基于组态、变频器和PLC控制的恒压供水系统

1、安徽大学硕士学位论文基于组态、变频器和PLC控制的恒压供水系统姓名：宋星申请学位级别：硕士专业：电子与通信工程指导教师：郑常宝2010-09摘要摘要随建筑物高层智能化技术进步，社会经济的迅速发展，人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高；再加上目前能源紧缺，低碳生活成为一种生活时尚，采用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术，使得不同领域的恒压供水系统达到高性能、高节能成为技术的发展趋势。本设计是针对居民生活用水而设计的。由变频器、调节器组成控制系统，调节水泵的输出流量。电动机泵组由三台水泵并联而成，由变频器或工频电网供电，根据供水系统出口水压和流量来控制变频器电动机泵组的速度和切换，使系

2、统运行在最合理状态，保证按需供水。本文介绍了采用控制的变频调速供水系统，由进行逻辑控制，由变频器进行压力凋节。在经过运算，通过控制变频与工频切换，实现闭环自动调节恒压变量供水。运行结果表明，该系统具有压力稳定，结构简单，工作可靠等特点。关键词：变频调速；恒压供水；调节；，；，鲥，、厂、厂、厂，、，：；第一章绪论第一章绪论现代经济的发展速度非常快，伴随着社会经济的发展，水在工业现代化生产中和人民生活中扮演着更重要的角色，同时现代工业的发展和人们生活中对水质和供水系统的稳定性提出了更高的要求。将不断发展的现代化控制技术、自动化技术以及网络和通信技术应用到供水系统，使得供水系统能够满足日益发展的现代

3、社会的需要。恒压变频供水系统就是应这一要求产生的，该供水系统集成了变频技术、现代控制技术、电气技术等。该系统的应用既提高了供水的稳定性、可靠性，也实现了供水系统集中监控和管理的便利：同时系统能够适应节能减排的潮流趋势，有非常好的节能性，因此研究和设计及应用该系统，对提高人民的生活水平和质量，提高企业生产效率等方面具有重要的现实意义。能够对一个系统进行行而有效的管理和应用，并且不用担心会有过多的投入，就要充分利用现代计算机技术。通过用“组态”软件来替换硬件的功能，就可以减少硬件成本的投入。组态软件就是计算机技术飞速发展的产物，利用组态软件构成网络，具有较强的兼容性，因此可以应用在较广的工业环境中

4、，可以与多种专业、变频器等硬件相配合，使操控更加简便。变频恒压供水应用的背景和意义供水系统是建筑物中不可或缺的重要组成部分之一，更是楼宇智能化系统的非常重要监控对象。随着社会经济的迅速发展，人们对供水的质量和供水系统的可靠性提出了更高的要求。传统的供水系统的供水方式存在日常运行费用太高，供水系统不是非常稳定等因素。而且供水系统的稳定性对某些企业或特殊用户是非常重要的，像发生火灾时，若供水系统中供水的压力不足或无水可供，就不能迅速扑灭火灾，就会造成更大的社会经济损失；而且传统的供水方式在用水高峰时，往往高层用户无水可用等情况都有发生，所以传统的供水方式已经不太能够满足现代社会经济飞速发展的今天。

5、利用新技术构造新的供水系统是必须的。众所周知，水是生命之源，没有水的生活是不可想象的。在我国西部地区长期处于缺水或断水的状况，现在缺水现象逐渐向东部蔓延，很多东部城市也出现基于组态、变频器和控制的恒压供水系统了用水紧张等情况。在供水技术方面还是比较落后的，不能根据用水量的变化来改变供水量，往往会出现用水高峰时没水用，用水低谷时水量反而充足。对人们的生活、工业生产都有很大的影响，制约着现代社会经济的发展。下面介绍下以前常用的供水方式：直接供水的单台泵供水系统只有一台水泵，并且水泵是速度不变的恒速水泵，这种供水系统比较多的是从蓄水池中抽水后增加压力后送往用户。有的单台泵供水系统中甚至连蓄水池也没有

6、，它将城市中的公用水网作为它的蓄水池，从里面抽取水然后送往用户，这样就会使城市公用用水系统中的压力降低，从而造成了城市公用供水系统的不稳定。在单台恒速泵供水方式下，此台恒速水泵会不停运转，只有在夜间用水低谷时人工停止。这种系统造价最低、构成最简单，但缺乏有效的机动控制，无差别进行供水，既严重耗水又耗电，不仅提供的水压不稳定，供水的质量非常差，还影响整个公用管网的压力，波及范围较广。单恒速水泵加水塔的供水方式就是在单台泵直接供水的方式上添加了一个水塔。利用单台的恒速泵将管网中的水抽入到水塔中，再经过水塔向用户供水。水塔中最低水位产生的压力必须略高于供水系统所需要的压力，过高会造成浪费，过低会导致

