THBAHY-1型实验指导书.doc

THBAHY-1型 变频恒压供水系统目 录.第一章 系统概述与软件使用说明2第一节 系统概述2第二节 可编程控制器简介6第三节 变频器的基本使用.13第三节 上位机工程软件安装与使用15第二章 基本实验16实验一 控制屏结构认识与调试实验16实验二 单泵控制变频恒压供水实验19实验三 双泵切换变频恒压供水实验21实验四 生活水系统静态压力控制实验23实验五 生活水系统动态压力控制实验25实验六 生活水系统的分时控制实验27实验七 夜间休眠模式下的供水实验29实验八 消防状态控制实验32实验九 综合控制系统实验3434天煌科技 天煌教仪第一章 系统概述与软件使用说明第一节 系统概述变频恒压供水系统是现代建筑中普遍采用的一种水处理系统，随着变频调速技术的发展和人们节能意识的不断增强，变频恒压供水系统的节能特性使得其越来越广泛应用于住宅小区、高层建筑的生活及消防供水系统。在智能建筑教学领域，恒压供水系统也日益成为其研究的重要课题，其典型结构由压力传感器、可编程控制器（PLC）、变频器、供水泵组等组成。然而实际应用的变频恒压供水系统结构庞大、分布广、不形象直观，不适宜直接作为教学实验装置，为满足科研和教学要求，目前市场上也出现了不少的恒压供水实验设备，但性能大多参差不齐，缺乏系统的全面性、集成性。有些厂家生产的恒压供水系统采用继电器接触器控制电路，通过控制水泵的起停和调节泵出口阀的开度来实现恒压供水，这样不但线路复杂，操作麻烦、维护困难，由于驱动电机是恒速运转，水量是靠水泵出口阀开度控制，浪费了大量的能源。许多厂家虽然也生产出了变频恒压供水系统实验装置，但仅模拟了一路管道和一台或几台水泵机组，采用PLC进行简单的逻辑控制，这种过于简化的系统，完全忽略了工程的概念，只是一种简单的单回路控制实验装置，失去了楼层供水的意义；有些厂家虽然也设计出了楼层模型，但其水网仅有一路系统，无法模拟真实的楼层供水系统（包含消防水系统、生活水系统、生产水系统）；在控制系统设计上，仅由PLC等控制设备独立完成自动控制过程，缺乏牢靠的手动控制系统，系统投运前的不确定因素无法排除。“THBAHY-1型 变频恒压供水系统实验装置”满足了变频恒压供水系统中的基本要求，它是一种模拟楼层现场恒压供水系统的实验装置，由储水系统、动力系统，输送系统、回水系统和控制系统（手动控制、自动控制）组成，它利用流量与转速成正比，而电机的消耗功率与转速的三次方成正比的关系，当需求压力降低时，电动机转速降低，泵出口流量减少，电动机的消耗功率大幅度下降从而达到节能的目的，是一种真正节能的变频调速恒压供水系统。对象系统由四台不同功率的水泵机组组成，功能上划分为常规变频循环泵（2台）、消防增压泵（1台）、休眠小泵（1台），分别用于模拟正常模式下的生活供水动力系统和夜间小流量的生活供水动力系统以及消防水动力系统；输送系统结构上划分为生活水系统和消防水系统，生活水和消防水两路水系统之间采用特殊单向影响结构，保证了消防管道在非火灾模式下的内部水压，而消防模式下的消防水压不影响正常的生活供水压力；回水系统采用有机玻璃材料结构保证了实验系统可观察性。控制系统采用手动和自动两种控制方式，在自动控制器失效的状态下，手动控制系统可以保证系统的可靠运行，在系统投入自动运行前，手动控制还可用于检验动力线路和动力设备的工况。在有变频和工频两种运行状态的设备间，采用机械互锁和逻辑互锁的双重保护设计，保障了设备的安全运行；该系统同时采用过载保护、漏电保护、接地保护等多重保护机制，充分保障了操作者的人身安全和设备的运行安全。一、系统结构“THBAHY-1变频恒压供水系统实验装置”采用“PLC+变频器+手动控制器”的控制模式。控制结构如图一： 图一 变频恒压供水系统控制结构二、对象模型其对象模型系统主要有4台水泵构成，其中两台常规变频循环泵，一台休眠小泵，一台消防泵，该系统能够模拟供水现场的各种复杂状况，使实验设备更加贴近工程应用。其可实现功能有：1) 生活供水管网的恒压供水；2) 特定时日供水压力控制。每日可设定四段压力运行，以适应供水压力变化的需求；3) 夜间可启动休眠小泵运行实现最大限度节能；4) 火警状态，可自动启动消防泵；5) 可实现上位机控制。对象模型如图二。对象主要设备的技术指标如下：1对象高度：2米；2输水管道口径12mm；3生活水系统3.1生活水系统支路出水口（水龙头）数量12个（每层2个），口径12mm3.2按照每个水龙头出水100ml/V=6L/min=6Kg/min计算，需求工作流量Q0.0ml/V=60L/min，额定工作扬程3m。