基于变频调速技术的恒压供水系统设计

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1、江苏农林职业技术学院 毕 业 设 计（论 文）SNL/QR7.5.4-3 变频恒压供水研究与设计专 业 生产过程自动化 学生姓名 王腾让 班 级 08生产过程自动化 学 号 05 指导教师 李娜 完成日期 2011-6-05 成绩评议学号05姓名 王腾让 题目 变频恒压供水研究与设计 指导教师建议成绩： 评阅教师建议成绩： 答辩小组建议成绩： 院答辩委员会评阅意见及评定成绩：答辩委员会主任签字（盖章）： 年 月 日毕业设计（论文）任务书姓名王腾让学号05班级08生产过程自动化题目变频恒压供水研究与设计设计(论文)主要内容1 论文在对课题对进行分析和研究的基础上，提出了系统的设计方案和思路，确定

2、论文主要的研究内容和研究方法；2分析供水系统基本模型及主要参数，对恒压供水系统中采用转速调节法和阀门控制法作了比较，详细分析和论证变频调速方式在恒压供水系统中的节能原理和效果。3 通过计算机和PLC的通信，实现供水系统运行状态的实时远程监控是本论文的一个特色之处。论文介绍了计算机和PLC通信系统的组成和通信协议，给出了通信程序，并提出供水系统监控软件设计方法。重点研究问题如何利用变频技术实现对现在小区的恒压供水。主要技术指标该系统由PLC，变频器，水泵机组，压力传感器，液位传感器，上位机，通信模块等。其它要说明的问题系统针对传统供水方式的缺点有了大大的改善，不仅提高了供水质量，同时也节约了水资

3、源，投入资金较少，维护方便。可以在现在的新型小区进行全面推广使用。是今后小区供水方式的一个发展方向。指导老师意见 指导教师签字： 年 月 日指导教师意见 对论文的简短评价：1.指出论文存在的问题及错误2.对创造性工作评价3.建议成绩 优 良 中 及格 不及格 指导教师签字 年 月 日评阅教师意见 对论文的简短评价：1.指出论文存在的问题及错误2.对创造性工作评价3.建议成绩 优 良 中 及格 不及格 评阅教师签字 年 月 日答辩小组评议意见学号 05 姓名 王腾让 题目 变频恒压供水研究与设计 答辩小组意见：1、对论文的评价2.建议成绩等级 优 良 中 及格 不及格3.需要说明的问题 答辩小组

4、长签字 年 月 日摘要：随着中国经济的快速发展，城市化步伐加快。现在很多人已经住进小区，所以小区必须提供给人们很好的供水质量，但也不能浪费有限的水资源。每个小区都建有自己的供水系统。小区供水系统的稳定性，可靠性，经济性直接影响到供水质量，传统的供水方式普遍存在占地面积大、可靠性差、难以维护等缺点，所以现在基本已经被淘汰了。本文主要设计一套小区变频恒压供水系统，该系统由PLC，变频器，水泵机组，压力传感器，液位传感器，上位机，通信模块等设备组成。该系统具有生活管网和消防管网。该系统可以手动运行，也可以自动运行，同时还设计了人机界面，通过远程通信可以远程控制系统的运行。系统针对传统供水方式的缺点有

5、了大大的改善，不仅提高了供水质量，同时也节约了水资源，投入资金较少，维护方便。变频恒压供水系统与传统供水系统相比，节能效果非常显著。为了实现系统的恒压，本设计通过压力传感器检测压力，然后反馈给变频器的PID模块，这样就构成一个闭环控制系统。再通过变频器控制电机的转速，这就是变频调速。论文同时也讨论了消防供水的问题，在消防管网中配备了两台高功率的电机。最后，还通过组态软件编译了人机界面，使系统更加完善。同时通过通信模块与上位机相连接，构成一个远程监控系统，通过上位机就可以实现远程监控系统的运行情况，还可以改变系统的运行参数。对于保护环节，系统设计了水位报警，变频器故障报警，软启动器保护等。关键词

