继电接触式变频恒压供水操纵系统设计毕业设计

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1、继电接触式变频恒压供水操纵系统设计摘要供水工程往往成为高层建筑或工矿企业和小型企业中最重要的基础设施之一。任何时候都能提供足够的水量、平稳的水压、合格的水质是对给水系统提出的大体要求。本系统研究了变频调速技术在民用建筑供水系统中的应用，采纳继电接触式操纵系统和变频器作为主控单元，配合接触器，PID调剂器，压力传感器，干簧管等组成了变频供水的智能操纵系统。其中为了节约本钱采纳继电接触式对系统进行逻辑操纵，变频器进行压力调剂，压力传感器时刻跟踪水泵出口压力和给定压力值的误差转变，经PID调剂器内部运算送入变频器，由操纵电路操纵3台电机的起停和工频与变频的切换，实现闭环自动调剂恒压变频供水，在维持恒

2、压的前提下达到操纵流量的目的。充分发挥了变频调速的优势，具有高效节能，自动操纵,性能稳固的优势。关键词：继电器，接触器，变频调速，恒压供水ABSTRACTThewatersupplyprojectoftenbecomesoneofmostimportantinfrastructuresinthehigh-riseconstiuctionortheIndustrialandminingestablishmentandtheSmallbusinesses.Providingtheenoughwatervolumeatanytime,thesteadyhydraulicpressure,thequa

3、lifiedwaterqualityistheessentialrequirementswhichproposedtotheaqueoussystem.Thissystemhasstudiedthefrequencyconversionvelocitymodulationtechnologyinthecivilconstructionwatersupplysystemsapplication,usingrelayandcontractorcontrolsystemandthefrequencychanger,coordinatesthecontactdevice,thePIDregulator

4、,thepressuretransmitter,reedpipesandsoontoconstitutethefrequencyconversionwatersupplyintelligentcontrolsystem.AndtosavethecostJtusesrelayandcontractortofinishthelogicalcontrol,thefrequencychangertofinishthepressurecontrol,thepressuretransmittertimetrackwaterpumpoutletpressureandassignsthevalueofpres

5、surethedeviationchange,sendsinthefrequencychangerafterthePIDregulatorinternalarithmetic,controls3electricalmachinerybythecontrolcircuittostopaswellasthepowerfrequencyandthefrequencyconversioncut,realizestheclosedloopautomaticcontrolconstantpressurefrequencyconversionwatersupply,maintainstheconstantp

6、ressurethepremiseissuesthecontrolcurrentcapacitythesystemhasfullydisplayedtheadvantageofVaviablefrequencyControl,hastheexcellenceofenergyconservation,automaticcontrolstablepropertymerit.KEYWORDS:Relay,Contacor,VaviabIefrequencyControIrConstantpressurewatersupply目录前言错误!未定义书签。供水技术应用错误!未定义书签。变频恒压供水系统的进

7、展错误!未定义书签。本课题所需工作错误!未定义书签。第一章系统组成及可行性分析错误!未定义书签。变频调速的大体原理错误!未定义书签。变频恒压调速在供水系统中的应用错误!未定义书签。系统工艺流程错误!未定义书签。操纵要求及技术指标错误!未定义书签。可行性分析，节电分析错误!未定义书签。第二章系统设计错误!未定义书签。主电路设计错误!未定义书签。变频器的工作原理错误!未定义书签。变频器的进展错误!未定义书签。电机运行的操纵错误!未定义书签。工频变频切换与变频器工作的时序的关系错误!未定义书签。PID调剂器的应用和原理错误!未定义书签。确信操纵方案错误!未定义书签。手动运行错误!未定义书签。自动运行

8、错误!未定义书签。爱惜和报警系统错误!未定义书签。仪表显示错误!未定义书签。操纵电路图错误!未定义书签。第三章设备选型错误!未定义书签。变频器选型错误!未定义书签。水泵电机的选择错误!未定义书签。接触器错误!未定义书签。继电器错误!未定义书签。,1热继电器错误!未定义书签。时刻继电器错误!未定义书签。中间继电器错误!未定义书签。低压断路器错误!未定义书签。压力变送器错误!未定义书签。调剂器错误!未定义书签。干簧管错误!未定义书签。频率显示仪表错误!未定义书签。按钮，全能开关错误!未定义书签。指示灯错误!未定义书签。警铃错误!未定义书签。固定线槽的选用错误!未定义书签。接线端子排的选用错误!未定

9、义书签。第四章操纵柜设计错误!未定义书签。相关布置规定错误!未定义书签。设计预备工作错误!未定义书签。操纵柜布局和器件配置错误!未定义书签。操纵柜内部布置错误!未定义书签。面板布置错误!未定义书签。第五章结论错误!未定义书签。系统总结错误!未定义书签。系统特点错误!未定义书签。终止语错误!未定义书签。致谢错误!未定义书签。参考文献错误!未定义书签。附录A错误!未定义书签。附录B错误!未定义书签。一刖百1供水技术应用：传统的恒压供水方式是采纳水塔、高位水箱、气压罐等设施实现的。可是他们有不可幸免的缺点。恒压供水是指在供水网顶用水量发生转变时，出口压力维持不变的供水方式。供水网系出口压力值是依照用

10、户需求确信的。水箱/水塔供水系统用水山水箱/水塔直接供给，即为重力供水。供水压力比较稳固，且有贮水。但它是111位置高度所形成的压力来进行供水，为此需要建造水塔或将水箱置于建筑屋顶的最高度。在大型建筑中即便如此，还常常不能知足最不利供水点的供水要求，同时由于其存水量较大，在屋顶形成专门大的负重，增加了结构的繁重和占用楼层的建筑面积，也妨碍美观。另外，屋顶水箱必需高出层面几米，建筑立面较难处置，而且投资周期长。气压供水系统气压给水系统不在屋顶上设置水箱，也不用单独建筑水塔，仅地下室或某些空余的地方设置水泵机组和气罐设备，采纳压力给水来知足供水要求。气压供水系统是以气压罐代替水塔或高位水箱，利用密