3.3生活水动力系统由2台水泵（变频运行）构成，每台功率370W，扬程12m，流量50L/min，进水口径20mm，出水口径12mm（另有一台小功率工频水泵功率180W，扬程8m，流量30L/min，进水口径16mm，出水口径12mm，用于在夜间小流量时对生活管网供水）。4消防水系统4.1消防供水支路出水口数量6个（每层1个），口径12mm，4.2按照每个消防栓出水100ml/V=6L/min=6Kg/min计算，额定工作流量600ml/V=36L/min，需求工作扬程3m。4.3消防供水支路水泵功率370W，扬程12m，流量50L/min，进水口径20mm，出水口径12mm（技术参数与恒压供水支路的2台变频水泵一样）。注释：以上管径指内径。三、控制屏操作说明1“三相电源总开关”带有漏电保护器，用于控制整个系统的电源通断状态。2“启动”、“停止”按钮用于控制“工频输出”端的电源输出和手动/自动开关。3八只红色运行状态指示灯用于指示系统手、自动状态和水泵的6种工作状态。4“手动/自动”开关用于系统在手动和自动控制两种状态下的切换。5八只手动控制按钮在手动状态下有效（在自动状态下无效），分别用于在手动状态下控制四台水泵。第二节 可编程控制器简介可编程序控制器，英文称Programmable Controller，简称PC。但由于PC容易和个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。一、PLC的结构及各部分的作用PLC的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理则大同小异，通常由主机、输入/输出接口、电源扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。PLC的硬件系统结构如下图所示： 图1-1-11.主机主机部分包括中央处理器（CPU）、系统程序存储器和用户程序及数据存储器。CPU是PLC的核心，它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、作出逻辑判断和进行数据处理，即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端，并响应外部设备（如电脑、打印机等）的请求以及进行各种内部判断等。PLC的内部存储器有两类，一类是系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序，系统程序已由厂家固定，用户不能更改；另一类是用户程序及数据存储器，主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。2输入/输出（I/O）接口I/O接口是PLC与输入/输出设备连接的部件。输入接口接受输入设备（如按钮、传感器、触点、行程开关等）的控制信号。输出接口是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）。I/O接口一般采用光电耦合电路，以减少电磁干扰，从而提高了可靠性。I/O点数即输入/输出端子数是PLC的一项主要技术指标，通常小型机有几十个点，中型机有几百个点，大型机将超过千点。3电源图中电源是指为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源，通常也为输入设备提供直流电源。4编程编程是PLC利用外部设备，用户用来输入、检查、修改、调试程序或监视PLC的工作情况。通过专用的PC/PPI电缆线将PLC与电脑联接，并利用专用的软件进行电脑编程和监控。5输入/输出扩展单元I/O扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与基本单元（即主机）连接在一起。6外部设备接口 此接口可将打印机、条码扫描仪,变频器等外部设备与主机相联，以完成相应的操作。实验装置提供的主机型号有西门子S7-200系列的CPU224。输入点数为14，输出点数为10。二、PLC的工作原理PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。PLC的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。PLC在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。PLC在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。三、PLC的程序编制1.编程元件PLC是采用软件编制程序来实现控制要求的。