述为液压缸的三种基本形式,为了满足特定的需要,还可以在这三种基本液压缸的基础上构成各种组合式液压缸。3.1.4.1 增压缸增压缸将输入的低压油转变为高压油供液压系统中的高压支路使用。增压缸如图3.6所示。大缸作为原动缸,输入压力为,小缸作为输出缸,输出压力为。若不计摩擦力,根据力平衡关系,可有如下等式: (3.12) 或 (3.13) 图3.6 增压液压缸比值称为增压比,由于,压力被放大,从而起到增压的作用。3.1.4.2 多级缸多级缸由两级或多级活塞套装而成,如图3.7所示 图3.7 多级液压缸前一级缸的活塞就是后一级缸的缸套,活塞伸出的顺序是从大到小,相应的推力也是从大到小,而伸出的速度则是有慢变快。相反的,缩回的顺序一般是从小活塞到大活塞,收缩后液压缸总长度较短,占用空间较小,结构紧凑。多级缸适用于工程机械和其它行走机械,如起重机伸缩臂等。3.1.5 齿条活塞缸齿条活塞缸由带有齿条杆的双活塞缸和齿轮齿条机构组成,如图3.8所示。齿轮齿条机构多用于自动线,组合机床等转位或分度机构中。图3.8 齿条活塞液压缸的结构图1-紧固螺栓 2-调节螺钉 3-端盖 4-衬垫 5-O形密封圈 6-挡圈7-气缸套 8-齿条活塞 9-齿轮 10-传动轴 11-缸体 12-螺钉 -自动化系生产实习报告目 录1、实习目的及内容21.1 测控专业的实习目的22 实习过程321 公司简介32.2 实习过程安排43 实习内容53.1 认识产品介绍53.1.1 全自动变频供水设备53.1.2 选型说明：63.1.3 安装工作73.1.4 安装顺序：73.2 变频水泵控制柜73.2.2 变频水泵控制柜的作用和原理93.2.3 安装和调试103.2.4 变频水泵控制柜的运用113.2.5变频水泵控制柜选型说明123.3 变频恒压供水系统133.3.1 变频恒压供水系统组成和结构示意图133.3.2 变频恒压供水系统工作及控制原理和电气原理控制图143.3.3 变频恒压供水系统变频器器件选择154 实习总结体会和知识回顾194.1 总结体会194.2 闭环控制系统及变频恒压控制系统的闭环控制原理191、实习目的及内容1.1 测控专业的实习目的 生产实习是工科学生的重要教学环节。目前我国各类综合高等院校及工科类高等院校都无一例外地对此教学环节给予了高度的重视。通过生产实习这一教学环节，可使学生在已初步掌握本专业理论知识的基础上，认识“理论与实践相结合”的重要性，并初步掌握了解产品开发与生产的一般步骤及科学研究与技术革新的一般方法。总而言之，生产实习是学生从学校走向社会的“前夜课程”，何忽视或轻视这一教学环节的行为，都将使学生走向社会后的适应性降低及适应性周期加长。这无论对提高经济生产效率还是对发挥大学生的个人才智都是极为不利的。因此，提高对这一教学环节重要性的认识，加大对这一教学环节的人力及物力投入，加强对这一教学环节的建设，对保证这一教学环节在任何情况下都能得以正常执行，具有极为重要的意义。测控技术与仪器专业生产实习的目的在于，使学生了解检测技术、检测方法及检测仪器在生产实际和科学研究中的应用情况；使学生对过程控制仪表、电磁仪表、智能化仪表、标准计量仪表等有较深刻的了解和认识；使学生对传感器设计、微机原理、仪器保养维修、精密仪器与设备等方面的知识有更进一步的认识和掌握。同时，使学生了解现代企业的管理原理及方法，树立成本核算意识，标管理意识及质量管理意识；使学生对现代化企业的运作、生产工艺流程、质量保证体系等有较系统的认识，同时培育学生的现场安全生产意识及组织纪律观念。在实习中同学们常常会有的疑惑，是不知道自己实习时究竟该了解些什么，不该了解什么。而且有时也会对实习单位是否和自己专业对口提出或这或那的问题。这些问题的存在，说到底，还是大家对自己本专业的知识结构了解不够。这就需要同学们在学好专业课的同时，要多注意各专业课的联系和知识在实际中的应用情况，要求多读一些专业相关的文章。专业方面的知识主要为：数据采集、集散控制系统、自动控制、电机及电力拖动自动控制系统、计算机控制、机床电器控制、PLC 逻辑控制技术、单片机的应用。