6、：变频器；PLC；恒压供水；变频调速；监控系统ABSTRACTAlong with the rapid development of Chinese economy, the urbanization step is quickly. Now many people have moved to communities, so the Community has to provide good water supply quality to people, but can not waste water resources. Community built their own water sys

7、tems. Community water supply system must supplies water the stability, credibility of system, the economy directly influences to supply water quality .The traditional means of water supply cover big area, and low efficiency，hard maintenance etc. So its already been eliminated now.This text mainly de

8、signs a cell constant pressure water supply system, which by the PLC, transducer, water pump, pressure sensors, liquid level sensors, host computer, communication modules and other equipment composition. The system has to live tube net and fire net. The system can control by hand, it also can contro

9、l automatically. It still designed a man-machine interface at the same timePassing the long range correspondence can with the movement that the long range control the system. The system has solved the problem existing in the traditional way of water supply, such as economize water resources, it are

10、little to throw in funds, maintenance convenience.The system compare with the traditional way of water supply, it has energy conservation effect extraordinary prominence. For carrying out system of constant pressure, this design spreads the feeling machine examination pressure through a pressure, Th

11、en the feedback give the PID mold piece of inverter. Therefore this made one cyclic control system. And then variable-frequency controls the electric machine, so this is a variable velocity variable frequency. The problem that the thesis also discussed that the fire fight supplies water at the same

12、time took care of to provide with the electrical engineering of two set high powers in the net in the fire fight.Finally, it also edited and translated a man-machine interface through a set of software. The system is more perfect. At the same time we Build up a conjunction between the PLC and the co

13、mputer. For the protection link, the system designed water level to report to the police, the inverter breakdown reports to the police, the soft starter protects etc.Key words：Variable-frequency; PLC; Constant pressure water-supply; Variable Velocity variable frequency; monitor and control-system目录1

14、 绪论11.1 恒压供水产生的背景和意义11.2 现有的几种供水系统的比较11.3 变频恒压供水的主要研究方向12 变频恒压供水现有的理论支持22.1 变频控制恒压供水控制方式22.2 供水系统的安全性讨论33 变频恒压供水系统的硬件设计33.1 供水专用变频器的功能33.2 变频恒压供水系统总体控制方案的确定33.3 变频恒压供水系统主要器件43.4 变频器的选型43.4.1 PLC及其扩展模块的选型43.4.2 水泵机组的选型53.4.3 压力传感器的选型53.5 变频器和控制电路设计53.6 系统控制电路的设计74 变频恒压供水系统的软件设计74.1变频恒压供水系统的工作原理74.1.1

15、生活供水系统工作原理74.1.2消防供水系统的工作原理84.2系统的主程序流程图84.3 PID调节器控制以及参数整定104.3.1 PID调节器控制104.3.2变频器PID参数调整流程图104.3.3变频器PID参数设置及参数调整125 系统远程监控系统的设计135.1 PLC通信程序设计135.2上位机监控软件设计136 总结14参考文献161 绪论1.1 恒压供水产生的背景和意义自从通用变频器问世以来，变频调速技术在各个领域得到了广泛的应用。变频调速恒压供水调速系统实现水泵电机无级调速，是当今最先进、合理的节能型供水系统。随着电力电子技术的飞速发展，变频器的功能也越来越强。充分利用变频

16、器内置的各种功能，对合理设计变频调速恒压供水设备，降低成本，保证产品质量等方面有着非常重要的意义。新型供水方式与过去的水塔或高位水箱以及气压供水方式相比，不论是设备的投资，运行的经济性，还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有无法比拟的优势，而且具有显著的节能效果。目前该产品正向着高可靠性、全数字化微机控制，多品种系列化的方向发展。追求高度智能化，系列标准化是未来供水设备适应城镇建设成片开发智能楼宇、网络供水调度和整体规划要求的必然趋势。1.2 现有的几种供水系统的比较水池水泵（恒压变频或气压罐）管网系统用水点是目前国内外普遍采用的方法。该系统供水采用变频泵循环方式，以“先开先关”的顺