编程时要使用到各种编程元件，它们可提供无数个动合和动断触点。编程元件是指输入寄存器、输出寄存器、位存储器、定时器、计数器、通用寄存器、数据寄存器及特殊功能存储器等。PLC内部这些存储器的作用和继电接触控制系统中使用的继电器十分相似，也有“线圈”与“触点”，但它们不是“硬”继电器，而是PLC存储器的存储单元。当写入该单元的逻辑状态为“1”时，则表示相应继电器线圈得电，其动合触点闭合，动断触点断开。所以，内部的这些继电器称之为“软”继电器。S7-200系列CPU224、CPU226部分编程元件的编号范围与功能说明如下表所示表1-1-1元件名称符号编号范围功 能 说 明输入寄存器II0.1I1.5共14点接受外部输入设备的信号输出寄存器QQ0.0Q1.1共10点输出程序执行结果并驱动外部设备位存储器MM0.0M31.7在程序内部使用，不能提供外部输出 定时器 256(W0W255)W0,W64保持型通电延时1mVW1W4,W65W68保持型通电延时10mVW5W31,W69W95保持型通电延时100mVW32,W96ON/OFF延时,1mVW33W36,W97W100ON/OFF延时,10mVW37W63,W101W255ON/OFF延时,100mV计数器CC0C255加法计数器，触点在程序内部使用高速计数器HCHC0HC5用来累计比CPU扫描速率更快的事件顺控继电器VV0.0V31.7提供控制程序的逻辑分段变量存储器VVB0.0VB5119.7数据处理用的数值存储元件局部存储器LLB0.0LB63.7使用临时的寄存器，作为暂时存储器特殊存储器VMVM0.0VM549.7CPU与用户之间交换信息特殊存储器VM（只读）VM0.0VM29.7接受外部信号累加寄存器ACAC0AC3用来存放计算的中间值2.编程语言所谓程序编制，就是用户根据控制对象的要求，利用PLC厂家提供的程序编制语言，将一个控制要求描述出来的过程。PLC最常用的编程语言是梯形图语言和指令语句表语言，且两者常常联合使用。1） 梯形图（语言）梯形图是一种从继电接触控制电路图演变而来的图形语言。它是借助类似于继电器的动合、动断触点、线圈以及串、并联等术语和符号，根据控制要求联接而成的表示PLC输入和输出之间逻辑关系的图形，直观易懂。梯形图中常用 和 图形符号分别表示PLC编程元件的动合和动断触点；用（ ）表示它们的线圈。梯形图中编程元件的种类用图形符号及标注的字母或数加以区别。触点和线圈等组成的独立电路称为网络，用编程软件生成的梯形图和语句表程序中有网络编号，允许以网络为单位给梯形图加注释。梯形图的设计应注意到以下三点： 梯形图按从左到右、自上而下地顺序排列。每一逻辑行（或称梯级）起始于左母线，然后是触点的串、并联接，最后是线圈。 梯形图中每个梯级流过的不是物理电流，而是“概念电流”，从左流向右，其两端没有电源。这个“概念电流”只是用来形象地描述用户程序执行中应满足线圈接通的条件。 输入寄存器用于接收外部输入信号，而不能由PLC内部其它继电器的触点来驱动。因此，梯形图中只出现输入寄存器的触点，而不出现其线圈。输出寄存器则输出程序执行结果给外部输出设备，当梯形图中的输出寄存器线圈得电时，就有信号输出，但不是直接驱动输出设备，而要通过输出接口的继电器、晶体管或晶闸管才能实现。输出寄存器的触点也可供内部编程使用。2）指令语句表 指令语句表是一种用指令助记符来编制PLC程序的语言，它类似于计算机的汇编语言，但比汇编语言易懂易学，若干条指令组成的程序就是指令语句表。一条指令语句是由步序、指令语和作用器件编号三部分组成。下例为PLC实现三相鼠笼电动机起/停控制的两种编程语言的表示方法：I0.1 Q0.0I0.0 KM 步序 指令语 器件号 VV VW I0.0 0 LD I0.0 KM Q0.0 1 O Q0.0 2 AN I0.1 3 = Q0.04 END(1)继电接触控制线路图 (2)梯形图图1-1-2三、PLC的输出方式 1.CPU224主机有二种不同的输出模式，一种为DC晶体管漏极输出结构，当对应的输出点使能时，此输出点与1M之间的电压等于1M与1L之间的电压，不使能时，输出端为高阻状态。在众多的工控设备厂家中，有不同的标准，比如西门子的PLC晶体管输出为高电平，三菱的PLC又是集电极输出结构。在本系统中使用的各种驱动器中，相当部分使用的是共阳极，低电平输入有效，为了使西门子的PLC也能驱动此类驱动器，我们在二者之间加装一块电平转换板，使PLC原本输出的高电平转换为集电极输出，使各驱动器得以识别。2.另一种输出结构为继电器输出，同一组内的继电器的一端全部连在一起，作为1M，另一端为输出端。