--------自動化系生產(chǎn)實習(xí)報告目 錄1、實習(xí)目的及內(nèi)容 21.1 測控專業(yè)的實習(xí)目的 22 實習(xí)過程 32．1 公司簡介 32.2 實習(xí)過程安排 43 實習(xí)內(nèi)容 53.1 認(rèn)識產(chǎn)品介紹 53.1.1 全自動變頻供水設(shè)備 53.1.2 選型說明： 63.1.3 安裝工作 73.1.4 安裝順序： 73.2 變頻水泵控制柜 73.2.2 變頻水泵控制柜的作用和原理 93.2.3 安裝和調(diào)試 103.2.4 變頻水泵控制柜的運用 113.2.5 變頻水泵控制柜選型說明 123.3 變頻恒壓供水系統(tǒng) 133.3.1 變頻恒壓供水系統(tǒng)組成和結(jié)構(gòu)示意圖 133.3.2 變頻恒壓供水系統(tǒng)工作及控制原理和電氣原理控制圖 143.3.3 變頻恒壓供水系統(tǒng)變頻器器件選擇 154 實習(xí)總結(jié)體會和知識回顧 194.1 總結(jié)體會 194.2 閉環(huán)控制系統(tǒng)及變頻恒壓控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制原理 191、實習(xí)目的及內(nèi)容1.1 測控專業(yè)的實習(xí)目的生產(chǎn)實習(xí)是工科學(xué)生的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。目前我國各類綜合高等院校及工科類高等院校都無一例外地對此教學(xué)環(huán)節(jié)給予了高度的重視。通過生產(chǎn)實習(xí)這一教學(xué)環(huán)節(jié)，可使學(xué)生在已初步掌握本專業(yè)理論知識的基礎(chǔ)上，認(rèn)識“理論與實踐相結(jié)合”的重要性，并初步掌握了解產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn)的一般步驟及科學(xué)研究與技術(shù)革新的一般方法?？偠灾?，生產(chǎn)實習(xí)是學(xué)生從學(xué)校走向社會的“前夜課程” ，何忽視或輕視這一教學(xué)環(huán)節(jié)的行為，都將使學(xué)生走向社會后的適應(yīng)性降低及適應(yīng)性周期加長。這無論對提高經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)效率還是對發(fā)揮大學(xué)生的個人才智都是極為不利的。因此，提高對這一教學(xué)環(huán)節(jié)重要性的認(rèn)識，加大對這一教學(xué)環(huán)節(jié)的人力及物力投入，加強(qiáng)對這一教學(xué)環(huán)節(jié)的建設(shè)，對保證這一教學(xué)環(huán)節(jié)在任何情況下都能得以正常執(zhí)行，具有極為重要的意義。測控技術(shù)與儀器專業(yè)生產(chǎn)實習(xí)的目的在于，使學(xué)生了解檢測技術(shù)、檢測方法及檢測儀器在生產(chǎn)實際和科學(xué)研究中的應(yīng)用情況；使學(xué)生對過程控制儀表、電磁儀表、智能化儀表、標(biāo)準(zhǔn)計量儀表等有較深刻的了解和認(rèn)識；使學(xué)生對傳感器設(shè)計、微機(jī)原理、儀器保養(yǎng)維修、精密儀器與設(shè)備等方面的知識有更進(jìn)一步的認(rèn)識和掌握。同時，使學(xué)生了解現(xiàn)代企業(yè)的管理原理及方法，樹立成本核算意識，標(biāo)管理意識及質(zhì)量管理意識；使學(xué)生對現(xiàn)代化企業(yè)的運作、生產(chǎn)工藝流程、質(zhì)量保證體系等有較系統(tǒng)的認(rèn)識，同時培育學(xué)生的現(xiàn)場安全生產(chǎn)意識及組織紀(jì)律觀念。在實習(xí)中同學(xué)們常常會有的疑惑，是不知道自己實習(xí)時究竟該了解些什么，不該了解什么。而且有時也會對實習(xí)單位是否和自己專業(yè)對口提出或這或那的問題。