作为实习，也是对学生能力全方位的培养，所以除了专业知识外，同学们还应该加强对企业的管理运作方面知识的了解。注意培养自己适应社会的能力。 2 实习过程21 公司简介昆明力达昌宁机电设备有限公司的基本资料全 称：昆明力达昌宁机电设备有限公司联系人：郭绍辉电 话：0871-5611612手 机：13987654016传 真：08715611612区 域：中国 云南 昆明 昆明市单位性质：工控及自动化产品分销商注册时间：2007/4/18 18:18:00最后登录：2007/6/21 16:38:00地 址：昆明新迎北区十一组团166栋1单元301室厂商简介：主要从事全自动变频供水设备，消防水泵电器控制柜，水处理设备，低压配电设备，阀门。给排水工程设计安装等，热水机组销售。可以对整个水泵房的安装。 2.2 实习过程安排2010年6月25日我们实习小组与实习接收方昆明力达昌宁机电设备有限公司取得了联系，主要安排实习事宜，准备入厂学习：经过公司领导孙经理的安排，实习时间为每天的10:0018：00，为期30天。实习过程开始后，随后我们小组成员与厂方制定了实习计划：前两周跟班进行操作实习，后两周进行理论学习。 实习前两周进行操作学习：郭经理安排黄师和李师两个和我们年龄相近的师傅带领我们进行参观学习。第一个星期是在公司的仓库里面对公司的主要产品（全自动变频供水设备，消防水泵电器控制柜，水处理设备，低压配电设备，阀门。给排水工程设计安装等，热水机组销售。可以对整个水泵房的安装 ）进行参观学习，了解内部结构，安装及调试等。实习后两周：对公司产品进行大体了解后，由两位师傅带领我们到安装线上进行现场参观学习，前一个星期进行新工程安装学习和产品调试安装；后一个星期对已经安装产品出现问题的了解和调试学习。3 实习内容3.1 认识产品介绍3.1.1 全自动变频供水设备 产品概述：全自动变频调速供水设备是应用先进的现代控制理论，结合可编程控制技术、变频控制技术、电机泵组控制技术的新型机电一体化供水装置。该设备通过安装在水泵出水总管上的远传压力表（内为一滑动电阻），将出口压力转换成0-5V电压信号，经A/D转换模块将模拟电压信号转换成数字量并送入可编程序控制器，经可编程内部PID运算，得出一调节参量并将该参量送入D/A转换模块，经数摸转换后将得出模拟量传送变频器，进而控制其输出频率的变化。设备采用多泵并联的供水方式，用户用水量的大小决定了投入运行的水泵的数量，当用水量较小时，单台泵变频工作，当用水量增加，水泵运行频率随之增加，如达到水泵额定输出功率仍无法满足用户供水要求时，该泵自动转换成工频运行状态，并变频启动下一台水泵。反之，当用水量减少，则降低水泵运行频率直至设定下限运行频率，如供水量仍大于用水量，则自动停止工频运行泵同时变频泵转速增加。当用水量降至某一程度时（如夜间用水很少时），变频主泵停止工作，改由辅泵及小型气压罐供水。 全自动变频供水设备主要包含：直接供水型、水箱供水型、气压罐供水型和二次加压型等四种型。我们实习时认识学习的是二次加压型设备。 3.1.2 选型说明：供水系统选用原则 ：（1）蓄水池容量应大于每小时最大供水量。 （2）水泵扬程应大于实际供水高度。 （3）水泵流量总和应大于实际最大供水量。 （4）变频控制柜选型： 用户可根据供水量和供水高度确定水泵型号及台数，然后对控制柜进行选型。高峰自来水压力过低，不能满足用户用水要求的情况下使用。如自来水管径过小，则需要更换自来水供水管路，以保证供水流量。流量平衡罐的容积可根据附表来选定，设备型号则根据变频调速恒压供水设备技术参数表选择。3.1.3 安装工作（1）、安装前的准备工作。（2）、检查水泵和电机。（3）、准备工具及起重机械。（4）、检査机器的基础3.1.4 安装顺序：（1）、全自动无塔设备整套水泵运到现场。附带底座者已装好电动机。找平底座吋可不必卸下水泵和电机。（2）、将底座放在地基上。在地脚螺钉附近垫楔形垫铁。将底座垫高约20?40毫米。准备找平后填充水螺浆之用。（3）、用水平仪检査底座的水平度。找平后扳紧地脚螺母用水泥浆填充底座。（4）、经3-4天水泥干固后。