11、闭压力水罐内空气的压力将罐水压送到管网中去，其优势是灵活性大、建设快、少受污染、不妨碍美观，有利于抗震、排除管道中的水锤与噪声；缺点是需用金属制造，其体积和投资大，压力转变大，运行效率低，还需利用张力膜或设置空气紧缩机充气,因此消耗动力较多，保护费用高。变频恒压供水系统随着变频调速技术的日趋成熟和普遍应用，该技术得以在供水行业普及。变频调速恒压供水系统是依照用水量的多少，自动调整系统参数，最终实现向用户恒压供水，该系统具有以下优势：节约用水，供水的系统，常常由于夜间用水少，管道内的压力往往比白天高，水压越高,管件越容易损坏，造成跑、冒、滴、漏，多次发生夜间崩管事故。采纳变频器进行变频恒压供水，

12、管道维持恒压，可杜绝崩管现象，减少跑、冒、滴、漏，从而节约用水。供水量无级调剂恒压供水，可维持系统水压恒定，可不能显现水压太高的现象，管道的压力一直可维持在合理的范围内，管接件所经受的压力减小，延长了改换周期，减少了维修的投入，而且幸免了管道崩裂事故。关于电机和水泵来讲，由于起动进程平缓，可运行在最正确工作状态,再也不产生“憋泵”现象，运行损耗小，发烧大为降低，从而延长了利用寿命。自动操纵无人值守：无级调速、噪声小、压力稳固、稳压精度极高。工作稳固，水泵电机由变频器软起动无冲击电流，有利于延长电机和水泵的寿命，也幸免了水锤。完善的爱惜功能（过流、过压、过热、电机相间和对地短路等），多种报警输出

13、。手动工须运行操纵，能够保证设备的平安持续运行。2变频恒压供水系统的进展变频调速技术在各个领域取得了普遍的应用。变频调速技术在各个领域取得了普遍的应用。变频调速恒压供水设备以其节能、平安、高品质的供水质量等优势，使我国供水行业的技术装备水平从90年代初开始经历了一次飞跃。恒压供水调速系统实现水泵电机无级调速,依据用水量的转变自动调剂系统的运行参数，维持水压恒定以知足用水要求，是现今最先进、合理的节能型供水系统。随着电力电子技术的飞速进展，变频器的功能也愈来愈强。充分利用变频器内置的各类功能，对合理设计变频调速恒压供水设备，降低，保证产品质量等方面有着超级重要的意义，在短短的几年内，调速恒压供水

14、系统从初期的单泵调速恒压系统慢慢为多泵系统所代替。国内外很多生产厂家最近几年来纷纷推出了一系列新型产品，如华为的TD2100；施耐德公司的Altivar58泵切换卡；SANKEN的SAMCO-I系列；ABB公司的ACS600.ACS400系列产品；富士公司的G11S/P11S系列产品；等等。这些产品将PID调剂器和简易可编程操纵器的功能都综合进变频器内，形成了带有各类应用宏的新型变频器。恒压供水调速系统的系统的稳固性、靠得住性、自动化程度，节能等方面这些优越性，引发国内几乎所有供水设备厂家的高度重视，并非断投入开发、生产这一高新技术产品。目前该产品正向着高靠得住性、全数字化微机操纵，多品种系列

15、化的方向进展。追求高度智能化，系列标准化是以后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计划要求的必然趋势。3本课题所需工作：本设计确实是一针对一个建筑物的供水系统，采纳变频器、PID调剂器、单片机、继电器等器件的有机结合，组成操纵系统，调剂水泵的输出流量，实现恒压供水。组成一闭环操纵系统，对水泵出口压力进行操纵，维持水压恒定。当用水量发生转变时，可调剂水泵速度,或启动第二台水泵，保证水压恒定。此操纵系统具有生活、生产一体化的优势，高效节能。本着节约本钱的考虑采纳继电接触式操纵系统，III继电器，接触器等器件组成操纵回路包括自动、手动运行，多种爱惜、显示等。压力采集部分压力传感罂

16、恒压供求系t一变频器电气控制部分PID调节器维电器更（控制柜）水位报警部分干簧管第一章系统组成及可行性分析变频调速的大体原理三相异步电动机电动势的有效值为片=4.4缄叫泅电”，上式中，kwl为定子绕组系数，f为定子电流频率，州为定子每相绕组匝数，,“为每极最大主磁通。由上式可见，要使，”维持不变，就必需使用与f比值维持不变，即g/f二const,可是鸟的大小无法从外部电路中进行测量，从电机理论中咱们明白，在忽略定子绕组的绕组压降时，电动势片与定子相电压相等，B|J：Ui,从而得出UJf=const。频率的下降会致使磁通的增加，造成磁路饱和，励磁电流增加，功率因数下降，铁心和线圈过热。假设频率上

17、升，那么磁通降低，电磁转矩减小，电动机的过载能力下降。显然这些都是不许诺的为此，要在降频的同时还要降压。这就要求频率与电压和谐操纵，也确实是说调速装置输出的电压和频率的比值应维持不变，因此这种变频器被称为VVVF。传统的笼型异步电动机调速方式有变频调速、调压调速、电磁转差聚散器调速、液力耦合调速。变频调速以体积小、重量轻、调速范围宽、通用性强、爱惜完善、靠得住性高，操作方便等优势后来者居上，成为交流电动机调速技术的主流，在国民经济各个部门和人民生活中都取得了普遍应用，经济效益和社会效益都超级显著。变频恒压调速在供水系统中的应用自从变频调速技术成熟进展以来在供水系统中也取得了专门好的应用，恒压供