這些問題的存在，說到底，還是大家對自己本專業(yè)的知識結(jié)構(gòu)了解不夠。這就需要同學(xué)們在學(xué)好專業(yè)課的同時，要多注意各專業(yè)課的聯(lián)系和知識在實際中的應(yīng)用情況，要求多讀一些專業(yè)相關(guān)的文章。專業(yè)方面的知識主要為：數(shù)據(jù)采集、集散控制系統(tǒng)、自動控制、電機(jī)及電力拖動自動控制系統(tǒng)、計算機(jī)控制、機(jī)床電器控制、PLC 邏輯控制技術(shù)、單片機(jī)的應(yīng)用。作為實習(xí)，也是對學(xué)生能力全方位的培養(yǎng)，所以除了專業(yè)知識外，同學(xué)們還應(yīng)該加強(qiáng)對企業(yè)的管理運作方面知識的了解。注意培養(yǎng)自己適應(yīng)社會的能力。 2 實習(xí)過程2．1 公司簡介昆明力達(dá)昌寧機(jī)電設(shè)備有限公司的基本資料全 稱： 昆明力達(dá)昌寧機(jī)電設(shè)備有限公司聯(lián)系人： 郭紹輝電 話： 0871-5611612手 機(jī)： 13987654016傳 真： 08715611612區(qū) 域： 中國 云南 昆明 昆明市單位性質(zhì)： 工控及自動化產(chǎn)品分銷商注冊時間： 2007/4/18 18:18:00最后登錄： 2007/6/21 16:38:00地 址： 昆明新迎北區(qū)十一組團(tuán) 166 棟 1 單元 301 室廠商簡介： 主要從事全自動變頻供水設(shè)備，消防水泵電器控制柜，水處理設(shè)備，低壓配電設(shè)備，閥門。給排水工程設(shè)計安裝等，熱水機(jī)組銷售。可以對整個水泵房的安裝。 2.2 實習(xí)過程安排2010 年 6 月 25 日我們實習(xí)小組與實習(xí)接收方昆明力達(dá)昌寧機(jī)電設(shè)備有限公司取得了聯(lián)系，主要安排實習(xí)事宜，準(zhǔn)備入廠學(xué)習(xí)：經(jīng)過公司領(lǐng)導(dǎo)孫經(jīng)理的安排，實習(xí)時間為每天的10:00~18：00，為期 30 天。實習(xí)過程開始后，隨后我們小組成員與廠方制定了實習(xí)計劃：前兩周跟班進(jìn)行操作實習(xí)，后兩周進(jìn)行理論學(xué)習(xí)。 實習(xí)前兩周進(jìn)行操作學(xué)習(xí)：郭經(jīng)理安排黃師和李師兩個和我們年齡相近的師傅帶領(lǐng)我們進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)。第一個星期是在公司的倉庫里面對公司的主要產(chǎn)品（全自動變頻供水設(shè)備，消防水泵電器控制柜，水處理設(shè)備，低壓配電設(shè)備，閥門。給排水工程設(shè)計安裝等，熱水機(jī)組銷售。可以對整個水泵房的安裝 ）進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)，了解內(nèi)部結(jié)構(gòu)，安裝及調(diào)試等。實習(xí)后兩周：對公司產(chǎn)品進(jìn)行大體了解后，由兩位師傅帶領(lǐng)我們到安裝線上進(jìn)行現(xiàn)場參觀學(xué)習(xí)，前一個星期進(jìn)行新工程安裝學(xué)習(xí)和產(chǎn)品調(diào)試安裝；后一個星期對已經(jīng)安裝產(chǎn)品出現(xiàn)問題的了解和調(diào)試學(xué)習(xí)。3 實習(xí)內(nèi)容3.1 認(rèn)識產(chǎn)品介紹3.1.1 全自動變頻供水設(shè)備產(chǎn)品概述：全自動變頻調(diào)速供水設(shè)備是應(yīng)用先進(jìn)的現(xiàn)代控制理論，結(jié)合可編程控制技術(shù)、變頻控制技術(shù)、電機(jī)泵組控制技術(shù)的新型機(jī)電一體化供水裝置。