再检査一下水平度。（5）、将底座的支持平面、水泵脚、电机脚的平面上的污物洗清除；,。并把水泵和电机放到底座上。（6）、调整泵轴水平。找平后适当上紧螺母。以防走动。待调节完毕后再安装电机。在不合水平处垫以铁板,泵和联轴器之间留有一定间隙。（7）、把平尺放在联轴器上。检査水泵轴心线与电机轴心线是否重合。若不重台。在电机或泵的脚下垫以薄片,使两个联轴器外圆与平尺相平。然后取出垫的几片薄铁片。用经过刨制的整块铁板来代替铁片。并重新检査安装情况。为了检查安装的精度。在几个相反位置上用塞尺。测量两联轴器平面的间隙。联轴器平面一周上最大和最小间隙差数不得超过0.3毫米。两端中心线上下或左右的差数不得超过0.1毫米。3.2 变频水泵控制柜3.2.1 变频水泵控制柜的组成 变频调速供水设备是近年来国际上发展起来的新产品。它是集电气、微机、机械控制于一体的科技产品，直接取代传统的水塔、水箱系统的供水装置.我公司生产的HBP系列全自动变频调速供水设备，采用了国内外新技术可编程序控制器(PLC)或国内新技术智能型供水设备控制器及高质量进口变频调速器(VVVF)，来实现自动调节供水管网的恒压变量的供水设备。 该设备技术先进、抗干扰能力强、有多种保护功能，占地面积少、操作、维修方便，能根据用户用水量的变化自动调节水泵转速，实现恒压或变压变量供水，使管网供水压力恒定，从而也大幅度节约了电能及水泵机械部分的磨损程度，减少了因超压造成管网的爆裂及渗漏。变频供水节能控制柜整个系统由柜体、断路器、接触器、热继电器、电源、小型电器、指示灯、开关等一批电气元件组成，柜体内主要包含一台变频器，一台PLC或LDD智能危机控制器、PID控制器、压力传感器及其他低压电器等。 （1）什么是变频器？变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。作用：改变电压、改变频率。工作原理：把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电。为了产生可变的电压和频率，首先要把三相或单相交流电变换为直流电，然后再把直流电变换为三相或单相交流电。n = 60f/p n: 同步速度f: 电源频率p: 电机极对数 频率能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。 因此，以控制频率为目的的变频器，是做为电机调速设备的优选设备。照此计算得知变频器设置的频率为额定频率50HZ的1.5倍，即75HZ，即可实现3000的转速（2）可编程序控制器（PLC）PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。LC采用西门子S7-200型。SIMATIC S7-200 可编程序控制器是模块化中小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用；大范围的各种功能模块可以非常好的满足和适应自动控制任务，各种单独的模块之泛组合以用于扩展；简单实用的分散式结构和多界面网络能力，使得应用十分灵活；方便用户和简易的无风扇设计；当控制任务增加时，可以自由扩展；大范围的集成功能使得它的功能非常强劲。 多种的性能递增的CPU和丰富的且带有许多方便功能的I/O扩展模块，使用户可以完全根据实际应用选择合适的模块。当任务规模扩大，可随时使用附加模块对PLC进行扩展。表一 PLC I/O分配表输入点输入信号输出点输出信号X0压力设定上限值Y1变频器运行与关断X1压力设定下限值Y2P1泵工频运行X2变频器极限输出频率Y3P1泵变频运行X3P1泵启动信号Y4P2泵工频运行X4P1泵停止信号Y5P2泵变频运行X5P2泵启动信号Y6P3泵工频运行X6P2泵停止信号Y7P3泵变频运行X7P3泵启动信号X10P3泵停止信号3.2.2 变频水泵控制柜的作用和原理 功能： 频水泵控制柜主要用作于对上水池的供水，可以控制单台或多台水泵，可以在无人看管的情况下全自动运行，通过上水池的液位控制器提供信号控制水泵的运行停止，当上水池水位因对用户供水而使水位低于设定的下限水位时，启动水泵；当上水池水位达到设定的上限水位时停止水泵。