18、水调速系统实现水泵电机无级调速，依据用水量的转变自动调剂系统的运行参数，维持水压恒定以知足用水要求，是现今最先进、合理的节能型供水系统。变频调速恒压供水设备的要紧应用于以下场合高层建筑，城乡居民小区，企事业等生活用水。各类工业需要恒压操纵的用水，冷却水循环，热力网水循环，锅炉补水等。(3)中央空调系统。自来水厂增压系统。农田浇灌，污水处置，人造喷泉。各类流体恒压操纵系统。系统工艺流程采纳三台水泵供水，压力操纵点设在水泵出口处，按此压力设定值变频调剂水泵工况是经常使用方式，这种方式的操纵点在给水设备间里，治理保护都比较方便。而恒压供水的要紧目标是维持管网水压的恒定，水泵电机的转速要跟从用水量的转

19、变而转变的，那么这确实是要用变频器为水泵电机供电。在此那个地址有两种配置方案，一种是为每一台水泵电机配一台相应的变频器，从解决问题方案那个比较简单和方便，电机与变频器间不须切换，可是从经费的角度来看的话如此比较昂贵。另一种方案那么是数台电机配一台变频器，变频器与电机间能够切换的，供水运行时，一台水泵变频运行，其余的水泵工频运行，以知足不同的水量需求。如下图为恒压供水组成示用意图中压力传感器用于检测管网中的水压，常装设在泵站的出水口，变频恒压供水系统压力传感器，把水压转换成420mA的模拟信号，通过PID调剂器送入变频器，来改变电动水泵转速。当用户用水量增大，管网压力低于设定压力时，变频调速的输

20、出频率将增大，水泵转速提高，供水量加大，当达到设定压力时，电动水泵的转速不在转变，使管网压力恒定在设定压力上；反之亦然。操纵要求及技术指标三台水泵供水，压力操纵点设在水泵出口处，用变频器、调剂器、继电器、接触器等组成闭环调剂系统，以保正水泵出口压力恒定。水泵的切换方式为：三台水泵作变频运行。当第一级变频泵达到工频运行时，第二台备用泵变频启动。当第二台变频泵再次达到工频运行时，第三台备用泵变频启动。停泵时依次停第一、二台泵。参数要求为：1、用水量：正常供水量20立方米/小时，最大供水量55立方米/小时，扬程68米。二、用三台水泵供水。3、操纵压力为，操纵范围土，同时设定压力可调。4、设定自动、手

21、动。五、各类所需爱惜。六、面板上有压力、频率、电压等显示。可行性分析，节电分析在城市配水管网的压力常常或周期性的室内所需要的供水压力，室内用水量较大且不均匀时，供水不足或多余的情形时有发生。这种不平稳集中反映在压力上：用水多而供水少，压力低。用水少而供水多，那么压力大。假设能维持供水的压力恒定，可使供水和用水之间维持平稳，从而提高供水的质量。为了达到这一目的幸免传统的供水方法的缺点和不足可采纳采纳变频恒压供水系统。依照理论分析，当电源电压一按时，电机消耗的功率与其转速的立方成正比，即Nl/N2=（m/2）3其中N1和N2是电机消耗的功率，nl和n2是相应于N1和N2的转速。当水泵的扬程一按时，

22、其出水量与转速成正比，即：Q/Q2=n/n2其中，Q1和Q2表示相应于nl和n2的水泵的出水量。因此在维持水泵压力恒定的条件下，通过调整水泵机组的转速从而调整水泵的出水量，就能够够大大节约电机所消耗的功率而达到节能的目的。我国国家科委和国家经贸委中国节能技术政策大纲中把泵和风机调速技术列为国家九五打算重点推广节能技术项目。应当指出，变频恒压供水节能成效要紧取决于用水流量转变情形及水泵合理选配，使变频恒压供水具有优良节能成效，变频恒压供水宜采纳多泵并联供水模式。山多泵并联恒压变频供水理论可知多泵并联恒压供水，其中一台泵是变频泵，其余满是工频泵，多泵并联变频恒压变量供水工作模式一般是如此：当用水流

23、量小于一台泵工频恒压条件下流量，由一台变频泵调速恒压供水；当用水流量增大,变频泵转速自动上升；当变频泵转速上升到工频转速，为用水流量进一步增大，山变频供水操纵器操纵，自动启动一台工频泵投入，该工频泵提供流量是恒定（工频转速恒压下流量），其余各并联工频泵按相同原理投入。一样的说，变频调速恒压供水方式用于生活供水，节电效率很高，可达50%,用于工业供水那么在30%40%之间。例一个居民小区的供水水泵功率为15kw,天天维持水压和小流量供水的时刻约占全天的2/3,那个时段消耗的电能约120kw-h,若是采取专门的节能方法，最少节约100kwh的电能，一年下来确实是36000kwh,按每Ikwh电能元

24、计算,每一年可节约万元。靠得住性、利用寿命、整体造价是用户关切的问题，也是生产厂家关注的问题。恒压供水操纵器、变频器的质量好坏决定了设备的靠得住性和利用寿命。我公司要紧采纳国际知名品牌变频器和单片运算机为产品配套，生产中严格依照IS09001:2000标准进行查验，整套设备要紧部件利用寿命一样在10年以上关于郊区或农村用水量转变大的用户，变频调速恒压供水方式加倍优越。综上所述，此方案具有可行性。第二章系统设计主电路设计如下图为电控系统的主电路图。三台电机别离为Ml,M2,M3。接触器KM1,KM3,KM5别离操纵电机Ml,M2,M3的工频运行;接触器KM2,KM4,KM6别离操纵电机MLM2,