17、序关泵，工作泵与备用泵不固定死。这样，既保证供水系统有备用泵，又保证系统泵有相同的运行时间，有效地防止因为备用泵长期不用发生锈死现象，提高了设备的综合利用率，降低了维护费用。水池水泵高位水箱用水点这种供水方式通过水泵抽水送至高位水箱，再由高位水箱向下供水至各用户。但是这第种二次供水方式不可避免造成二次污染，影响居民的身体健康。所以这种方案并不可取，终将淘汰。单元水箱单元增压泵单元高位水箱各单位用水点的确也达到了楼房高层的用户不因城市供水管网水压减小而用不到水的目标，但是它的投资较大，总费用比上两种方式增加一、二十万元。这些费用要在用户的水电费上来扣除，这对于居民和学校来说是巨大的压力，所以也不

18、可取。结合小区用水的特点和经济效益的考虑,决定采用恒压变频供水系统。1.3 变频恒压供水的主要研究方向通过对现有供水系统的调研和分析，依据用户对供水系统的要求，确定以可靠性高、使用简单、维护方便、编程灵活的工控设备变频器和PLC作为主要控制设备来设计变频调速恒压供水系统，并引入计算机对供水系统进行远程监控与管理，保证整个系统运行可靠，安全节能，获得最佳的技术经济性能。论文包括以下内容：1 论文在对课题对进行分析和研究的基础上，提出了系统的设计方案和思路，确定论文主要的研究内容和研究方法；2分析供水系统基本模型及主要参数，对恒压供水系统中采用转速调节法和阀门控制法作了比较，详细分析和论证变频调速

19、方式在恒压供水系统中的节能原理和效果。并分析了变频调速方式对减少供水系统的水锤效应，提高系统安全性的作用。3论文就变频调速恒压供水控制系统的设计做了详细的分析和研究。从用户的需求入手确定设备的选型；详细分析全自动变频恒压运行方式水泵运行的各种有效状态及其转换过程，讨论PLC的程序设计方法及程序执行特点，并在此基础上提出供水系统控制程序的功能模块和设计方案；最后还提出了保障系统可靠性的一些措施。4 通过计算机和PLC的通信，实现供水系统运行状态的实时远程监控是本论文的一个特色之处。论文介绍了计算机和PLC通信系统的组成和通信协议，给出了通信程序，并提出供水系统监控软件设计方法。2 变频恒压供水现

20、有的理论支持2.1 变频控制恒压供水控制方式水泵设计是按工频运行时设计的，但供水时除高峰外，大部分时间流量较小，由于命名用了变频技术及微机技术有微机控制，因此可以使水泵运行的转速随流量的变化而变化，最终达到节能的目的。新型变频调速供水设备将PID调节器以及简易可编程控制器的功能都综合进变频器内，形成了带有各种应用宏的新型变频器。为了保证水压反馈信号值的准确、不失值，可对该信号设置滤波时间常数，还可对反馈信号进行换算，使系统的调试非常简单、方便。这类变频器的价格仅比通用变频器略微高一点，但功能却强很多，所以采用带有内置PID功能的变频器生产出的恒压供水设备，降低了设备成本，提高了生产效率，节省了

21、安装调试时间。2.2 供水系统的安全性讨论1 水锤效应在极短时间内，因水流量的急巨变化，引起在管道的压强过高或过低的冲击，并产生空化现象，使管道受压产生噪声，犹如锤子敲击管子一样，称为水锤效应。2 产生水锤效应的原因及消除办法产生水锤效应的根本原因，是水泵在起动和制动过程中的动态转矩太大，短时间内流量的巨大变化而引起的。采用变频调速，通过减少动态转矩，可以实现彻底消除水锤效应。3. 变频调速对供水系统安全性的作用(1) 消除了水锤效应，减少了对水泵及管道系统的冲击，可大大延长水泵及管道系统的寿命；(2) 降低水泵平均转速，减小工作过程中的平均转矩，从而减小叶片承受的应力，减小轴承的磨损，使水泵