但当下水池缺水时，同样由液位控制器提供信号给控制柜，使控制柜停止工作。如果是控制多台水泵，可以轮换运行，故障时备用泵自动投入。并且具备手动、远程、联动等控制方式。 保护：具有水泵漏电、缺相、过载、短路，下水池缺水等故障保护。 扩展功能：可以向控制中心提供水位信号，由控制中心对控制柜作出操作信号。变频水泵控制柜运行原理：变频水泵控制柜系统通过测到的管道压力，经变频器系统内置的PID调节器运算，调节输出频率，然后实现管网的恒压供水。变频器的频率超限信号（一般可作为管网压力极限信号）可适时通知PLC的进行变频泵切换。为防止水锤现象的产生，泵的开关将联动其出口阀门。 变频水泵控制柜工作原理如下: 压力传感器所输出的电信号送至PID控制器运算处理，并将运算结果分别送至可编程序控制器和变频器，同时与设定压力值不断进行比较，自动调节变频器的输出频率，调节电机的频率，从而调节了水泵电机的转速，如用水量减少时变频器调节水泵降低转速，用水量增加时变频器调节水泵增加转速，一直加速到最高转速时，变频切换为工频工作。在多台泵组中，随着用水量增加，第一台水泵加速运转，转速达到最高时，变频运转切换为工频运转，此时变频控制切换到另一台水泵使之变频调速运转。3.2.3 安装和调试 （1）、接线： 示的电路，连接空气开关、漏电开关、电源，检查接线无误后，合上空气开关，变频器上电，数码管显示0.0。 电源指示灯熄灭后，再连接电机、起停开关、远程压力表、限流电阻等，变频器和电动机接地端子可靠接地，并仔细检查。压力表选用YTZ-150电位器式远程压力表，安装在水泵的出水管上，该压力表适用于一般压力表适用的工作环境场所，既可直观测出压力值，又可以输出相应的电信号，输出的电信号传至远端的控制器。压力表有红、黄、蓝三根引出线。压力表电气技术参数：电阻满量程：400（蓝、红）零压力起始电阻值：20 （黄、红）满量程压力上限电阻值：360（黄、红）接线端外加电压：6V（蓝、红） （2）、开环调试： 无误后，合上空气开关和漏电开关，变频器上电，数码管显示0.0，按JOG键，检查水泵的转向，若反向，改变电机相序。按运行键RUN，运行指示灯亮（绿色），顺时针方向旋转键盘旋钮，输出频率上升，观察压力表的压力指示，同时用万用表直流电压档测量变频器端子VF和GND之间电压值，随着变频器输出频率升高，压力增加，VF和GND之间的反馈电压上升，记录下将要设定的恒定压力（比如5公斤）对应的反馈电压值（比如3.1V）。按停车键STOP，变频器减速停车。（3）、闭环变频恒压运行：合上起停开关，变频器运行指示灯亮，输出频率从0.0Hz到达30.0Hz后，根据用水情况自动调节，保证出水口的压力恒定为5KG。增大F4.06的参数设定值，出水口的压力增加，变频恒压供水原理图变频恒压供水设备原理减小F4.06的参数设定值，出水口的压力降低。3.2.4 变频水泵控制柜的运用例：一控三 描述：上图系统为3台循环泵两用一备,一台补水泵控制,循环泵采用两台变频器根据二次供回水压差控制循环泵频率;补水泵采用一台变频器根据二次回水压力控制,实现恒压补水,保证系统供水压力.用一台变频器起动三台负载，变频器先起动运行两台负载，如达到控制目的。另一台负载处在备用状态；如起动运行两台负载达不到控制目的，则这台负载被自动切换到工频运行状态，变频器自动起动运行另一台负载。当经过控制后，系统需要一台负载时，变频器控制柜自动将处在工频运行的负载停运。使其处在备用状态。真正做到既达到控制的目的，并且实现了节能。3.2.5变频水泵控制柜选型说明 （1）变频水泵控制柜主要由变频控制箱，压力传感器，水泵等组成。变频控制柜由断路器，变频器，接触器，中间继电器，PLC的等组成。 （2）变频水泵控制柜系统选用原则（3）水泵扬程应大于实际供水高度。 （4）水泵流量总和应大于实际最大供水量。 （5）变频水泵控制柜选型：用户可根据供水量和供水高度确定水泵型号及台数，然后对控制柜进行选型。 （6）一个质量较高的变频控制箱，从设计，工艺，制作制造，运输，包装，是实际要求较高的产品，要求各个环节质量保障，才能作出较高质量和水平的控制柜。3.3 变频恒压供水系统3.3.1 变频恒压供水系统组成和结构示意图 由上图可知：变频恒压供水系统由一个水箱、若干液位计、一套自动变频供水设备及其相应变频水泵控制柜、若干压力传感器和变送器、用户等组成。 上图整个系统由三台水泵，一台变频器，一台PLC、和一个压力变送器及若干辅助部件构成。各部分功能如下：安装于供水管道上的压力变送器将管网压力转换成15伏的电信号；变频调速器用于调节水泵转速以调节流量；PLC用于逻辑切换。变频恒压供水控制系统通过测到的管网压力，经变频器的内置PID调节器运算后，调节输出频率，实现管网的恒压供水。变频器的频率超限信号（一般可作为管网压力极限信号）可适时通知PLC进行变频泵逻辑切换。为防止水锤现象的产生，泵的启停将联动其出口阀门。 3.3.2 变频恒压供水系统工作及控制原理和电气原理控制图 工作及控制原理： 由变频器控制的水泵将水箱中的水送入管道，远传压力表将检测到的压力变化模拟信号送入恒压供水系统控制器中与给定压力比较并处理。当水龙头开大(用水量大)，管网压力降低，变频器立即将频率提高，变频泵转速加快，管网中压力随即升高，当一台变频泵达到最高频率时仍无法满足给定压力时，恒压供水系统自动将这台变频泵变为工频运行，启动下一台泵变频运行。当用水量较少，系统会降低变频泵的转速，当降至某一特定值时，会将工频泵停下。为了避免工频泵长时间不运转，恒压供水系统在一定的时间间隔中自动转换工频泵与变频泵的工作角色。其工作原理见图，电气控制原理见图9。3.3.3 变频恒压供水系统变频器器件选择（1） 变频恒压供水控制系统的构成方案从变频恒压供水的原理分析可知，该系统主要有压力传感器、压力变送器、变频器、恒压控制单元、水泵机组以及低压电器组成。系统主要的设计任务是利用恒压控制单元使变频器控制一台水泵或循环控制多台水泵，实现管网水压的恒定和水泵电机的软启动以及变频水泵与工频水泵的切换，同时还要能对运行数据进行传输。根据系统的设计任务要求，结合系统的使用场所，本次设计才用通用变频器+PCL(包括变频控制、调节器控制)+人机界面+压力传感器的构成方案。（2） 变频恒压供水系统的控制方案变频恒压供水系统的控制方案有多种，有1台变频器控制一台水泵的简单控制方案，也有一台变频器控制几台水泵的方案，可根据实际操作和客户要求进行选择。在供水系统设计时，其水泵扬程及供水流量都是以满足用户的最大可能需求而选定的，且留有一定余量。而实际应用当中，系统在大部分时间里都是非满负荷运行的，这就必须要减小阀门开度，调整供水流量。这样，管道阻力随之增大，从而产生大量的截流损失。这种控制方式不仅会浪费许多电机输出功率，而且因为管阻特性的改变，整个系统的供水效率也会大为降低。在供水系统中接入变频节能系统，利用变频技术改变水泵转速来调节管道中的流量，以取代阀门调节方式，能取得明显的节能效果，一般节电率都在30%以上。另外，变频器的软启动功能及平滑调速的特点可实现对流量的平稳调节，同时减少启动冲击并延长机组及管组的使用寿命。（3）供水设备的选择原则A、不同住宅类型的用水标准。不同住宅类型的用水标准，根据城市居民生活用水标准GB/T 50331-2002，节录如表二。表二 不同住宅类型的用水标准住宅类型给水卫生器具完善程度用水标准（ /人日）小时变化系数1仅有给水龙头0.040.082.52.02有给水卫生器具，但无淋浴设备0.0850.132.52.03有给水卫生器具，并有淋浴设备0.130.192.51.84有给水卫生器具，但无淋浴设备和集中热水供应0.170.252.01.6 B、 供水规模换算表。不同住宅类型的用水标准，根据城市居民生活用水标准GB/T 50331-2002，节录如表三。上面一行为用水标准( /人日)，中间数据为用水规模( /h)。