这种结构可使输出端应用在交直流电路均可。但用于脉冲量输出时，继电器就不能承受高速的开关吸合，这会大大减小使用寿命。V7-200的VIMAWIC基本指令简表：助记符节点命令功能说明LDLDNNN装载(开始的常开触点)取反后装载(开始的常闭触点)AANNN与(串联的常开触点)取反后与(串联的常闭触点)OONNN或(并联的常开触点)取反后或(并联的常闭触点)EUED上升沿检测下降沿检测=N赋值VUV_BIW,NV_BIW,N置位一个区域复位一个区域VHUBDAWA,V_BIW,N移位寄存器VUBVLBOUW,NOUW,N字节右移N位字节左移N位UUBULBOUW,NOUW,N字节循环右移N位字节循环左移N位WON WOFWxxx,WPWxxx,WP通电延时定时器断电延时定时器CWUCWDCxxx,PVCxxx,PV加计数器减计数器END程序的条件结束VWOP切换到VWOP模式JMPN跳到指定的标号ALDOLD电路块串联电路块并联一、标准触点指令LD动合触点指令，表示一个与输入母线相连的动合触点指令，即动合触点逻辑运算起始。LDN动断触点指令，表示一个与输入母线相连的动断触点指令，即动断触点逻辑运算起始。A 与动合触点指令，用于单个动合触点的串联。AX 与非动断触点指令，用于单个动断触点的串联。O 或动合触点指令，用于单个动合触点的并联。ON 或非动断触点指令，用于单个动断触点的并联。LD、LDN、A、AN、O、ON触点指令中变量的数据类型为布尔(BOOC)型。LD、LDN两条指令用于将接点接到母线上，A、AN、O、ON指令均可多次重复使用，但当需要对两个以上接点串联连接电路块的并联连接时，要用后述的OLD指令。（ ）（ ）（ ）Q0.3I 0.3I 0.1I 0.0Q0.4I 0.5Q0.6例子：I0.2 I0.4步序指令器件号步序指令器件号0LDI0.05=Q0.31AN I0.16=Q0.42O I0.27ANI0.53AI0.38=Q0.54ONI0.4二、串联电路块的并联连接指令OLD两个或两个以上的接点串联连接的电路叫串联电路块。串联电路块并联连接时，分支开始用LD、LDN指令，分支结束用OLD指令。OLD指令与后述的ALD指令均为无目标元件指令，而两条无目标元件指令的步长都为一个程序步。OLD有时也简称或块指令。三、并联电路的串联连接指令ALD两个或两个以上接点并联电路称为并联电路块，分支电路并联电路块与前面电路串联连接时，使用ALD指令。分支的起点用LD、LDN指令，并联电路结束后，使用ALD指令与前面电路串联。ALD指令也简称与块指令，ALD也是无操作目标元件，是一个程序步指令。四、输出指令 =1、= 输出指令是将继电器、定时器、计数器等的线圈与梯形图右边的母线直接连接，线圈的右边不允许有触点，在编程中，触点以重复使用，且类型和数量不受限制。五、置位与复位指令V、UV为置位指令，使动作保持；U为复位指令，使操作保持复位。从指定的位置开始的N个点的寄存器都被置位或复位,N=1255如果被指定复位的是定时器位或计数器位,将清除定时器或计数器的当前值。六、跳变触点EU,ED正跳变触点检测到一次正跳变(触点的入信号由0到1)时,或负跳变触点检测到一次负跳变(触点的入信号由1到0)时,触点接通到一个扫描周期.正/负跳变的符号为EU和ED,他们没有操作数,触点符号中间的“P”和”N”分别表示正跳变和负跳变七、空操作指令NOPNOP指令是一条无动作、无目标元件的一个序步指令。空操作指令使该步序为空操作。用NOP指令可替代已写入指令，可以改变电路。在程序中加入NOP指令，在改动或追加程序时可以减少步序号的改变。八、程序结束指令ENDEND是一条无目标元件的一序步指令。PLC反复进行输入处理、程序运算、输出处理，在程序的最后写入END指令，表示程序结束，直接进行输出处理。在程序调试过程中，可以按段插入END指令，可以按顺序扩大对各程序段动作的检查。采用END指令将程序划分为若干段，在确认处于前面电路块的动作正确无误之后，依次删去END指令。要注意的是在执行END指令时，也刷新监视时钟第三节 变频器的基本使用下图是操作面板各按钮的简单介绍显示/按钮功能功能的说明状态显示LCD 显示变频器当前的设定值。起动变频器按此键起动变频器。缺省值运行时此键是被封锁的。为了使此键的操应设定P0700=1。停止变频器OFF1：按此键，变频器将按选定的斜坡下降速率减速停车.缺省值运行时此键被封锁；为了允许此键操作，应设定P0700=1。OFF2：按此键两次（或一次，但时间较长）电动机将在惯性作用下自由停车此功能总是“使能”的。改变电动机的转动方向按此键可以改变电动机的转动方向。电动机的反向用负号（）表示或用闪烁的小数点表示。