7、供水不足。当水泵将水塔水注满后，水泵就会停止运转，当水塔中的水位低供水系统所需要的压力要求时，水泵就会再重新启动。这样只要检测到水位低于所需水位高速水泵就会自行启动，水泵处于周期性的断断续续的工作状态中。在这种供水系统中，因为水泵是在额定扬程和额定流量下工作，水泵的机械效率较高，效率提高会提高经济效益。这种供水系统要比没有配备水塔的供水系统更加省电和节约资源，这种供水系统节电效率和那些因素有关呢？和用水的均匀情况、水塔本身的容量、恒速泵的额定流量、恒速泵的额定扬程、恒速泵的运行时间、停止时间以及启动、停止的频率等因素有关。有水塔的供水系统比没有水塔的供水系统更加稳定。但是这种供水系统也有不完善

8、的地方，一是供水系统中建有水塔，水塔在建设时投资要大的多，而且占地面积也比较大；二是水压不能够调节，一旦水塔建成，那么供水系统的容量或者压力就称为定值，不能很好满足长期发展的需要；三是系第一章绪论统水压不能随系统不能根据用户的变化来改变流量和水压，这样很不方便，而且会造成一部分资源的浪费。并且在使用过程中，如果该系统的蓄水水塔监控水位的装置坏掉，那么水泵就不能进行正确的启动和停止，这样不仅有可能会引发事故，也会浪费资源，供水效率和质量也会下降。既有泵又有水箱的供水方式这种方式和水塔的工作原理差不多，不过水箱是设在建筑物的较高的位置或顶层。高层建筑也可以在隔几个楼层设立一个水箱。这种供水方式占用

9、面积比较小，水箱要比水塔便宜的多，不过必须在建筑物建设之前就要设计好水箱的位置，这样增加了建筑物的建设经费，同时建筑物面积大小及楼层高矮都会对水箱的设置有所影响，比方说对水箱的体积就有影响，楼层较高建筑物建筑面积较大的水箱容积就大，楼层较高但建筑面积比较小的，那水箱就不能选择容积很大的，同时由于水箱的位置比较固定，供水系统能够供给的用户数量就基本确定的。在楼层较高位置的水箱鸟类或者人本身都有可能接触到水箱里的水，对水箱中的水造成污染，使供水质量下降。与水塔的供水系统相比，水箱的水位监控装置也容易发生意外不工作的情况，供水系统中泵的启动和停止都由人工完成，就会大大降低供水效率，造成资源的浪费。既

10、有恒速泵又有气压罐的供水方式这种方式是利用封闭的气压罐蓄水来代替上一种供水方式中的水箱，用气压罐增大压强来输送水源，利用压力阀、压力表来监测气压罐中的气压，根据气压的大小来确定恒速泵的启动和停止。气压罐的占地面积要比水塔供水方式较小而且也比较灵活不会受到楼层高度和位置的影响，不会对建筑物的造价有影响，因此成本要低一些。而且气压罐是密闭的，这样就可以避免动物或者人接触到水源，降低了水源被污染的可能性。但是气压罐供水方式有很多不足的地方。一是气压罐方式要增大气体压力来推动水源的输送，气体压力必须保持在一定值，当用户需求降低时，气体罐压力没有随之改变，就会造成一部分水资源的浪费。同时水泵是在赫兹的工

11、频状态下工作，要进行频繁的启动和停止，这样也会造成一部分能量损耗。同时恒速泵的频繁启动会造成系统的不稳定。基于组态、变频器和控制的恒压供水系统利用变频技术的供水方式利用变频技术供水、是将变频技术用在供水系统中，是个闭环的现代化控制系统，它是通过在供水系统中的压力传感器对系统压力信号进行检测，然后与供水系统中设定的压力值进行比较，将比较的结果送到控制器，控制器根据比较结果，如果供水系统中的现有压力比设定压力大，那么就要减少泵的输出；如果供水系统中的现有压力比设定压力小，那么就要开启泵，增大输出。泵的流量及扬程是随着供水系统的要求不断变化的。经过变频技术的不断进步，现代变频恒压供水技术具有节能、环

12、保和能够提供高质量水源等特点，广泛用在于很多住宅小区及楼层较高的建筑的消防、生活供水系统中。变频恒压供水的调速系统可以调节水泵电机的转速，达到无级调速目的，并且可以根据用水量的变化来改变供水系统中水压及泵的流量和扬程等，即随着用户用水的变化改变供水的水压和泵的参数，使整个系统压力保持恒定，这样保证用户有足够的水资源使用也在很大程度上保证了水资源的不浪费，因此利用变频技术保持恒定压力来供水的供水系统是目前比较主流的供水系统。变频恒压供水系统的现状变频恒压供水是在变频器出现后，随着变频器等变频调速技术的发展而逐渐应用起来的。在早些时候，变频器由国外厂家生产的，其主要功能只有频率控制、正反转控制、启