22、的工作寿命将大大延长；(3) 避免了电机和水泵的硬起动，可大大延长联轴器寿命；(4) 减少了起动电流，也就减少了系统对电网的冲击，提高了自身系统的可靠性：3 变频恒压供水系统的硬件设计3.1 供水专用变频器的功能供水专用变频器（普通变频器+PLC），是集供水控制和供水管理一体化的系统。内置供水专用PID调节器，只需加一只压力传感器，即可方便地组成供水闭环控制系统。系统供水有两种基本运行方式：变频泵固定方式和变泵循环方式。变频泵固定方式最多可以控制7台泵，可选择“先开先关”和“先开后关”（适用泵容量不用场合）2种水泵关闭顺序。变频泵循环方式最多可以控制4台泵，系统以“先开先关”的顺序关泵。灵活配

23、置常规泵、消防泵、排污泵、休眼泵，便于实现供水泵房全面自动化。3.2 变频恒压供水系统总体控制方案的确定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。 (1)执行机构执行机构是由一组水泵组成，它们用于将水供入用户管网，其中由变频泵构成，变频泵是由变频调速器控制、可以进行变频调整的水泵，用以根据用水量的变化改变电机的转速，以维持管网的水压恒定。(2)信号检测在系统控制过程中，需要检测的信号包括自来水出水水压信号和报警信号:水压信号:它反映的是用户管网的水压值，它是恒压供水控制的主要反馈信号。报警信号:它反映系统是否正常运行，水泵

24、电机是否过载、变频器是否有异常。该信号为开关量信号。(3)控制系统供水控制系统一般安装在供水控制柜中，包括供水控制器(PLC系统)、变频器和电控设备三个部分。供水控制器:它是整个变频恒压供水控制系统的核心。供水控制器直接对系统中的工况、压力、报警信号进行采集，对来自人机接口和通讯接口的数据信息进行分析、实施控制算法.变频器:它是对水泵进行转速控制的单元。变频器跟踪供水控制器送来的控制信号改变调速泵的运行频率，完成对调速泵的转速控制。电控设备:它是由一组接触器、保护继电器、转换开关等电气元件组成。用于在供水控制器的控制下完成对水泵的切换、手/自动切换等。(4)人机界面人机界面是人与机器进行信息交

25、流的场所。通过人机界面，使用者可以更改设定压力，修改一些系统设定以满足不同工艺的需求，同时使用者也可以从人机界面上得知系统的一些运行情况及设备的工作状态。(5)通讯接口通讯接口是本系统的一个重要组成部分，通过该接口，系统可以和组态软件以及其他的工业监控系统进行数据交换，同时通过通讯接口，还可以将现代先进的网络技术应用到本系统中来，例如可以对系统进行远程的诊断和维护等(6)报警装置作为一个控制系统，报警是必不可少的重要组成部分。由于本系统能适用于不同的供水领域，所以为了保证系统安全、可靠、平稳的运行，防止因电机过载、变频器报警、电网过大波动、供水水源中断、出水超压、泵站内溢水等等造成的故障，因此

26、系统必须要对各种报警量进行监测，由PLC判断报警类别，进行显示和保护动作控制，以免造成不必要的损失。3.3 变频恒压供水系统主要器件系统所需的主要硬件有：变频器PLC及扩展模块水泵机组压力传感器软启动器或自耦变压器3.4 变频器的选型三菱FR-A500变频器性能概况。FR-A500系列在三菱变频器家族中属于多功能、通用性、重负载适用的变频器。其功率范围为0.4800kW 3相380V，FR-A540（L）系列，采用先进磁通矢量控制方式，可实现在线自动调整功能，调速比可达1：120（0.560HZ）。随机待用一个简易操作面板（FR-DU04），也可使用选件FR-PU04（LCD显示，带菜单功能）