25、M3的变频运行;FR1,FR2,FR3别离为三台水泵电机的过载爱惜的热继电器；QF1,QF2,QF3,QF4别离为三台水泵电机和变频器的低压断路器。QF为总断路器。主电路图VYW变频恒压供水主电路原理图2.1.1 变频器的工作原理实现变频调速的装置称为变频器。变频器一样由整流器、滤波器、驱动电路、爱惜电路和操纵器(MCUDSP)等部份组成。整流部份，如下图DID2D3D4D5D6,这六个二极管把三相整流成直流电，小功率变频器一样直接利用整流二极管整流，某些品牌如西门子，ABB等欧洲品牌的变频器，55KW或以上变频器那么采纳半控或全控三相桥式整流；直流部份，由ClC2RIR2组成直流环节，要紧作

26、用是滤波，使电压维持稳固，和承担整流与逆变部份能量转换；逆变部份，有VR1VR2VR3VR4VR5VR6组成逆变电路，这六个逆变开关管有规律的关断与导通，把直流电变成频率与电压可调的交流电。第一将单相或三相交流电源通过整流器并经电容滤波后，形成幅值大体固定的直流电压加在逆变器上，利用逆变器功率元件的通断操纵，使逆变器输出端取得必然形状的矩形脉冲波形。在那个地址，通过改变矩形脉冲的宽度操纵其电压幅值；通过改变调制周期操纵其输出频率，从而在逆变器上同时进行输出电压和频率的操纵，而知足变频调速对U/f和谐操纵的要求。2.1.2 变频器的进展变频器的进展今的变频器有突显的数值化，智能化特点。随着运算机

27、技术的飞速进展，人们对数字化信息的依托愈来愈强。为了使交流调速系统与信息系统紧密结合，同时也为了提高交流调速系统自身的性能，必需使交流调速系统采纳全数字化操纵模式。单片机已经在交流调速系统中取得了普遍地应用。例如由Intel公司1983年开发生产的MCS-96系列是目前性能较高的单片机系列之一，适用于高速、高精度的工业操纵。其高级型：8X196KB、8X196KC.8X196MC等在通用开环交流调速系统中的应用较多。而且由于交流电机操纵理论不断进展，操纵策略和操纵算法也日趋进展深化。扩展卡尔曼滤波、FFT、状态观测器、自适应操纵、人工神经网络等等先进理论均普遍应用到了各类交流电机的矢量操纵或直

28、接转矩操纵当中。DSP芯片被普遍的应用。如TI公司的MCS320F240等DSP芯片，以其较高的性能价钱比成了全数字化交流调速系统的首选。最近TI公司推出的MCS320F240X系列产品更将价钱降低到了单片机的水平。在交流调速的全数字化的进程当中，各类总线网络也扮演了相当重要的角色。STD总线、工业PC总线、现场总线和CAN总线等在交流调速系统的自动化应用领域起到了重要的作用。2.1.3 电机运行的操纵三台电机别离为Ml,M2,M3o接触器KM1,KM3,KM5别离操纵电机Ml,M2,M3的工频运行;接触器KM2,KM4,KM6别离操纵电机Ml,M2,M3的变频运行。每一台电机设低压断路器和热

29、继电器作为爱惜。手动状态下每一个电机设置一启动按钮，一停机按钮自由操纵电动机的起停，每一分电机工频变频之间有互锁。在自动状态下电机之间工频变频之间的切换由压力信号来操纵。当频率达到上线，压力达到下限时用压力信号来操纵变频转工频，同时启动下一台泵的变频，在压力达到上限时，操纵停机，假设三台泵都已启动那么先停Ml的工频，若是用水量仍是较小，压力再次达到上限时停M2的工频，只留下M3变频运行。假设只有Ml,M2运行，那么先停Ml,留M2变频运行。当下次有压力下限信号来的时候M3变频转工频，Ml工频再次启动，然后再次运行如前。假设是M3工频，Ml工频，M2变频的状态，停机的时候是先停3号泵，再停1号泵

30、，留2号泵变频运行。同理假设M2,M3工频，Ml变频,那么先停2号泵，再停3号泵。如此往复循环起泵停泵。2.1.4 工频变频切换与变频器工作的时序的关系为了幸免变频器在没有负载时仍然有输出，在变频和工频的切换进程中，变频器能够在适合的时候关闭，所用变频器有一个端子由继电器的常开触点操纵，比如从一号机的变频传工频再切换二号机的变频时，要求先断开接触器常闭触点，关闭变频器输出，然后通过KM1断开一号电机的变频，接通KM2启动工频，再接通二号机的变频，最后才闭合变频器上的常闭触点再次启动变频器，实现了无扰切换。2.1.5 PID调剂器的应用和原理（1）调剂器的原理调剂器是一种电子装置，它具有设定水管

31、水压的给定值、同意传感器送来得管网水压的实测值、依照给定值与实测值的综合依必然的调接规律发出的系统调接信号等功能。调剂器的输出信号一样是模拟信号，4-20mA转变的电流信号或OTOV间转变的电压信号。信号的量值与前边的提到的差值成正比例，用于驱动执行器设备工作。在变频器恒压供水系统中，执行设备确实是变频器。在工程实际中，应用最为普遍的调剂器操纵规律为比例、积分、微分操纵，简称PID操纵，乂称PID调剂。PID操纵器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳固性好、工作靠得住、调整方便而成为工业操纵的要紧技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全把握，或得不到精准的数学模型时.，操纵理论的其它技

32、术难以采历时，系统操纵器的结构和参数必需依托体会和现场调试来确信，这时应用PID操纵技术最为方便。即当咱们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手腕来取得系统参数时，最适合用PID操纵技术。PID操纵，实际中也有PI和PD操纵。PID操纵器确实是依照系统的误差，利用比例、积分、微分计算出操纵量进行操纵的。（2） PID的操纵规律比例（P）操纵：比例操纵是一种最简单的操纵方式。其操纵器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例操纵时系统输出存在稳态误差（Steady-stateerror）,积分（I）操纵：在积分操纵中，操纵器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动操纵系统，