13、动、制动控制、提高或降低速度以及各种保护环节等。但是随着经济社会的发展这些功能已经远远不能满足需求。现代需要什么样的变频技术呢？变频器要拥有自动调节功能，根据系统中压力传感器传送的数据进行比较和调节，通过控制器来控制泵输出的大小，从而调节出水量，保证供水系统的压力，满足用户需求，因此必须能够组成闭环控制。从目前可以查看到的资料来看，在国外的恒压供水系统中在设计时基本上都是采用单台变频器带单台泵的方式，基本上没有考虑单台变频器控制多台泵运行的供水系统，所以在一套供水系统中有多台变频器对应着多个泵，这样投入比较大，成本较高。随着变频器等自动化设备的不断发展和应用，恒压供水系统的稳定性不断提高，自动

14、化集成效果比较明显。同时也促进了变频器生产厂家的研发，国外厂家开始研制具有恒压供水功能的专用变频器，以在工业和民用等方面。像第一章绪论日本公司，就推出了具有恒压供水基板的变频器，直接将恒压供水作为变频器的功能模块固化在变频器本身的设备上，设置有“变频泵固定方式”，“变频泵循环方式”两种模式。这种变频器是将可以进行方便改写程序的可编程控制器和自动化程度较高的调节器等硬件集成在变频器控制基板上，通过编写程序指令和设置实现、变频三者的结合调控功能，再加上配套的其他泵等供水环节，就可以很方便的构成最多台电机（泵）的变频供水系统。这种集成的变频器虽然集成了多种功能的电路结构，使设备成本大大降低，但是其维

15、修难度比较高，一旦发生故障一时还找不到能够替换的部件或设备，必须拿到原厂维修，不能够简化处理，而且设备的输出接口缺乏扩展功能，不能与现代控制中的组态等技术相结合，所以实际使用过程中还有待提高其真正的性能。目前在国内很多公司在做变频恒压供水系统时，很多都采用了单台变频控制单台泵的国外控制方式或者单台变频器控制多个泵的控制方式，构成供水系统的闭环调节，或者有的不是采用来控制，而是采用单片机及相应的软件予以实现，这样也大大节省了资本。但是在系统的稳定性、开放性、节能性等方面还远远不能满足用户的需要。在国内的公司艾默生电气公司和成都希望集团（森兰变频器）推出恒压供水系统用的变频器，其容量从到，这种变频

16、器都不需要外部再添加可编程逻辑控制器和调节器就可以完成变频器一泵的结合，实现供水系统的需要。该变频器最大可以做到和台泵相连，组成恒压供水系统。虽然该变频器内部都集成了逻辑控制和闭环调节等功能，但是它的接口限制了能够带动的负载的容量，不能够很大，同时本身不具备数据通信功能，扩展性能不够好。所以在控制要求不高，容量比较小的场合应用的更为广泛。因此就目前来看变频调速恒压供水控制系统在国内外的研究发展来看，能够适应不同的用水场合，同时结合了及调节，能够进行及时通信以及融入了组态、触摸屏等现代技术的变频恒压供水系统研究得不够多。所以，该系统还有待进一步研究完善的价值，以便提高其供水性能，更好的为社会经济

17、和人们生活服务。组态技术在恒压供水系统中的应用随着社会经济的发展也带动着工业技术的更新和提高，计算机技术在工业生产中应用越来越广泛，而且应用水平也在不断提高。随着工业自动化复杂程度的基于组态、变频器和控制的恒压供水系统提高，对计算机软件也提出了新的要求。传统的应用软件已经不能满足工业生产的需要，以往工业自动化设备控制等设备发生变化，随着硬件的变化软件也要做出相应的调整，包括过程监控等环节。软件的调整必须重新编写程序等，这样开发周期大大加长，成本不断增加。而且修改完成后，也必须与现场的设备进行对接调试，这样设备在不断进步，不断调整。监控软件等必须做出相应调整，考虑到其他人员变动等因素，传统的软件

18、已经不能满足需要。必须开发一款随着设备变化而变化并且利于编程控制的，易于操作的软件，组态应运而生。组态软件不但直接形象的反应了工业生产的每个环节，并且将检测和软件进行有机结合，通过检测装置等将系统运行的情况直观的反应到电脑上，集中便捷。而且操作人员也可以通过组态软件的相关操作完成对远程设备的控制。便于生产效率的提高，检修的方便，大大节省了资金。使工业成本不断下降，所以在变频恒压供水系统中应用组态软件很有必要。课题来源及主要研究内容课题来源本课题以我所在教研室的“变频器恒压供水实训装置”为基础模型，结合生产、生活供水的实际应用，并增加了利用力控组态对系统进行监控的内容。研究的主要内容本系统是四泵