27、，巨有可拆卸式的风扇和接线端子，使用维护方便。超低噪声运行（采用柔性PWM方式），内置RS-485,可通过插卡实现与CC-Link、DeviceNet TM、Profibus-DP和MOdbus plus 的联网。操作简单，巨涌参数复制及参数组自选功能，用户可自己选择读写的参数组。该系列变频器功能较强，具有内置PID控制、工频切换顺序、停电减速停车控制等功能。3.4.1 PLC及其扩展模块的选型可编程序控制器简称PLC，是一种专为在工业环境应用而设计的数字运算电子系统，它是以微处理机为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术等现代科技而发展起来的一种新型工业自动控制装置。PLC的硬件结构

28、图如图所示：图3-3的硬件结构框图电源模块CPU模块存储器模块输入模块输出模块控制对象通信模块计算机编程器智能模块操作模块3.4.2 水泵机组的选型水泵机组的选型基本原则，一是要确保平稳运行；二是要经常处于高效区运行，以求取得较好的节能效果。要使泵组常处于高效区运行，则所选用的泵型必须与系统用水量的变化幅度相匹配。ISG型管道离心泵根据IS型离心泵与管道泵之性能参数，参照ISO2858和最新的国家管道离心泵标准JB/T53058-93进行设计制造的高效节能产品。该泵采用国内先进水力模型优化设计而成。同时根据使用温度、介质等不同在ISG型基础上派生出热水泵、高温泵、化工泵、油泵等，是目前国家标准

29、定型推广产品。3.4.3 压力传感器的选型压力传感器是将水管中的压力信号变成1-5V或4-20mA的模拟量信号，作为模拟输入模块(AD模块)的输入，在选择时，为了防止传输过程中的干扰与损耗，我们采用420mA输出压力传感器。在运行过程中，当压力传感器出现故障时，系统有可能开启所有的水泵，而此时的用水量又达不到，这就使水管中的水压上升，为了防止爆管和超高水压损坏家中的用水设备(热水器、抽水马桶等)，本文中的供水系统设定了压力上限输出，作为PLC的一个数字量输入，当压力超出上限时，关闭所有水泵并进行报警输出口。3.5 变频器和控制电路设计生活用水压力用安装于生活用水管网上的压力变送器进行检测，检测

30、值送入变频器的4端，压力设定值由变频器的2 端输入。管网压力的上限和下限信号分别由变频器的FU和OL端送入PLC，由PLC根据管网压力进行水泵电机组的逻辑控制。当变频器故障时，由A端和C端输出一报警信号给PLC，由PLC控制切断水泵电机组运行，同时PLC输出声光报警信号，此时可由人工通过手动按钮控制使水泵电机组于工频状态运行，以保持供水系统的正常运行。图3-4 PLC控制电路 本系统采用变频器内置的PID功能进行PID调节，比以往采用带有入模出模的可编程控制器或PID调节器的变频调速恒压供水设备，降低了PID算法编程难度和设备成本，提高了生产效率，节省了安装调试时间。消防用水用安装于消防管网上

31、的水流检测器将检测值送入PLC进行消防水泵自动启动和停止控制，其压力用安装于管网上的压力表将压力检测值送入PLC，由PLC控制消防水泵逻辑切换，以保持消防用水压力恒定。当水流检测器出现故障时，可由PLC外接消防水泵启动和停止按钮进行手动启停控制。每台水泵电机均设有软启动器和电机保护器，以保护水泵电机和防止水泵电机在运行切换时对电网的冲击。3.6 系统控制电路的设计图3-5 系统控制电路在图中，SA为手动自动选择开关，SA打在“1”的位置为手动状态，打在“2”的位置为自动状态。手动时，按下按钮SB1SB10可以控制五台水泵的启停，控制生活和消防用水。当自动运行时，系统在PLC程序控制下运行。图中