33、若是在进入稳态后存在稳态误差，那么称那个操纵系统是有稳态误差的或简称有差系统（SystemwithSteady-stateError）o为了排除稳态误差，在操纵器中必需引入“积分项”。积分项对误差取决于时刻的积分，随着时刻的增加，积分项会增大。如此，即便误差很小，积分项也会随着时刻的增加而加大，它推动操纵器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分（PI）操纵器，能够使系统在进入稳态后无稳态误差。微分（D）操纵：在微分操纵中，操纵器的输出与输入误差信号的微分（即误差的转变率）成正比关系。自动操纵系统在克服误差的调剂进程中可能会显现振荡乃至失稳。其缘故是由于存在有较大惯性组件（

34、环节）或有滞后（delay）组件，具有抑制误差的作用，其转变老是掉队于误差的转变。解决的方法是使抑制误差的作用的转变“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这确实是说，在操纵器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差转变的趋势，如此，具有比例+微分的操纵器，就能够够提早使抑制误差的操纵作用等于零，乃至为负值，从而幸免了被控量的严峻超调。因此对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分（PD）操纵器能改善系统在调剂进程中的动态特性。（3） PID算法的数学模型PID操纵的原理基于下面的算式：,小十Jdii*十十昭弓曲3Q

35、其中：M（t）:PID回路的输出,是时刻的函数;PID回路的增益；e:PID回路的偏差（给定值与过程变量之差）；此n：a：PID回路输出的初始值。为了能让数字计算机处理这个控制算式，连续算式必须离散化为周期采样偏差算式，才能用来计算输出值，数字计算机处理的算式如下：忆=+芭寺地的夜一其中：Mn:在第n采样时刻PID回路输出的计算值;Kc:PID回路增益；ea：在第n采样时刻的误差值；en-x：在第n-1采样时刻的误差值（误差前项）；及：积分项的比例常数；“会.：PID回路输出的初值；KD:微分项的比例常数。由于计算机从第一次采样开始，每一个偏差采样值必须计算一次输出值，因此只需要保存偏差前值和

36、积分项前值。利用运算机处置的重复性能够化简以上算式为：其中：扎：在第n采样时刻PID回路输出的计算值；PID回路增益；ea：在第n采样时刻的误差值；eg：在第n-1采样时刻的误差值（误差前项）；K：积分项的比例常数；扎：积分项前值；及：微分项的比例常数。（2）PID算法改进CPU实际使用以上简化算式的改进形式计算PID输出，这个改进型算式为：此二MPjML+MDn其中：Mn:第n采样时刻的计算值；您3网叫）：第口采样时刻的比例项值；的L-啊+度:第n采样时刻的积分项值；g5你牝-啊.第n采样时刻的微分项值；Kc:增益；SPn:第n采样时刻的给定值;PR:第n采样时刻的进程变量值；PVa-x：第

37、nT采样时刻的进程变量值；L:采样时刻距离；Td：微分时刻；T：:积分时刻；风：第n-1采样时刻的积分项（积分项前值）o依照反馈原理：要想维持一个物理量不变或大体不变，就应该引那个物理量与恒值比较,形成闭环系统。咱们要想维持水压的恒定，因此就必需引入水压反馈值与给定值比较，从而形成闭环系统（4）PID操纵的优势原理简单，利用方便适应性强，能够普遍应用于化工，热工，冶金，炼油和造纸，建材等各类生产部门，即便目前最新式的进程操纵运算机，其大体的操纵功能也仍然是PID操纵鲁棒性强，即其操纵品质对被控对象特性的转变不大灵敏。确信操纵方案用变频器、调剂器、继电器、接触器等组成闭环调剂系统，以保正水泵出口

38、压力恒定,原理如下图事前给定一个压力值HO,H0按用户的水压要求来设定，压力值可调，水泵启动后，压力传感器测量水泵出口处的压力值H,由于用水量大供水相对不足时压力会小，通过比较器,因此当H低于H0时，操纵器向变频器发送提高水泵转速的操纵信号。反之，因为用水量小,供水相对多余时压力大，若是H大于H0时，操纵器那么发送降低水泵转速的操纵信号。电动机n=60(1-s)f/p,电动机的转速和频率成正比，变频调速器那么一次调剂水泵工作电源的频率，转变水泵的转速，从而达到了以给定压力值为参数的闭环恒压供水系统。变频器采纳VWF,即变压变频调速系统，因为在调剂f时，为了维持调速时电机最大转矩不变，需维持电机

39、的磁通量恒定。如此就要求定子供电电压也要相应的调剂。变频供水模式通常叫做恒压变量循环状启动并先开先停工作模式。这种供水模式中，当供水流量少于变频恒压工频下流量时，由变频泵自动调速供水，当用水流量增大，变频泵转速升高。当变频泵转速升高到工频转速，由变频供水操纵器操纵把该台水泵切换到由工频电网直接供电(不变频器供电)。变频器那么另外启动一台并联泵投入工作。随用水流量增大，其余各并联泵均按上述相同方式投入。为延长水泵电机利用寿命，所有水泵依次循环起动运行。操纵系统分手动、自动两档。2.2.1手动运行但台泵各设一手动和停机按钮，按下启动按钮接通水泵工频，有接触器长开按钮自锁。停机时按停机泵，各台泵之间

40、没有互锁，由值班人员自由操纵起停2.2.2自动运行压力信号与频率信号的关系设置一个总开关，按下后先启动一号泵变频，因为只有先达到频率上限才有可能达到压力下限，假设达到压力下限频率上限确信就已经知足了，频率上限是压力下限的必要条件，因此由压力下限信号操纵泵启动即可。同理频率抵达下限时才有肯能达到压力上限，因此用压力上限信号操纵停泵。启动一号泵变频启动后，KM1得电，它的常开触点闭合，在信号回路中为接通KA1做好预备工作，同时接通KA15,KA15的常开闭合，为压力信号回路的动作做好预备，当压力下限信号来临的时候，为避免是不稳固的信号产生的抖动，加时刻继电器KTO延时s,假设在这5s内压力下限信号