19、生活消防双恒压供水系统，该系统的硬件部分主要由变频器、可编程控制器、压力传感器组成；软件方面的上位机和下位机程序主要是可编程逻辑器的梯形图和力控开发的监控软件。本文研究的目标是对变频恒压控制系统给予提升，使系统的稳定性和节能效果进一步提高，采用组态界面的软控制后，操作更加简捷，故障报警及时迅速，同时具有开放的数据传输。该系统可以生活供水和消防供水的双用供水系统。本论文中所做的工作根据系统要求，设计出满足要求的恒压供水系统，对、变频器、压力传第一章绪论感器进行选型，根据系统要求设计出能满足控制要求的控制电路和控制程序。并且，为了体现建筑的智能化，随着“组态”软件的产生的应用，本文中的供水系统也采

20、用了组态软件对系统进行实时监控，并且通过组态界面就能对系统的一些参数进行调整，大大减轻了系统维护的难度，也使得系统跟随实际情况的不同而改变变得更加简单。基于组态、变频器和控制的恒压供水系统第二章恒压供水系统的基本构成恒压供水泵站一般会安装多台水泵及电机，这种投资比单台水泵的一次投资大，但比只有单台水泵及电机的系统节能而可靠。配单台电机或水泵时，它的功率必须足够大，这样在用水量少时开大电机肯定是浪费的。但是配备的电机功率选小了用水量大时供水会造成供水不足。而且水泵或电机都要进行维修，备用电机是必要的。恒压供水的目标就是保持管网里水压的恒定，这要求水泵电机的转速要随用水量的变化而变化，也就是水泵电

21、机是转速可调的。对于我们生产生活中的绝大部分电机来说，调速最方便的自然是改变接入电机的电源频率，即用变频器为水泵电机供电。这有两种配置方案：一是一台变频器配一台水泵电机，这种方案最方便，电机与变频器间不用进行相互切换，比较操控比较简单，但是这样增加了购置变频器的费用。另一种方案是单台变频器带动多台电机的方案。在变频器和电机之间可以进行相互切换，也就是说变频器可以控制多台电机中的一个或者其中几个，这样供水系统在供水时，其中一台水泵变频运行。剩下其他的水泵工频运行，就可以满足不同用水量的需求。图一为恒压供水系统构成示意图。在这幅示意图中，其中的压力变送器是指装设在泵的出口处，用来检测水压，并且将数

22、据传送至控制器。水压式随着用水量的变化而变化的。监控系统卜“¨”控制器叫变频器继叫变频泵态指示灯卜电叫变频泵器叫消防泵手动控制组一休眠小泵图恒压供水系统示意图压力变送器是一种电子装置，在系统中可以实现这样几种作用：（）可以对水管压力进行设定。根据用户需求来确定恒压供水系统中的水压值。这和供水距离以及用户地势的高低等因素有关。当用户离供水系统较远，而且用户地势较高时，那么供水系统所要提供的压力就越大。供水系统的设定值就是在满足所有用户需求的前提下，水压的设定值，是供水系统正常工作时的状态第二章恒压供水系统的基本构成值。除了居民用水外，供水系统还会提供消防等的用水，这样消防用水的供水系统

23、水压要比居民用水的水压要高很多，否则发生火灾时水压达不到指定要求的数值，就会造成更大的损失。所以根据不同用户的用水性质，供水系统的压力是不一样的，也就是说设定值是不一样的。（）控制器接受到通过传感器送来的压力数据，这个数据就是实时数据，根据供水系统中用户用水量的不断变化，压力数据也随之改变。（）控制器将供水系统中的压力设定值和传感器接受来的实时数据进行比较。通过比较，如果设定值大于实时数据的，那么说明供水系统提供的压力较小，要加大泵的功率输出，增加压力：如果设定值小于实时数据的，那么说明供水系统提供的压力足够用户的用水量，可以减少泵功率的输出，减小压力，这样可以节省资源。在这个过程中，这是一个

24、闭环的调节方式。通过闭环调节，来保证供水系统的供水稳定性，保证供水质量。同时利用调节可以实现数字调节，利用微机来实现供水系统自动调节的数字化。控制器中调节器的输出信号基本上就是模拟量信号，而不是数字量信号，就像气温的增加一样，压力是不间断的变化，没有突变的可能。其模拟量信号有电压和电流信号两种，其中电流信号的变化范围在，电压信号的变化范围在。基于组态、变频器和控制的恒压供水系统第三章变频器和压力传感器交流变频器是微计算机及现代电力电子技术高度发展的结果。微计算机是变频器的核心，电力电子器件构成了变频器的主电路。从发电厂送出的交流电经过升压变压器变压后输出，输出的交流电的频率是恒定不变的，也就是