缺省值运行时此键是被封锁的，为了使此键的操作有效，应设定P0700=1。电动机点动在变频器无输出的情况下按此键，将使电动机起动，并按预设定的点动频率运行。释放此键时，变频器停车。如果变频器/电动机正在运行，按此键将不起作用。功能此键用于浏览辅助信息。变频器运行过程中，在显示任何一个参数时按下此键并保持不动2 秒钟，将显示以下参数值（在变频器运行中，从任何一个参数开始）：1. 直流回路电压（用d 表示 单位：V） 2. 输出电流（A）3. 输出频率（Hz）4. 输出电压（用o 表示 单位：V）。5. 由P0005 选定的数值（如果P0005 选择显示上述参数中的任何一个（3 4，或5）， 这里将不再显示）。连续多次按下此键，将轮流显示以上参数。跳转功能在显示任何一个参数（rXXXX 或PXXXX）时短时间按下此键，将立即跳转到r0000, 如果需要的话，您可以接着修改其它的参数。跳转到r0000 后，按此键将返回原来的显示点。访问参数按此键即可访问参数。增加数值按此键即可增加面板上显示的参数数值。减少数值按此键即可减少面板上显示的参数数值. 第三节 上位机工程软件安装与使用本系统的上位机基于力控组态软件（PCAuto5.0）设计，使用方法如下：1打开资料光盘中的“THBAHY-1上位机工程”文件夹，鼠标双击“SETUP”图标，选择桌面快捷方式，根据提示完成工程安装该软件，软件与PLC通讯时，占用计算机的串口（COM1、波特率9600，1位起始位，7位数据位，2位停止位，偶校验，设备地址为0）。注意：在安装“THBAHY-1上位机工程”时要把发货光盘中，“上位机工程”下面的“PLC_OMRON_HOSTLINK”复制到D盘（默认路径安装时）Project/IO Servers下，将原来的“PLC_OMRON_HOSTLINK”替换掉。2鼠标双击桌面上的快捷方式“THBAHY-1”图标，运行上位机工程，进入如下界面。3使用说明 工程正常运行后，会自动与下位机建立连接，连接成功后，自动读取当前下位机内部的参数如上图（日期、时间、PID参数等）。 “启动”、“停止”按钮用于控制下位机程序的运行。 “常规控制”、“时段控制”用于控制供水系统的两种运行方式，每次在“启动”前要选择好是哪一种控制方式，具体使用可以参考实验六 生活水系统的分段定时控制。“历史曲线”按钮用于打开历史画面，查看历史曲线。“退出” 按钮用于退出工程，退出之前要先“停止”PLC运行。 每次“启动”之前要先在调节板里设定好PID参数和休眠参数。 PID控制器的三个基本参数（比例带宽、积分时间、（微分时间权限保留）的修改需要在“停止”后进行修改然后重新“启动”才有效，其它参数可以在线运行过程中实时修改。第二章 基本实验实验一 控制屏结构认识与调试实验一、实验目的1熟悉控制柜内部结构2掌握控制柜的基本操作和正确使用方法3调试并检验系统工作状态二、实验设备1THBAHY-1 变频恒压供水系统实验装置 一套2THPHY-2 变频恒压供水系统对象装置 一套3PC机一台(配力控组态软件一套)三、实验内容与步骤1. 控制屏系统结构图图一变频恒压供水对象系统主要由四台不同功能的水泵、一只压力变送器和输水系统组成。从上面的结构图上可以看出：PLC控制器实时检测恒压供水对象总管压力值，然后经过一系列的数据处理和PID运算，控制变频器输出，实现压力的回路控制和状态切换，同时PLC通过检测外部的火灾信号，完成对消防水泵的启停控制。PLC和上位机监控系统实时通讯，监控系统提供直观、形象的人机界面，监视和控制系统的运行状态，“手动控制”可以完成对水泵的紧急起停，也可以用于对系统的调试、检修。2控制屏启动说明2.1“三相电源总开关”带有漏电保护器，用于控制整个系统的电源通断。2.2“启动”、“停止”按钮用于控制“工频输出”端的电源输出和“手动/自动开关”。2.3八只红色运行状态指示灯用于指示系统手、自动状态和水泵的6种工作状态。2.4“手动/自动”开关用于系统在手动和自动控制两种状态下的切换。2.5八只手动控制按钮在手动状态下有效（在自动状态下无效），分别用于在手动状态下控制四台水泵。3工频旁路与热过载保护结构在THBAHY-1型变频恒压供水系统中有4台水泵，由于其中2台常规泵工作在变频循环方式；所以这2台常规泵会工作在变频和工频两种状态。如下图变频器输出与工频旁路之间使用带机械连锁装置的交流接触器，以防止变频器输出与工频电源之间引起短路而损坏变频器及相关设备。变频器输出U、V、W应与工频旁路电源L1、L2、L3相序一致。否则，在电机变频向工频切换过程中，会因为切换前后的相序不一致而引起电机转向的突然反向，容易造成跳闸甚至损坏设备。