41、消失，时刻继电器失电那么无法继续延时，触点也可不能动作，假设压力下限信号维持5s以上，那么时刻继电器KTO的常开闭合，接通KA9,KA9得电，那么KA1的线圈可得电，后串在Ml变频回路的KA1的常闭断开，切断Ml的变频，为避免当变频尚未切断工频就运行，这会致使变频器的输入和输出被串联，因此延时2s再接通Ml的工频，因此在KA1常开闭合时接通KT1,它的常开是串在Ml的工频回路中的，延时2s后，接通KM2,工频开始运行，KM2得电，它的常闭闭断开，和KM1形成互锁，4个常开闭合，第一个形成自锁；第二个使得KM3得电，接通M2的变频，M2开始变频运行；第三个接通KA16,KA16的常开闭合为压力上

42、限回路做好预备；第四个在信号回路中为接通KA4做好预备。若是供水量再次增大，一台工频，一台变频仍然无法知足要求。这时KM1不带电，KM3带电，KM3的常闭为接通KA15和KA2做好了预备，压力下限信号再次来到，经5s的延时再次接通KA9,KA9常开闭合，KA2的线圈得电，KA2的常闭断开，也就使KM3失电，断开了M2的变频运行。同理KA2常开闭合接通KT2延时2s后接通KM4,M2开始工频运行，KM4得电，KW1的4个常开闭合，同KM2一样，第一个形成自锁；第二个使得KM5得电，接通M3的变频,Ml开始变频运行；第三个接通KA16,KA16的常开闭合为压力上限回路做好预备；第四个在信号回路中为

43、接通KA5做好预备。此刻达到了最大供水状态，Ml,M2工频运行，M3变频。若是停机事后，只有M3在变频运行，供水量再次增大的时候，M3转工频，启动Ml的变频，具体进程如前所述。停机假设供水量需求降低，管网压力上升，频率下降，抵达了压力上限，需要停泵处置。此刻的状态，KA16,KM2,KM4,KM5得电，KA16的常开闭合，为压力上限回路接通做好了预备，KM2的常开为KA4接通做好了预备，同时KM2的常闭断开了KA5的回路，如此只有当KM2失电的时候，KA5才会接通，而KA4常闭是串在KM2回路上的,KA5的常闭串在KM4回路上，就实现了先停Ml,后停M2,Ml没有停的情形下M2不能停机。当压力

44、下限到来的时候，为避免是不稳固的信号产生的抖动，加时刻继电器KT4延时5S,假设在这5s内压力下限信号消失，时刻继电器失电那么无法继续延时，触点也可不能动作,假设压力下限信号维持5s以上，那么时刻继电器KT4的常开闭合，接通KA10,KA10得电，KA10常开闭合，接通KA4,KA4得电它的常闭断开，KM2回路被断开，KM2失电，失电后KM2常闭从头闭合，为接通KA5做好预备，若是停一台泵不够，压力上限信号再次到来，同理，接通KA10,再接通KA5,KA5得电它的常闭断开，使得KM4失电，断开M2的工频。现在只剩M3一台泵变频运行。也有可能压力上限来的时候并无达到最大的供水状态，比如Ml工频，

45、M2变频，KM2为接通KA4做好预备，那么停泵时只会接通KA4,断开KM2,KM3照样继续运行。而只有一台泵变频运行的时候，不太可能达到压力上限。综述系统采纳了时刻继电器，为保证工作进程的平安和完善，采纳不同的中间继电器，别离操纵不同水泵启动和停机，知足了各类工况。采纳循环起停方式。如图2.2.3 爱惜和报警系统主电路三相总供电电路上设置一总空开，每一台电机设一空开。过载爱惜，为了避免电动机因长期过载运行而使电动机绕组的温升超过许诺值而损坏，需用热继电器采纳酷爱惜。当某一个热继电器得电后常闭断开该热继电器接的上的操纵电路，常开闭合接通警铃报警，同时和3台电机对应的故障指示红灯光。水位达到下限时

46、，亮水位下限指示红灯并自动停所有泵，警铃响。故障报警时，有操作人员按复位按钮停掉报警铃声，打手动档，用非故障泵继续进行供水，并对故障泵进行维修。操纵电路：操纵电路接通后有电源指示灯。每一台泵有运行指示灯，变频运行为绿色，工频运行为黄色。操纵电路设一两级空开，一方面爱惜操纵电路，一方面能够在检修或故障时把它与主电路断开，较之用熔断器有它的优势。变频器：变频器出故障的时候，在变频器报警输出口接报警指示灯，将变频器报警的常开触点接到操纵电路里去，假设显现故障会接通继电器KA7,会操纵正在运行的电动机停机。2.2.4 仪表显示变频器上外接数字显示仪表能够显示频率值压力值在调剂器上能够显示，可显示给定值

47、和当前值。2.2.5操纵电路图QF5HLSTPyT9KAT1L处y幺IK47uH.YXQxKA17KA1+n_K川1U12KA13HAKA7SBfwKA0rKAB一.uFK1KA11n理R3J?KA13,n.入，Hn31.KAI5KM3KM5YXKA15KTOKTOKA15tMKA9rKA9UKA1KT1KA2Kf2rtKA3UKTJJiKA9KM1KAIA3IKA16KM6YSKA16KT4nKT4_力KA15KA1Of-iKMOLJKA1DKM6KA4_nKA4*7LJKA1CXKM4-jKA5nK/5LIKA10KM6IXLJAKA6一_rF空_17-1J-相关操纵功能实现自动平稳切换,