25、工频赫兹。交流电动机的同步转速。：盟式中同步转速，：；定子频率，；尸电机的磁极对数。而异步电动机转速：（叫警（叫式中异步电机转差率，（一忉，一般小于。均与送入电机的电流频率接近于正比例或成正比例。因而，改变频率可以方便地改变电机的运行速度，也就是说变频对于交流电机的调运来说是十分合适的。变频器的基本结构从频率变换的形式来说变频器分为输入为交流、输出为交流的交交变频器和输入为交流、中间为直流、输出为交流的交直交变频器两种形式。交一交变频器可将频率为赫兹工频的交流电变换成频率可以控制、电压也可以控制的交流电，这种变频器被称为直接式变频器。而交直交变频器则是先把赫兹的工频交流电通过整流桥或其他整流装

26、置进行整流变成直流电。然后再经过逆变装置把直流电变换成频率可以控制并且电压可以控制的交流电这种变频器被称为间接式变频器。市售通用变频器多是交一直一交变频器，其基本结构图如图所示：第三章变频器和压力传感器网侧变流器中间直流环节本结构由主回路，包括整流器其作用就是将交流变为直流、中间直流环节进一步进行滤波、逆变器也就是将直流再转换成交流和控制回路组成，现将各部分的功能分述如下：（）整流器。电源侧的变流器将交流转变为直流的装置就是整流器，它的功能也就是把三相或者是单相交流电整流成直流电。（）直流中间电路。直流中间电路的作用是对整流电路的输出进行平滑，以保证逆变电路及控制电源得到质量较高的直流电源。由

27、于逆变器的负载大部分都是交流的异步电动机，而交流的异步电动机是属于感性负载。无论是电动机处于电动即是将电源侧的能量转换为机械能或发电制动状态即是接受动能转换为电能，交流的异步电动的其功率因数不会为。因此，在中间直流环节和使用的交流的电动机之间肯定是会有无功功率的交换。所以又常称直流中间环节为中间直流储能环节。（）逆变器。负载侧的变流器即是将直流再转变为交流电的装置为逆变器。逆变器的主要作用是在控制电路的控制下可以输出平滑直流电的直流电源转换为频率可以调节并且电压也都可以任意调节的交流电电源。（）控制电路。组成变频器控制电路的主要包括主电路、针对电路中的信号进行检测的信号检测电路、门极电路的驱动

28、电路、外部接口电路及保护电路等几个部分。控制电路是变频器的整个电路中比较重要的核心部件。其性能的高低决定了变频搏的性能。图为电流型变频器主电路基本结构示意图。基于组态、变频器和控制的恒压供水系统图电电源压型变频器和电流（）型变频器主电路基么么一么平滑电感么么本结构电电乏乏，（）电压么么么一么么一么；毛乏型变频器主电路；（）（）电流型变频器主电路（）；（）变频器的分类及工作原理变频器的较详细的工作原理还与变频器的工作方式有关，通用变频器按工作方式分类如下：（）控制。叫厂控制即电压与频率成比例变化控制。由于通用变频器的负载主要是电动机，出于电动机磁场恒定的考虑，在变频的同时都要伴随着电压的调节。厂

29、控制由于忽略了电动机漏阻抗的作用，在低频段工作特性不理想。因而实际变频器中采用厂控制。采用控制方式的变频器通常被称为普通功能变频器。（）转差频率控制。转差频率控制是在厂控制基础上增加转差控制的一种控制方式。从电动机的转速角度看，这是一种以电动机的实际运行速度加上该速度下电动机的转差频率确定变频器的输出频率的控制方式。更重要的是，在常数的条件下，通过对转差率的控制，可以实现对电机转矩的控制。采用第三章变频器和压力传感器转差频率控制的变频器通常属于多功能型变频器。（）矢量控制。矢量控制是受调速性能优良的直流电动机磁场电流及转矩电流可分别控制启发而设计的一种控制方式。矢量控制将交流电动机的定子电流采

30、用矢量分解的方法，计算出定子电流的磁场分量及转矩分量，并分别控制，从而大大提高了变频器对电动机转速及力矩控制的精度及性能。采用矢量控制的变频器通常称为高功能变频器。通用变频器按工作方式分类的主要工程意义在于各类变频器对负载的适应性。普通功能型变频器适用于泵类负载及要求不高的反抗性负载，而高功能变频器可适用于位能性负载。变频器的操作方式及使用变频器与可编程逻辑控制器相同，也是一种可以进行编写程序，修改程序的一种自动化设备。变频器为了方便工业控制，编写了上百条功能指令。在使用变频器时，只要修改相应的功能指令，就可以满足不同的控制要求，包括变频器控制正反转、变频器控制电机的启动、停止以及通过改变频率