变频器内部有电子热保护开关（用户亦可单独外配过流保护装置），但应注意电机的工频旁路中应有相应的过流保护装置，控制柜底部为四只热过载保护器，分别用于对四台水泵的电机实施过流保护。 4系统调试4.1通电准备：打开“三相电源总开关”（ “手动/自动开关”要置于“手动”位置），确定三相电源指示灯正常，手动指示灯亮，四台水泵的“停止”手动控制按钮指示灯亮。4.2首先按下“启动”按钮，然后依次手动启动、停止各台水泵，确定各水泵工频运行指示灯正常。4.3关闭“三相电源总开关”，然后用19芯航空电缆将对象和控制屏连接起来。4.4按下“停止”按钮，关闭工频电源输出，控制线路面板上的“工频输出”接主电路面板上“工频输入”（U0、V0、W0对接），其它线路断开。4.5打开对象中所有阀门，依次手动启动和停止常规泵1、常规泵2、休眠泵、消防泵，观察水泵运转情况，对于运行反转的水泵，断开电源，打开接线盒调整其中任意两根线序，确定水泵正方向运转（如果四台水泵同时反转，只需调整控制屏电源输入端插头内三相线的相序）。4.6将变频器“工频输入”接“工频输出”（U、V、W分别接入U0、V0、W0）；变频器“变频输出”接主电路的“变频输入”（U、V、W对接）；变频器控制端口“3”、“4”分别接PLC的模拟量输出“VO”、“MO”两端；“9”接PLC的1M，2M（1M，2M，和模拟量输入输出接口中的A-相连）“2”和“4”短接；“5”接“8”；PLC模拟量输入“A+”、“A-”端分别接压力420mA的“+”、“-”端，并将“A+”和“RA”两端短接；PLC数字量DO输出“Q0.0”端接控制线路面板中的“常规泵1变频控制端（Y1）”端，PLC数字量DO输出的3个“L”端短接起来后再接控制线路面板中的“A”端；其它线路断开，并将手自动控制开关拨到“自动”。将变频器参数设置为：P0003=2，P0004=0，P0010=1，P0100=0，P0304=380，P305=1.5，P307=0.37，P0310=50，P0311=2800，P0700=2，P701=1，PQ0.0=2，P1080=0，P1082=50，P1120=3，P1121=3，P3900=1。4.7给PLC上电，PLC根据预先设置的启动方式将进入监视状态，运行上位机程序，上位机会自动搜寻下面的PLC，读取PLC内部的系统时间和相关参数并显示出来。设置需求压力为15KPa。4.8按下监控界面中的“启动”按钮，启动PLC自动运行。4.9确定常规泵1在变频自动控制状态下也是正方向运转，如果水泵运转方向不对，按下“停止”按钮，然后关闭控制器、变频器和控制器总电源，变频器放电约5分钟后调整变频器输出端其中任意两根线序，然后重新启动运行。四、注意事项1在每次（尤其是第一次）操作请严格按照以上实验步骤操作，先手动运行，观看系统是否异常，然后再投入自动运行，否则误操作可能造成水泵反转，变频器输出端与工频电源相连等故障。2启动手动控制状态时，为了控制器安全，请将PLC停机（在上位机按下“停止“按钮或重新为PLC上电）或者关闭PLC电源。3本实验指导书中所有实验项目中的参数设置只是给出的一般参考数值，实验者请根据打开的出水阀门数量具体设置相关参数。五、安全警告：1严禁将变频器的输出端接入工频电源，工频电源接入变频输出后，有爆炸或损坏设备的危险，确认变频器电源完全断开的情况下，才能进行变频器的接线操作，否则有触电的危险。2严禁变频器输出相序与工频相序不一致的状态下运行系统。在启动系统前一定要按照上面的方法依次检查系统的工作状态，保证系统启、停正常，并且变频输出的相序和工频输入相序一致，同时各台水泵在该相序下正方向运转。3为保证人身安全，请将该装置和对象系统的外壳可靠接地。实验二 单泵控制变频恒压供水实验一、实验目的1熟悉变频恒压供水系统的实验原理2掌握系统的投运方法和操作步骤二、实验设备1THBAHY-1 变频恒压供水系统实验装置 一套2THPHY-2 变频恒压供水系统对象装置 一套3PC机一台(配力控组态软件一套)三、实验原理变频恒压供水系统是一个包含了单回路定值控制和逻辑状态切换的综合控制系统。单泵控制变频恒压供水实验实际上是一个简单的单回路压力定值控制实验，它是变频恒压供水系统中最简单也是最基本的一个环节；逻辑状态的切换依靠单回路控制（PID）的运算结果、时间逻辑（休眠控制）和外部信号（消防控制）输入3种条件的组合进行控制。四、实验接线将变频器“工频输入”接“工频输出”（U、V、W分别接入U0、V0、W0）；变频器“变频输出”接主电路的“变频输入”（U、V、W对接）；主电路面板上的“工频输入”（ U0、V0、W0）接“工频输出”（ U0、V0、W0对接）。