48、恒压操纵主水管网压力传感器的压力信号4201nA送给数字PID操纵器，操纵器依照压力设定值与实际检测值进行PID运算，并给出信号直接操纵变频器的转速以使管网的压力稳固。由于采纳继电接触式操纵的压力自动操纵，能够实现无人远程操作由于系统采纳闭环恒压操纵，电机在知足主水很容易网的压力的前提下，节能成效显著；通过采纳变频器操纵，可在不同季节、节假日、日夜及上下班等全面调控水量第三章设备选型变频器选型变频器选择水泵风机专用变频器，本设计本着经济的原那么选择，选择国产深圳易能电气的EDS2000系列变频器，它具有优质的软硬件平台，方便快捷的操作模式，完善的辅助操纵功能，壮大的操纵功能。电机功率为11KW

49、,电源供电为三相380V,水泵专用变频器，故查产品手册选择变频器EDS2000-4T0110P/B,此变频器具有外接频率表显示端口DO,能够用接触器来操纵变频器的起停，用PWD正转/停止端话柄现。水泵电机的选择供水系统的水泵用离心泵比较适合，ISW型0卧式清水离心泵，供输送清水及物理化学性质类似于清水的其它液体之用，适用于工业和城市给排水、高层建筑增压送水、园林喷灌、消防增压、远距离输送、暖通制冷循环、浴室等冷暖水循环增压。因此在那个地址选择上海沪工的卧式离心泵。以最大用水工况选择水泵功率。要求的最大流量是55立方米/小时，扬程68米所需功率计算公式，P=pshv/t,其中P为水的密度，g为重

50、力加速度，h为扬程，t用来换算单位，1小时二3600秒。1,0*103*9,8*68*55，八P=10.2R，3600一共有三台水泵，用总需功率平均下来能够使变频器的容量变小，可连番工作。=Wl*=3.4hu,三台泵选择一样的容量但要考虑效率，水泵电机的效率一样在50%左右,还有扬程至少要达到68米，流量要达到平均水平20立方米/小时，最后查产品手册选择得出上沪电机ISW50250(1,流量达23.4立方米/小时，扬程70米，效率50%,电机功率llkw,重量为170kgo接触器继续本着节约本钱的原那么，接触器，继电器，断路器等低压操纵器件都选择国产天水二一三电器有限责任公司的产品。水泵的负载

51、属于AC3类的负载，GSC3-09-95AC接触器较适合，它要紧用于交流50HZ,额定工作电压至660V,在AC-3利用类别下额定工作电压为380V时额定工作电流为9-95A的电路中，供远距离接通和分段电路及频繁启动，操纵交流电动机。11(Y)f)电动机的额定功率为llkw,Pv=y/3cos(pUNIe,因此/”rK不E前=19.34，电机的额定电流为19.3A,接触器的额定工作电流要大于电机的额定电流，通过被操纵电机的功率和额定电流确信接触器选择GSC3-2520,GSC3-25本身包括三个主触点，一个常开辅助触点，一个常闭辅助触点，而依照操纵线路图可知KM1KM2KM3的辅助触点需要三个

52、常开，一个常闭，于是需要加装辅助触头组，现选择F3-20dl触头组，它有两个NO。KM2KM4KM63的辅助触点需要5常开,3常闭，因此加装两组辅助触头组,F3-20dl触头组装在侧面和F3-22d触头组装在上方。原件外形和尺寸如下继电器,1热继电器天水的JRS4YR系列热过教继电器适用于交流50Hz/60HZ,额定绝缘电压690V,额定工作电压至660V,电流0.1A-36A的电路中，用作交流电动机的过载和断相爱惜之用。由热元件的额定电流调剂范围选定调剂范围在17-25A之间的JRS4-25322dR,即额定工作电流为25A原件外形和尺寸如下3.4.2 时刻继电器GSTR1-E系列电子式时刻

53、继电器是一种新颖的时刻继电器，它除具有延时精度高，延时范围宽等特点。选择GSTB1-A22E/MK,操纵电压220V，卡轨式安装。KTO和KT4整定通电延不时刻5S,KT1,KT2,KT3整定通电延不时刻2S。3.4.3 中间继电器天水的JZC3-E系列接触器式继电器，适用于交流50HZ,电压至380V或直流电压至220V的操纵电路中，做操纵各类电磁线圈，放大或传输信号之用，继电器一侧可方便地加装辅助锄头组选JZC3-EF3o依照常开常闭触点的数量选择KA1到KA3需要2N0,INC；KA4到KA6需要INO,INC；KA81需要NO：KA11到KA13需要1N0KA15和KA16需要2N0,

54、故都选择JZC3-31E,三常开一常闭。KA9,KA10需要4N0,应选择JZC3-4OEZ。KA17,KA18需要2NO2NC,应选择JZC3-22E。KA14需要4NC,而NC最多只有2个，应选择JZC3-22E并添加辅助触头F3-O2E（2个C）。KA7需要3N0,2NC,应选择JZC3-31E,然后再添加辅助触头F3-02E（2个NC）。低压断路器装置式断路器有一绝缘塑料外壳，内装触点系统，灭弧室及脱扣器等，可手动或电动合闸，有较高的分段能力和动稳固性，有较完善的选择性爱惜功能，普遍用于配电线路中。选用DZ20系列塑料外壳式断路器，适用于交流50HZ或60HZ,额定绝缘电压为660V,

55、额定工作电压380V及以下或直流额定工作电压220V及以下，额定电流至225A的电路中，一样作为配电和爱惜电动机用。在正常情形下，断路器能够别离作为线路的不频繁转换机电动机的不频繁启动之用。其中配电用断路器在配电网络顶用来分派电能和线路及电源设备的过载，短路及欠电压爱惜。爱惜电动机用断路器，在配电网络顶用作鼠龙型电动机的运转中分断及电动机的过载，短路和欠电压爱惜。系统一共用5个断路器，其中3个用于三台电机的爱惜，1个用于总电路的爱惜，关于三分电机，电机的额定电流为19.3A,过载爱惜电流Idz=Kkln（Kk=）,低压断路器的瞬时过电流脱扣器的整定电流Idz=（1012）Ie,因此Idz为21