31、来达到改变转速的目的。有些功能指令在出厂时就已经设定好，比方说变频器操作的保护密码，变频器功能指令修改的保护密码等，都有出厂设定值。变频器在本身自带的接线端子上预留了很多通信端子，可以直接和电机相连，通过频率改变来达到变频目的，也可以与进行通信，通过编写程序，将设定值传送到变频器中，从而控制输出。比较基本的操作是在控制面板上完成的，比如，电机的正反转、输出频率的确定等。如何改变变频器输出频率，可以有这么几种方式：（）直接在操作面板上进行频率修改。在操作面板上有几个功能按钮，通过这些按钮选中并修改变频器中的参数，这样可以直接在面板上改变变频器的输出频率。这种方法最直接。但是操作起来不是很方便。因

32、为每次频率的修改都要通过面板来完成，这样虽然简单，但是都是通过人工来完成的。（）通过接通或者断开外部输入端子信号来改变变频器的输出频率。变频器在出厂时已经设定好多段速输出。只要在外部输入端上接通或断开开关量信号，就可以得到不同指定的频率。最多可以由段速之多。外部输入端信号的输入是由外部电路组成，通过外围电路构成闭合回路，将开关信号送入变频器，从而来基于组态、变频器和控制的恒压供水系统修改变频器的输出频率。当然外围电路的控制也可以来控制。这样只需要改变的内部程序，就可以得到不同速段的频率，修改起来更加方便。（）在外部输入端子上加入模拟量，也就是电压信号或者电流信号。通过外部电路将电压信号或者电流

33、信号输入到外部输入端子上。根据电流信号或者电压信号的变化，来改变变频器的输出频率。但是这种方式可以改变的频率范围比较有限。（）通过与通信或其他设备通信的方式来改变输出频率。变频器在硬件设计上留有网络通信接口，可以直接和单片机或者微机通信，也留有通信方式和通信，通过单片机或者程序来修改变频器中的参数，达到改变输出频率的目的。变频器硬件选择根据设计要求，变频器选用日本欧姆龙变频器产品。该产品可以和欧姆龙工作协调。变频器选用日本欧姆龙变频器一产品。它具有以下特点：通过无传感器矢量控制的强大转矩对应丰富应用小型变频器中搭载自动调整功能的无传感器矢量控制。无传感器矢量控制中所必须的电机参数可通过搭载的自

34、学习功能自动设定，因此无传感器矢量控制可应用于广泛领域。功能经确认，在运转时，可以输出电机额定值的的转矩，与已往变频器相比，控制性、应答性都有很大的提高。标准搭载，也可搭载各种选件：标准搭载通信，能简单地与可编程逻辑控制器（）等上位机连接。另外，可搭载选件还能对应选项单元（开发中）等各种现场总线。可以为使用通信的系统的设计作出贡献。对应各种输入，扩展板可增设变频器输入输出。对应有各种输入以对应丰富应用。另外使用扩展板（开发中）便可再次增加。模拟输入点：电压输入，电压输入（可变更为电压输入）计数器输入点：计数以下的脉冲，可用于简易定位等。多功能输入点：请选择搭载功能使用。第三章变频器和压力传感器

35、多功能输出点：搭载继电器输出和晶体管输出点。模拟输出点：可按输出频率和输出电流的比例输出模拟电压。热敏输入：可在电机的加热保护中使用热敏保护来对应。内置对应规格的噪音滤波器在中国市场以及欧洲市场中所使用的单相型和相型中，内置有对应规格的噪音滤波器。无需担心对自外围设备的噪音影响，并有效对应规格。由于是内置噪音滤波器，因此无需控制柜内的噪音滤波器空间，实现控制柜的小型化效率化。（亘）设置提高控制柜效率使用环境温度保持在时，便可进行设置（相邻距离）。变频器间或外围设备间的距离为且配合上述中所提到的内置噪音滤波器，便能大幅实现控制柜的小型化以及效率化。充分搭载使用简单的便利功能，在已往变频器的基础上