32、的，分别为的个中间继电器的触点。图中的为自动运行时的电源状态指示灯。它们都是通过控制接触器的通断来控制水泵的启动和停止。4 变频恒压供水系统的软件设计4.1变频恒压供水系统的工作原理4.1.1生活供水系统工作原理生活供水系统水泵的基本控制策略是遵循先入先出的原则，即先接通先断开，用水量增加时先将原变频工作的水泵切换为工频运行，同时增加一台水泵为变频运行；用水量减少时，将先启动的水泵停机。每台水泵变频工频运行概率相同，以避免某台水泵长期不运行而生锈的情况发生。当用水量不大时，一台水泵( 1#水泵)在变频器的控制下稳定运行。当用水量增大时，管网压力下降，当管网压力下降到下限值时由变频器输出一下限信

33、号给PLC，PLC 自动将第二台水泵（2# 水泵）投入变频运行，将原工作在变频状态下的第一台水泵（1# 水泵）切换为工频运行，两台水泵运行以加大管网的供水量保持压力稳定。若两台水泵运行仍不能满足用水量的需要时，则PLC自动将第三台水泵（3# 水泵）投入变频运行，将原工作在变频状态下的第二台水泵（2# 水泵）切换为工频运行，三台水泵运行以进一步加大管网的供水量保持压力稳定。4.1.2消防供水系统的工作原理本系统设置消防水泵工频运行，由PLC 进行消防水泵电机组自动控制，在备用时消防水泵自动定期交替试运行。一旦发生火警，由烟感或温感传感器打开消防喷淋头，或者人工打开消防水枪，则水流检测器的常开触点

34、闭合，消防水泵自动启动运行。消防供水的恒压控制是通过压力检测器的低压触点和高压触点与PLC联合控制的，其控制过程与生活用水恒压控制类似。当消防用水完毕后，水流检测器常开触点断开或者手动按下消防水泵停止按钮，则重新进入试机循环。4.2系统的主程序流程图主程序实现的功能比较多，如泵的切换信号的生成、泵组接触器逻辑控制信号的综合以及报警处理程序等都在主程序中。在变频恒压供水系统中生活和消防双恒压的两个恒压值都是采用数字方式直接在程序中设计的。NYNNY1号3号泵工频运行控制故障报警处理及消铃主程序结束1号3号泵变频运行控制主程序开始调用初始化子程序，每99m调用定时中断程序（含PID调节）传送压力给

35、定值激活变频泵泵号存储器工频泵号数加1变频泵运行时间达5h变频器频率达上限经滤波延时后，仍达上限Y增泵或是倒泵时经软启动后关当前泵，置下一泵变频运行变频器频率达下限经滤波延时后，仍达下限工频泵号数减1图4-1系统主程序流程图（1）由“恒压”要求出发的工作泵组数量的管理。为了实现恒定水压，那么在水压减低时，需要升高变频器的输出频率，并且在一台水泵工作不能满足恒压要求时，需要启动第二台或第三台水泵。（2）多台组泵的管理规范。由于变频器希望每一台启动电机均为软启动，又规定各台水泵必须交替使用。（3）故障诊断和报警输出程序。变频器具有短路、过载等保护功能。当发生上述情况时，变频器将自动切断一次供电电路

36、，进入保护状态并输出报警信号。4.3 PID调节器控制以及参数整定4.3.1 PID调节器控制在变频供水系统的设计中，要保证供水系统的压力恒定，就要用到调节器。在恒压供水系统中，如果仅用P控制，不能完全消除偏差。为了消除残留偏差，一般采用增加I动作的PI控制，如图4-2所示。设定点变频器电动机 Y偏差 X+ Y 反馈值执行量FiPID运算Kp(1+1TIs+Tds)M驱动电路Kp：比例常数 TI：积分时间 Td：微分时间 图4-2 PID调节控制系统通过对被控制对象的传感器等检测控制量(反馈量)，将其与目标值(温度、流量、压力等设定值)进行比较。在恒压供水中常见的PID控制器的控制形式主要有两