該設(shè)備通過安裝在水泵出水總管上的遠(yuǎn)傳壓力表（內(nèi)為一滑動電阻） ，將出口壓力轉(zhuǎn)換成 0-5V 電壓信號，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換模塊將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量并送入可編程序控制器，經(jīng)可編程內(nèi)部 PID 運算，得出一調(diào)節(jié)參量并將該參量送入 D/A 轉(zhuǎn)換模塊，經(jīng)數(shù)摸轉(zhuǎn)換后將得出模擬量傳送變頻器，進(jìn)而控制其輸出頻率的變化。設(shè)備采用多泵并聯(lián)的供水方式，用戶用水量的大小決定了投入運行的水泵的數(shù)量，當(dāng)用水量較小時，單臺泵變頻工作，當(dāng)用水量增加，水泵運行頻率隨之增加，如達(dá)到水泵額定輸出功率仍無法滿足用戶供水要求時，該泵自動轉(zhuǎn)換成工頻運行狀態(tài)，并變頻啟動下一臺水泵。反之，當(dāng)用水量減少，則降低水泵運行頻率直至設(shè)定下限運行頻率，如供水量仍大于用水量，則自動停止工頻運行泵同時變頻泵轉(zhuǎn)速增加。當(dāng)用水量降至某一程度時（如夜間用水很少時） ，變頻主泵停止工作，改由輔泵及小型氣壓罐供水。 全自動變頻供水設(shè)備主要包含：直接供水型、水箱供水型、氣壓罐供水型和二次加壓型等四種型。我們實習(xí)時認(rèn)識學(xué)習(xí)的是二次加壓型設(shè)備。3.1.2 選型說明：供水系統(tǒng)選用原則 ：（1）蓄水池容量應(yīng)大于每小時最大供水量。 （2）水泵揚程應(yīng)大于實際供水高度。 （3）水泵流量總和應(yīng)大于實際最大供水量。 （4）變頻控制柜選型： 用戶可根據(jù)供水量和供水高度確定水泵型號及臺數(shù)，然后對控制柜進(jìn)行選型。高峰自來水壓力過低，不能滿足用戶用水要求的情況下使用。如自來水管徑過小，則需要更換自來水供水管路，以保證供水流量。流量平衡罐的容積可根據(jù)附表來選定，設(shè)備型號則根據(jù)變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備技術(shù)參數(shù)表選擇。3.1.3 安裝工作（1） 、安裝前的準(zhǔn)備工作。（2） 、檢查水泵和電機(jī)。（3） 、準(zhǔn)備工具及起重機(jī)械。（4） 、檢査機(jī)器的基礎(chǔ)3.1.4 安裝順序：（1） 、全自動無塔設(shè)備整套水泵運到現(xiàn)場。附帶底座者已裝好電動機(jī)。找平底座吋可不必卸下水泵和電機(jī)。（2） 、將底座放在地基上。在地腳螺釘附近墊楔形墊鐵。將底座墊高約 20?40 毫米。準(zhǔn)備找平后填充水螺漿之用。（3） 、用水平儀檢査底座的水平度。找平后扳緊地腳螺母用水泥漿填充底座。（4） 、經(jīng) 3-4 天水泥干固后。再檢査一下水平度。（5） 、將底座的支持平面、水泵腳、電機(jī)腳的平面上的污物洗清除；,。并把水泵和電機(jī)放到底座上。（6） 、調(diào)整泵軸水平。找平后適當(dāng)上緊螺母。以防走動。待調(diào)節(jié)完畢后再安裝電機(jī)。在不合水平處墊以鐵板,泵和聯(lián)軸器之間留有一定間隙。（7） 、把平尺放在聯(lián)軸器上。檢査水泵軸心線與電機(jī)軸心線是否重合。若不重臺。在電機(jī)或泵的腳下墊以薄片,使兩個聯(lián)軸器外圓與平尺相平。然后取出墊的幾片薄鐵片。用經(jīng)過刨制的整塊鐵板來代替鐵片。并重新檢査安裝情況。為了檢查安裝的精度。在幾個相反位置上用塞尺。測量兩聯(lián)軸器平面的間隙。聯(lián)軸器平面一周上最大和最小間隙差數(shù)不得超過 0.3 毫米。兩端中心線上下或左右的差數(shù)不得超過 0.1毫米。3.2 變頻水泵控制柜3.2.1 變頻水泵控制柜的組成變頻調(diào)速供水設(shè)備是近年來國際上發(fā)展起來的新產(chǎn)品。它是集電氣、微機(jī)、機(jī)械控制于一體的科技產(chǎn)品，直接取代傳統(tǒng)的水塔、水箱系統(tǒng)的供水裝置.