PLC数字量DO输出“Q0.0”、 “Q0.1”、 “Q0.2”、 “Q0.3”、 “Q0.4”、 “Q0.5”端接控制线路面板中的“常规泵1变频控制端（Y1）”端、“常规泵1工频控制端（Y2）”端、“常规泵2变频控制端（Y3）”端、“常规泵2工频控制端（Y4）”端、“休眠泵工频控制端（Y5）”端、“消防泵工频控制端（Y6）”端、，PLC数字量DO输出的3个“L”端短接，再接到控制线路面板中的“A”端。变频器控制端口“3”、“4”分别接PLC的模拟量输出“VO”、“MO” 端；“5”接“8”，“9”接PLC的1M，2M（1M，2M，和模拟量输入输出接口中的A-相连）“2”和“4”短接；PLC模拟量输入“A+”、“A-”端分别接压力420mA的“+”、“-”端，并将“A+”和“RA”两端短接；将手/自动控制开关拨到“手动”。五、实验内容与步骤参照“实验一”做系统投运前的测试工作，检查系统工作状态，各泵运转正常后，按如下步骤操作。1将总电源和PLC电源打开，（PLC上电后进入监视状态），并将手自动控制开关拨到“手动”。2打开生活水系统总阀，打开生活用水系统的所有阀门，消防用水阀门保持关闭状态。3手动启动“常规泵1”。4运行上位机系统，读取当前的管网压力，记下该压力数值。5手动停止“常规泵1”后，将手自动控制开关拨到“自动”。6在第4步测得的压力范围内设置好需求压力（参考数值为1012Kpa之间），比例带宽为1，积分时间为1，微分时间的设置权限保留，默认为0值。7按“启动”按钮，系统会自动调整变频器输出，常规泵1变频运行，待当前管网压力达到需求压力，且基本稳定不变时，变频器将稳定在一个固定的频率值。8系统稳定后，调节用水量大小，（如关闭三、四层的生活用水阀），PLC会自动调节变频器输出频率，直到达到新的平衡点。实验三 双泵切换变频恒压供水实验一、实验目的1熟悉变频恒压供水系统中常规水泵之间的投切原理2了解常规水泵间的切换过程二、实验设备1THBAHY-1 变频恒压供水系统实验装置 一套2THPHY-2 变频恒压供水系统对象装置 一套3PC机一台(配力控组态软件一套)三、实验原理双泵切换变频恒压供水实验是依靠单回路控制（PID）的运算结果和时间逻辑来控制两台常规水泵（常规泵1和常规泵2）之间的切换实验。系统启动后，常规泵1变频运行一直到50Hz，如果当前管网压力仍达不到系统需求压力时，系统经过一定的判断时间后将常规泵1投入工频运行，然后常规泵2变频启动运行（从0Hz上升）直到满足需求压力，这是上切过程。如果当前管网压力大于系统需求压力值时，常规泵2运行频率下降。当运行频率下降到0Hz，当前管网压力仍大于系统需求压力时，系统经过一定的判断时间后将常规泵2停止，常规泵1投入变频运行（从50Hz向下调整）直到满足需求压力，这是下切过程。四、实验接线将变频器“工频输入”接“工频输出”（U、V、W分别接入U0、V0、W0）；变频器“变频输出”接主电路的“变频输入”（U、V、W对接）；主电路面板上的“工频输入”（ U0、V0、W0）接“工频输出”（ U0、V0、W0对接）。PLC数字量DO输出“Q0.0”、 “Q0.1”、 “Q0.2”、 “Q0.3”、 “Q0.4”、 “Q0.5”端接控制线路面板中的“常规泵1变频控制端（Y1）”端、“常规泵1工频控制端（Y2）”端、“常规泵2变频控制端（Y3）”端、“常规泵2工频控制端（Y4）”端、“休眠泵工频控制端（Y5）”端、“消防泵工频控制端（Y6）”端、，PLC数字量DO输出的5个“COM”端短接起来后再接控制线路面板中的“A”端。变频器控制端口“3”、“4”分别接PLC的模拟量输出“VO”、“MO”两端；“5”接“8”，“9”接PLC的1M，2M（1M，2M，和模拟量输入输出接口中的A-相连），“2”和“4”短接；PLC模拟量输入“A+”、“A-”端分别接压力420mA的“+”、“-”端，并将“A+”和“RA”两端短接；并将手自动控制开关拨到“手动”。五、实验内容与步骤参照实验一做系统投运前的测试工作，各泵运转正常后，按如下步骤操作。1将总电源和PLC电源打开，（PLC上电后进入监视状态），并将手自动控制开关拨到“手动”。2打开生活水系统总阀，打开生活用水系统的所有阀门，消防用水阀门保持关闭状态。3手动启动“常规泵1”，约10S水泵运行稳定后再手动启动常规泵2。4运行上位机系统，读取当前的管网压力，记下该压力数值。5手动停止“常规泵1”和“常规泵2”后，并将手自动控制开关拨到“自动”。6在第4步测得的压力范围内设置需求压力，同时该压力值还必须大于在实验二中（1台常规泵状态下）测得的压力数值约3KPa以上（经验数值为1825Kpa之间）实际需要设置多大需求压力，可以看现场情况，但不可以高于两泵最大压力植。