36、，充分搭载使用简单的丰富功能。控制功能和控制休眠功能：搭载能更有效使用变频器的控制。还增加了在控制效果低下时能自动休眠的功能。内部输入功能：无需进行变频器控制端子的配线，通过内部的参数设定便能控制变频器输出输入的功能。在电源的状态下单体动作时有效。载波频率设定：可设定至以降低电机的噪音（但变频器的额定输出电流也会降低）。外部制动器输出：控制电机停止的外部制动器的时间输出，可以通过这个功能进行设定。简单更换风扇：无需拆开变频器，轻轻一触便可拆卸、安装。变频器端子的端和端是传感器压力设定的上、下限值，该信号进，作为工频切换的控制信息，由控制水泵的工频或变频运行。变频控制系统主回路如图所示。变频器有

37、个作用，一是作为电机的软起动装置，限制电动机的启动电流；二是改变异步电动机的转速，实现恒压供水。下图为日本偶欧姆龙变频器基于组态、变频器和控制的恒压供水系统在电路中的接线图。一接电机图日本欧姆龙变频器在电路中的接线图一压力传感器在智能系统中检测是非常重要的一部分，它将检测到控制量反馈给系统，才能实现自动控制，给系统所用的检测的是水压，这个系统中选用压力传感器，它的作用是通过安装在出水管网上的压力传感器，把出口压力信号变成变化的电流信号或间变化的电压信号的标准信号送入的输入电路中的端口，接受到信号后，送入进行运算，并且按照调节，将运算后得出的数值和给定的数值进行比较，不管运算后得出的数值比给定的

38、数值是大还是小，都会将其送入变频器，由变频器接受到信号后，通过逻辑运算，在频率输出端上进行频率输出，从而来达到控制水泵的转速，调节供水系统的目的，使供水系统管网中的压力一直都会根据不断调节的结果保持一定的范围内；当用水量超过一台泵的供水量时，供水量小于用水量时，会造成供水不足，要通过调节，即第三章变频器和压力传感器是用信号检测并逻辑运算后由控制变频器来增加泵的数量。根据现实或现场用水量的大小再经过控制变频器所带动的工作泵数量的增减及变频器对水泵的调速，实现由、变频器组成的变频恒压供水系统。当供水负载变化时也就是用户用水量发生变化时，通过调节、经过变频器输入到泵的电压和频率也随比较结果的变化而变

39、化，这样就构成了以设定压力为基准的由、变频器、控制器、水泵、传感器等部件组成的闭环控制系统。此外，这种变频恒压供水系统还设有比较多的保护电路以实现多种保护功能，特别是在硬件保护或者软件来实现启动备用的水泵的方面，充分保证了水泵的及时维修和系统的正常供水。供水系统的压强是础，下面单位都是估计标准单位，一般情况下，米，所以在设计变频恒压供水系统中要进行设定的管网压力，也就是输出压力一般不大于，系统选用型带电接点式的压力传感器，带电接点式压力传感器在检测水的压力时，检测的大概范围为，带电接点式压力传感器在检测精度为土，带电接点式压力传感器将的压力信号可以直接进行转换，转换后为的电流信号或者电压信号。

40、该传感器还具有体积小，重量轻、结构简单、工作可靠的特点。基于组态、变频器和控制的恒压供水系统第四章的选择及应用在恒压供水泵站中的任务（）在这以前，要水压给定值与反馈值的调节往往是依靠调节器，现在我们可以使用来代替。而且，在产生前，用调节器设定参数调节，一个传统的调节器只能达到一路控制，现在，用作为调节器，只要在里面设定相应的数字参数，便可实现多路控制。（）控制多个水泵的运行与切换。在恒压供水系统中，由于与存在多个水泵，需要根据用水量的大小也就是管网压力来改变水泵运行的状态，那么要在多个水泵之间进行工频变频切换以及水泵的起停控制。由的输出继电器控制水泵的运行，能依据勺部程序自动完成，实现泵的软启

41、动。（）变频器的驱动控制。恒压供水泵站中变频器基本上都是采用电压信号输入或者是电流信号输入等模拟量控制方式，这需要采集输入外围电路的通过模拟量即是电压或者电流信号而非开关量信号控制模块。也就是说，在主机外，要配置一个模拟量输入输出模块，利用该模块输入端检测外面传感器发来的信号，通过转化为一个模拟信，并将这个输出的值与给定值、反馈值相比较，将比较的结果通过处理转换后由它的输出端输出模拟值信号，通过最终输出的信号变化来改变变频器的输出频率。（）水泵的其他逻辑控制。除了上面说到的运行和切换，水泵站还有不少其他的逻辑控制，比如说手动、自动状态的操作转换，水泵工作的状态指示情况，工作异常的报警，系统的自