37、种:(1)硬件型：即通用PID控制器，在使用时只需要进行线路的连接和P、I、D参数及日标值的设定。(2)软件型：使用离散形式的PID控制算法在可编程序控制器(或单片机)上做PID控制器.4.3.2变频器PID参数调整流程图主程序实现的功能比较多，如泵的切换信号的生成、泵组接触器逻辑控制信号的综合以及报警处理程序等都在住程序中。泵组程序主要实现如下的功能：（1） 由“恒压”要求出发的工作泵组数量的管理。为了实现恒定水压，那么在水压减低时，需要升高变频器的输出频率，并且在一台水泵工作不能满足恒压要求时，需要启动第二台或第三台水泵。 （2）多台组泵的管理规范。由于变频器希望每一台启动电机均为软启动，

38、又规定各台水泵必须交替使用。因此每次需要启动新泵或切换变频泵的时候，以新运行泵为变频是合理的。复位并且用于新运行泵的启动。（3）故障诊断和报警输出程序。变频器具有短路、过载等保护功能。当发生上述情况时，变频器将自动切断一次供电电路，进入保护状态并输出报警信号。否是开始确定设定值确定被设对象的设定值将设定值转换为百分数%计算设定值与传感器输出的比例关系进行校准设定设定值按照设定值的百分数%从端子25输入相应的电压运行将比例范围和积分时间设定稍微大一点，微分时间设定稍微小一点，接通启动信号目标值是否平稳？调节参数将比例范围和积分时间设定在增大一些，微分时间设定在减小一些，使目标值趋于平衡。完善参数

39、当目标值稳定时，可以将比例范围和积分时间减低一些，微分时间加大一些。结束图4-3 PID参数流程图4.3.3变频器PID参数设置及参数调整变频器能够进行流量、风量或者压力等的过程控制，是由端子2输入信号或参数设定值作为目标和端子4输入信号作为反馈量组成PID控制的反馈系统。在本设计中变频器PID用到的基本参数如下图表1与表2所示。表1 变频器端子接线1信号使用端子功能说明输入X14RTPID控制选择X14 闭合时选择PID控制22设定输入输入PID的设定值44反馈输入从传感器来的420mA 反馈量输出FUPFU上限输出输出指示反馈量信号已超过上限值FDNOL下限输出输出指示反馈量信号已超过下限

40、值SESE输出公共端子FUP、FDN 的公共端子表2 变频器PID 运算参数设置参数号设定值名称12810选择PID控制1120211290.1到100%PID比例范围常数1300.1到3600sPID积分时间常数1310.1到100%上限1320.1到100%下限1330.1到100%用FU设定的PID 控制设定值1340.01到10.00sPID 微分时间常数在本变频恒压供水系统设计中，生活供水时系统设定为满量程的70%，消防供水时系统设定为满量程的90%（满量程数字值为4000）。本系统中的比例增益和时间常数为：比例增益Kp=0.25，采样时间Ts=0.5s，积分时间TI=60s。5 系

41、统远程监控系统的设计5.1 PLC通信程序设计PLC通信程序设计只须对D8120、D812l和D8129三个特殊功能寄存器的内容进行设置，确定通信格式和通信协议即可皿引。在设计中，选择的通信参数为波特率9600，偶校验，7位数据，1位停止位，站号为1，校验时间10ms，其梯形图如图5-1所示。M8002MOV H6086 D8120MOV H0000 D8121MOV K0 D8129图5-1 PLC通信参数设置梯形图5.2上位机监控软件设计工控组态软件集成了图形技术、人机界面技术、数据库技术、控制技术、网络与通信技术，使控制系统开发人员不必依靠某种具体计算机语言，只需可视化组态方式，就可完成