表三 供水规模换算表户数用水标准（ /人日）0.100.150.200.2545039.4059.0078.7098.4050043.8065.6087.50109.4060052.5078.80105.00131.3070061.3091.90122.50153.1080070.00105.00140.00175.00100087.50131.30175.00218.80C、根据供水量和高度确定水泵型号和台数,并对电动机进行选型,见表四。表四 水泵，电机和变频器选型表50xN4080LG50-20x211116080LG50-20x315158080LG50-20x418.518.510080LG50-20x5222212080LG50-20x63030100xN40100DL218.518.560100DL3303080100DL43737100100DL54545120100DL65555注：N为水泵台数其他元件如：变频器的选择、压力传感器的选择、水位传感器的选择、其他低压电器的选择（断路器、接触器）的选择则依靠系统控制方案和具体要求选择，基本原则为高稳定性、高精度、宽的工作温度范围；抗冲击、耐震动、体积小、防水；标准信号输出、良好的互换性、抗干扰性强；最具有竞争力的价格。便于安装等。（4） 系统安装及调试A、通电前应检查有无漏接线，接线是否正确；检查所有螺丝、端子有无松动现象；控制箱内电气元件上有无可能引起电气短路的线头及其它金属杂物；控制箱体外壳接地线接法是否正确，接触是否良好。检查后，合上QFl，设定变频器参数(具体过程略)。B、合上QFl，当再合上QF2时，配电室电子式剩余电流动作断路器Q1因微弱的三相不平衡电流而跳闸。 C、调试时。变频器电压模拟量输入端口的ANl本应与多泵控制器的DA输出端口相连，但误与其相邻的DI1相连，使得变频器显示频率值始终为0。 D、在主回路接线中误将KM2当成KMl，两者主触点接反，造成改变变频器频率却无法改变水泵转速的情况发生。 F、KM2、KM3主触点电源相序接错，造成2个水泵都为反转运行(反转时压力小)。（5） 变频恒压供水系统的特点A、变频恒压供水系统运行方式分为手动、全自动两种.它们可以由一个按钮操作，ON为自动方式， OFF为手动。在手动方式下，可以对控制水泵中的任意一台进行启动和关闭操 作，该方式主要用于系统设计初期的测试，方便任一时期的检修，以及紧急情 况下的水泵控制。而整个系统本身正常状态下的运行主要采用全自动方式，使供 水系统高度自动化，这也是系统开发的目的之一。在全自动方式下，按下启动 按钮，系统就能自动赋初值，根据用水量的变化自动调节水泵转速和运行台数 ，确定每台泵的具体工作状态，使达到最优配置。B、要对管网水压进行实时数据采样，信号经刃D转换后送PLC，从而实现对管网压力 的闭环控制。采样点选择在水泵的出口管道处。C、变频器运行时，要对变频器当前控制的水泵的运行情况进行监控.变频器应该能够 对水泵进行变频器过载、失速、过电流、过电压、欠电压、输入缺相、电动机 过载、变频器过热变频器内散热板过热及其它一些常规保护。变频器只对当前 工作在变频态的水泵负责。D、要对变频器的运行情况进行监测，还有水泵的转速、管网压力都要进行监控，对于 危险情况要设置报警信号，并自动作出反应。E、有友好的人机界面，要能够完成简单的人机交流，如系统的运行状况监控、初值的改变、参数的改变等，另可通过监控软件修改工作参数。、应该做到系统无故障运行时，基本上可以做到无人自动恒压变频无级别调速运行时4 实习总结体会和知识回顾4.1 总结体会将近一个月的实习结束,该次实习促使了我对电气原理知识、过程控制、系统安装和调试等方面的知识回顾，还使我的细心观察和实际操作动手能力得到提高，对现实生活中的控制系统运用有了更深刻的了解，对小区供水系统也有了大体的认知。在实习过程中我发现根据供水的要求，小区供水系统大多属于一拖二闭环调速系统，且变频器带动的电机可实现无级调速。减少系统波动现象和对电源电网的冲击。此装置在变频器出现故障时，可自动关闭电动阀门，系统退出变频式运行，以避免中断供水。在工频方式运行下，系统带有降压启动装置，在工频启动时，由于启动电流过大，而避免对电网冲击的影响，并可延长电机的使用寿命。装置启动时，电动机与电动阀门