比例带宽为1，积分时间为1，微分时间的设置权限保留，默认为0值。7点击“启动”按钮，系统会自动调整变频器输出，“常规泵1”变频运行到50Hz后，经过大约15S的判断时间，“常规泵1”投入工频运行，再经过3S“常规泵2”从0Hz变频启动，待当前管网压力达到需求压力，且基本稳定不变时，变频器将稳定在一个固定的频率值。8系统稳定后，减小用水量大小，（逐渐关闭生活用水龙头），使变频器运行频率下降为0Hz以下，观察水泵下切过程。注意事项：当水泵上切过程中，有时会出现：“常规泵1”切换到工频，电机正常运转，但却没有压力，这是由于磁力驱动泵电压冲击过大，导致连轴器打滑，出现这种状况时请及时停止实验并关闭PLC电源，然后重新给PLC上电，再启动运行。实验四 生活水系统静态压力控制实验一、实验目的1测试控制系统的静态性能2了解静态压力控制供水系统在实际工程中的应用二、实验设备1THBAHY-1 变频恒压供水系统实验装置 一套2THPHY-2 变频恒压供水系统对象装置 一套3PC机一台(配力控组态软件一套)三、实验接线将变频器“工频输入”接“工频输出”（U、V、W分别接入U0、V0、W0）；变频器“变频输出”接主电路的“变频输入”（U、V、W对接）；主电路面板上的“工频输入”（ U0、V0、W0）接“工频输出”（ U0、V0、W0对接）。PLC数字量DO输出“Q0.0”、 “Q0.1”、 “Q0.2”、 “Q0.3”、 “Q0.4”、 “Q0.5”端接控制线路面板中的“常规泵1变频控制端（Y1）”端、“常规泵1工频控制端（Y2）”端、“常规泵2变频控制端（Y3）”端、“常规泵2工频控制端（Y4）”端、“休眠泵工频控制端（Y5）”端、“消防泵工频控制端（Y6）”端、，PLC数字量DO输出的3个“L”端短接起来后再接控制线路面板中的“A”端。变频器控制端口“3”、“4”分别接PLC的模拟量输出“VO”、“MO”两端；“5”接“8”，“9”接PLC的1M，2M（1M，2M，和模拟量输入输出接口中的A-相连），“2”和“4”短接；PLC模拟量输入“A+”、“A-”端分别接压力420mA的“+”、“-”端，并将“A+”和“RA”两端短接；并将手自动控制开关拨到“手动”。四、应用背景在用户用水量一定的情况下，楼宇供水系统的管网压力和流量也是一定的，供水系统只要保证一定的输出功率，就可以满足系统的供水要求。因此在这种情况下，只要知道了系统的需求压力，水泵机组可以工作在开环控制状态。由于人群数量和用水时段的不同，楼层用水量一般是不稳定的，所以恒压供水系统一般要工作在闭环控制状态。楼层用水量恒定只是供水时的一种特殊状态，而通过在闭环控制状态下维持系统的管网静态压力试验则可以观测系统的稳态性能。从而判定供水闭环控制系统稳定性。管网静态压力实验就是用来测试控制系统的稳定性。五、实验内容与步骤参照实验一做系统投运前的测试工作，各泵运转正常后，按如下步骤操作。1将总电源和PLC电源打开，（PLC上电后进入监视状态），并将手自动控制开关拨到“自动”。2打开生活水系统总阀，打开生活用水系统的所有阀门，消防用水阀门保持关闭状态。3运行上位机系统，在实验二中测得的压力范围内设置需求压力（经验数值为10Kpa），比例带宽为1，积分时间为1，微分时间的设置权限保留，默认为0值。4点击“启动”按钮，系统会自动调整变频器输出，待当前管网压力达到需求压力，且基本稳定不变时，变频器将稳定在一个固定的频率值，系统稳定运行。5多次调整比例增益和积分时间（请在给出的参数范围附近调整）并重新运行系统，比较每次系统压力基本稳定后，测量数值（当前管网压力）与设定数值之间的偏差百分比，偏差较小的几组参数（5%以内）说明控制系统具有较好的稳定性。 实验五 生活水系统动态压力控制实验一、实验目的1测试控制系统的动态性能2分析系统的稳定性和动态性二、实验设备1THBAHY-1 变频恒压供水系统实验装置 一套2THPHY-2 变频恒压供水系统对象装置 一套3PC机一台(配力控组态软件一套)三、实验接线将变频器“工频输入”接“工频输出”（U、V、W分别接入U0、V0、W0）；变频器“变频输出”接主电路的“变频输入”（U、V、W对接）；主电路面板上的“工频输入”（ U0、V0、W0）接“工频输出”（ U0、V0、W0对接）。PLC数字量DO输出“Q0.0”、 “Q0.1”、 “Q0.2”、 “Q0.3”、 “Q0.4”、 “Q0.5”端接控制线路面板中的“常规泵1变频控制端（Y1）”端、“常规泵1工频控制端（Y2）”端、“常规泵2变频控制端（Y3）”端、“常规泵2工频控制端（Y4）”端、“休眠泵工频控制