42、检等，这些功能都可以利用外部控制按钮或者是输出指示灯，通过的控制程序写好，将外部设备和的输出端对应连接。模拟量扩展单元的配置及应用一般来说，的输入输出端口都为开关量处理端口，但是前面的分析过程中，我们知道要把外部传感器检测的信号在转化成为模拟值信号，通过控制比较后输出给变频器，用于变频器频率的控制。为了使能完成模拟量的处理，最常使用的方法是为配上模拟量扩展单元。模拟量扩展单元可将外部模拟量第四章的选择及应用转换为处理的数字量以及将勺部运算结果转换为主机外所需的模拟量。模拟量扩展单元有单独用于模数转换的，单独用于数模转换的，也有兼具模数及数模两种功能的。以下介绍欧姆龙系的模拟量模块及，它们分别具

43、有路模拟量输入及路模拟量输出，刚好可以用于我所设计的当前恒压供水系统控制中。模拟量输入模块的功能及与系统的连接模拟量输入模块具有个通道，可同时接受并处理路模拟量输入信号，最大分辨率为位。输入信号可以是的电压信号（分辨率为），也可以（分辨率为）或（分辨）的电流信号。模拟量信号可通过双绞屏蔽电缆接入，连接及方法如图所示，当使用电流输入时，需将及端短接。电流输入电压输入。一的宽及高与相同，在安装时装在基本单元的右边，将总线连接器接入左侧单元的总线插孔中。系列可编程控制器中，与连接的特殊功能扩展模块位置从左至右依次编号（扩展单元不所示。占编号），如图所示将消耗基本单元或电源扩展单元的电源（内部电源）电

44、流，电源（外部电源）电流。其通常转换速度为通道，高速转换速度为通道。模拟量输入模块缓冲存储器（）的分配为了能适用于多种规格的输入、输出量，模拟量处理模块都设成可编程的。基于组态、变频器和控制的恒压供水系统模块利用缓冲存储器（简称模）的设置完成编辑工作。拟量量输入模块共有个缓冲存储器，但目前只使用了以下个：叫）叫叭基本单元撑拌拌特殊功能模块酣（）。号用于通道的选择。个通道的模拟输入信号范围用位进制数表示。具体地讲。进制数字“”分别表示“一、，、通道关闭”。（）。通道的采样次数（设定范围为），默认值为。（）。通道的采样平均值。（）撑群。通道的采样当前值。（）。选择转换的速度。若设为，则为正常转换速

45、度，即通道；若设为，则为告诉转换速度，臣通道。（）。若将设为，则模块的所有设置都将复位成默认值。用它可以快速消除不希望的增益和偏置值。的默认值为。（）拌。若的、分别置为（，），则禁止调整增益和偏置；若的、分别置为（，）（此为默认值），则可以改变增益和偏置的意义课可由图说明，图中偏置为横轴上的截距，表示数字量输出为是的模拟量输入值。增益为输出曲线的斜率，为数字输出时的模拟量输入值。（）。为增益与偏置调整的指定单元。的、，由低到高两两为一组。通道的偏置及增益可分别调整。（）撑。撑为偏置值与增益值存储单元，单位为，或衅。（偏置）的，默认值为，（增益）的默认值。当指定单元中的某些位置时，偏置值及增益值

46、会送入相应通道的增益和偏置寄存器中。第四章的选择及应用数艺输出？嘧一。图的偏置和增益（）中各位的状态是错误状态信息。其中，为，表示有错误；当为时，表示存在偏置及增益错误：为时表示存在电源故障：为时，表示存在硬件错误等。（）中存在的模块的识别码。用户可以方便地利用这一识别码在传送数据前先确认该特殊功能的模块。模拟量输出模块的功能及系统连接模块用来将位数字信号转换成模拟电压或电流输出。它具有个模拟量输出通道。这两个通道都可以输出（分辨率。）、（分辨率。）的电压信号，或（分辨率为）的电流信号。模拟量输出可通过双绞屏蔽电缆与驱动负载相连，连接方法如所图所示，当使用电压输出时，需要和端短接。电基于组态、

47、变频器和控制的恒压供水系统图模块的连接方法安装时装在基本单元的右边。将消耗基本单元或电源扩展单元的电源单元的（内部电源）电流，电源电流。转换时间为通道。模拟量输出模块的偏置、增益及分配模块在出厂时，其偏置和增益是经过调整的，数字值为，电压输出为。若用于电流输出机时可利用模块上自带的调节装置重调偏置与增益值。模块共有个缓冲存储器，但只用了以下两个：（）。的用于输出数据的当前值（低位数据）。（）。的位从“”变为“时，通道的转换开始；当位从“”变成“”转换低位保持，其余各位没有意义。应用过程中需要注意的一些问题外部接线时需要注意发生由可编程控制器（）的故障和外部原因所引起的异常时，为了使整个系统能在安全的范围内运行，请在的外部采取安全措施。异常动作有可能引起重大事故。）对于紧急停止电路、互锁电路、