42、监控程序设计，降低了监控程序开发难度。组态软件均具有良好扩展性、兼容性，软件结构开放，可接受各种形式数据格式。同时，支持硬件类型也十分广泛。工控组态软件出现，使大型工业控制系统组态编程变十分简单、容易，工程设计人员不用再设计那些复杂应用程序（如I/O driver等）。工控组态软件功能包括数据库生成、历史库生成、图形生成、报表生成、顺序控制功能、连续调节功能。上位机即是我们通常用计算机，它也可以对系统进行监控，经过组态以后，才能对系统进行监控。这是一个数据进行交换过程。我们要利用组态软件有数据交换功能。一根电缆，使它与PLC进行数据。这样情况与才能用组态软件进行监控系统。并完成系统运行工况CR

43、T画面显示、故障报警及打印报表等功能。能够对系统运行进行操作，具用实时报警、报警记录和历史数据记录功能。自动恒压供水系统具有标准通讯接口，可与城市供水系统上位机联网，实现城区供水系统优化控制，为城市供水系统提供了现代化调度、管理、监控及经济运行手段。这样监控更加简单，人们一看就能够理解。组态软件对恒压供水系统进行上位机监控界面如图5-2。 图5-2 上位机监控界面6 总结本论文研究的是小区变频恒压供水系统。本变频恒压供水系统以变频器和PLC为核心进行设计，借助于PLC强大而灵活的控制功能和内置有PID调节的变频器，该变频器具有优良的变频调速性能，实现了小区变频恒压供水的控制。该系统采用PCL控

44、制，变频器进行PID调节，按实际需要随意设定压力给定值，根据压力传感器检测的值与设定值之间的差值来控制水泵的工作情况，实现小区变频恒压供水，使给水泵始终在高效率下运行，在启动时压力波动小，可控制在给定值的5%范围内，实现小区供水的稳定性。通过本次毕业设计，使我学习到了更多的专业知识，同时也增强了动手实践的能力，锻炼了工程设计实践能力，培养了自己独立设计能力。为今后的工作打下了良好的基础。也是我们从大学走向未来工作岗位重要的一步。这一步我走的很努力也很艰难，欣慰的是我终于顺利的完成了我的毕业设计。致 谢回想毕业设计的整个过程，从最初的选题，开题报告到参数整定、画图直到完成设计，都要特别的感谢李娜

45、老师，她严谨细致、一丝不苟的作风一直激励着我；她循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。在我今后的学习和工作中，李娜老师的这种严禁的教学态度都将深深影响着我。回顾三年的大学生活，我们要感谢的人实在太多了。感谢父母为我们提供了无忧的衣食；感谢老师无私的为我们提供知识；感谢学长学姐为我们分享他们的经验；感谢同窗为我们带来欢乐；感谢舍友给我们的帮助和鼓励。三年弹指一挥，在这三年里我们有成功、有失败亦有遗憾，但这一切都随着毕业的到来而烟消云散。但在我们将来的人生路上，我们会因为有这三年的认真生活而感动常在。参考文献1 张还.可编程控制器原理及过程控制，北京：中国电力出版社，2008-102 岳大为.变频器应用技术，北京：化学工业出版社，2009-63 周美兰.PLC电气控制与组态设计，北京：科学工业出版社，2006-14 周志敏.变频器调速系统，北京：电子工业出版社，2008-55 陈洁.案例解说PLC，触摸屏及变频器综合应用，北京：中国电力出版社，2007-46 姚屏.电气与PLC控制技术，北京：化学工业出版社，2008-37 何衍庆.常用PLC应用手册，北京：电子工业出版社，2008-38 刘敬修. PLC应用系统设计，福建：福建科学技术出版社2007-129 陈苏波. 三菱PLC快速入门与实例提高，北京：人民邮电出版社2008-4