56、2.3A,选择DZ20255关于总电路的爱惜，选择DZX2/4-800/3。关于操纵电路，选择2级爱惜的断路器，GSB2-C25/2P。级间配合：（下级整定值大于上级整定值的50%飞0%,线路的过载爱惜一样作为下级线途经电流爱惜的后备爱惜）所选断路器高402,宽109,厚142。压力变送器选用昌晖仪表的SWP-T20X经济型压力变送器。采纳国际先进水平的入口陶瓷压阻传感器，配合高精度电子元件经严格的工业进程装配而成。具有优良的技术性能，稳固性高，测量精度高。最后选择SWP-TX20R1FA5E5R陶瓷压阻变送器，测量范围为0,工作电压直流24V,选择的调剂器能够给压力变送器提供工作电源。不用再

57、添加电源。外形尺寸120*60*100mm,由于有PID调剂器供电，压力变送器可不加外加电源。调剂器XSC9系列30段可编程PID操纵器。该操纵器基于我公司产品序列中的XSC5系列智能PID调剂仪，其操作、接线方式与XSC5兼容。关于停机启动具有专门的处置程序。同时还能够依照不同的启动状态，设置不同的启动方式。面板上显示信息丰硕，能够通过面板上的快捷键直接确信程序曲线的运行、暂停和终止。目前:XSC9系列30段可编程序操纵器提供160X80,80X160,96X96,96X48,48X96五种尺寸，具有3点报警，多种输入、输出信号，可选变送、通信、外供电功能。外供电电压有12V和24V,给压力

58、变送器供电。干簧管当水位液位达到下限，若是继续抽水那么地下水箱水枯竭，产正干抽现象，对水泵造成损坏，因此在设定的液位下限处放置一浮子式磁性开关，即干簧管式水位开关。当水位处于不同高度时，浮标和磁环也随水位转变，于是磁环磁场作用于干簧节电而使之动作，从而实现对水位的操纵。适当调整限位环即可改变上下限干簧节点的距离，从而实现了对不同水位的自动操纵。选择FQS-3,一点式，具有一常开节点，所需电源电压交流220V。电压表电压表选用一样通用的电压表即可。安装方式选择装置式安装。频率显示仪表SWP-RP频率转速表，适用于各频率/转速测量与操纵，数字测量显示于模拟显示一体用LED显示，显示各类频率的实时值

59、。特点，支持多网络通信，协议可任意自由设定。交直流供电源，零点/增益设定。输出，报警方式设定。选SWP-RP-C803系列，开孔尺寸为76*152mmo按钮，全能开关选用天水三一二厂的LAY39-22适用于交流50HZ或60HZ,电压至250v,直流电压110v的操纵电路中的主令操纵。其中一个绿色按钮用于自动档启动，三个黄色用于手动档启动，四个红色三个用于手动档停机，一个用于自动档停机。还有两个复位按钮一个是液位下限的复位按钮，一个是停止电铃的复位按钮，两个都用蓝色。直径为22.5mm,最小间距35m全能开关选天水的GSH2转换开关，它要紧用于交流50HZ,额定工作电压400V以下，直流电压2

60、30V以下，供手动不频繁接通，分断，转换交直流负载电路，也能够直接操纵三相异步电动机或作主令电气操纵用。依照额定电流品级25A,选GSH2-25,转换角度，左45度手动档，右45度自动档，代号49,开孔尺寸8.5mm,外形尺寸48*48*45。综上可得选择，GSH2-25/249/1002,Ml,F。25A的额定电流，2档，45度转角，操作图编号为2301,Ml面板，F手柄。指示灯XDY1B/5-1,XDY1B/5-2系列信号灯，是一种新型的光信号指示灯，适用于电压6V,24V的直流或交流50(60)HZ,电压为110V,220V,380V操纵电路。其中绿灯4个，黄灯3个，红灯4个。警铃选安装

61、在面板上的警铃NJll-YAE-lo固定线槽的选用用于固定柜内的布置的各类元器件。选用线槽宽为30毫米，DZ1配套的线槽。接线端子排的选用用于外部进线与操纵柜内部的器件端子的连接，由实际考虑综合评定选：JDX925。第四章操纵柜设计相关布置规定4.1.1设计预备工作变频操纵柜设计安装前，设计者不仅要考虑变频操纵柜的正常工作条件，还要考虑可能发生的故障条件和随之引发的故障、可预见的误用和诸如温度、海拔、污染、湿度、电网电源的过电压和通信线路的过电压等外界阻碍。必然要了解操纵柜的配制、工作方式、工作环境、操纵方式、和客户要求等。具体要求如下：（1）电机具体参数：如电机参数表所示：出厂日期、厂商（国

62、产，入口）、电机的额定电压、额定电流、额定转数、相数、接法等。（2）电机的负载特性类型：如a.恒转矩负教、b.平方转矩负教、c.恒功率负载等。（3）电机启动方式：如a.三角形启动、b.星形启动、c.降压启动、d.软启动。（4）工作环境。如现场的温度、防护品级、电磁辐射品级、防爆品级、配电具体参数。（5）操纵柜安装位置：如壁挂式和落地式，要合理的考虑变频操纵柜到电机的距离。（6）操纵柜拖动电机的数量：如一拖二，一拖三，一拖四等（7）工频与变频切换方式：一样为A-Y启动与变频工作互为备用切换爱惜。（8）操纵柜的外围器件的选用：如传感变送器的选用参数及采样地址，具体选用要求请详见第3章“器件的配置”。（9）操纵柜的操纵方式：如手动/自动、本地/远程、操纵信号的量程、是不是通信组网。（10）操纵柜的隔离：如强电回路与弱电回路的隔离；搜集信号与操纵信号的隔离。（11）工作场合的供电质量：如防雷，浪涌，电磁辐射。4