我公司生產(chǎn)的 HBP 系列全自動變頻調(diào)速供水設(shè)備，采用了國內(nèi)外新技術(shù)可編程序控制器(PLC)或國內(nèi)新技術(shù)智能型供水設(shè)備控制器及高質(zhì)量進(jìn)口變頻調(diào)速器(VVVF)，來實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)供水管網(wǎng)的恒壓變量的供水設(shè)備。該設(shè)備技術(shù)先進(jìn)、抗干擾能力強(qiáng)、有多種保護(hù)功能，占地面積少、操作、維修方便，能根據(jù)用戶用水量的變化自動調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)恒壓或變壓變量供水，使管網(wǎng)供水壓力恒定，從而也大幅度節(jié)約了電能及水泵機(jī)械部分的磨損程度，減少了因超壓造成管網(wǎng)的爆裂及滲漏。變頻供水節(jié)能控制柜整個系統(tǒng)由柜體、斷路器、接觸器、熱繼電器、電源、小型電器、指示燈、開關(guān)等一批電氣元件組成，柜體內(nèi)主要包含一臺變頻器，一臺 PLC 或 LDD 智能危機(jī)控制器、PID 控制器、壓力傳感器及其他低壓電器等。（1）什么是變頻器？變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。作用：改變電壓、改變頻率。工作原理：把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電。為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率，首先要把三相或單相交流電變換為直流電，然后再把直流電變換為三相或單相交流電。n = 60f/p n: 同步速度f: 電源頻率p: 電機(jī)極對數(shù)頻率能夠在電機(jī)的外面調(diào)節(jié)后再供給電機(jī)，這樣電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度就可以被自由的控制。因此，以控制頻率為目的的變頻器，是做為電機(jī)調(diào)速設(shè)備的優(yōu)選設(shè)備。照此計算得知變頻器設(shè)置的頻率為額定頻率 50HZ 的 1.5 倍，即 75HZ，即可實現(xiàn) 3000 的轉(zhuǎn)速（2）可編程序控制器（PLC）PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。LC 采用西門子 S7-200 型。SIMATIC S7-200 可編程序控制器是模塊化中小型 PLC 系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用；大范圍的各種功能模塊可以非常好的滿足和適應(yīng)自動控制任務(wù)，各種單獨的模塊之泛組合以用于擴(kuò)展；簡單實用的分散式結(jié)構(gòu)和多界面網(wǎng)絡(luò)能力，使得應(yīng)用十分靈活；方便用戶和簡易的無風(fēng)扇設(shè)計；當(dāng)控制任務(wù)增加時，可以自由擴(kuò)展；大范圍的集成功能使得它的功能非常強(qiáng)勁。 多種的性能遞增的 CPU 和豐富的且?guī)в性S多方便功能的 I/O 擴(kuò)展模塊，使用戶可以完全根據(jù)實際應(yīng)用選擇合適的模塊。當(dāng)任務(wù)規(guī)模擴(kuò)大，可隨時使用附加模塊對 PLC 進(jìn)行擴(kuò)展。表一 PLC I/O 分配表輸入點 輸入信號 輸出點 輸出信號X0 壓力設(shè)定上限值 Y1 變頻器運行與關(guān)斷X1 壓力設(shè)定下限值 Y2 P1 泵工頻運行X2 變頻器極限輸出頻率 Y3 P1 泵變頻運行X3 P1 泵啟動信號 Y4 P2 泵工頻運行X4 P1 泵停止信號 Y5 P2 泵變頻運行X5 P2 泵啟動信號 Y6 P3 泵工頻運行X6 P2 泵停止信號 Y7 P3 泵變頻運行X7 P3 泵啟動信號X10 P3 泵停止信號3.2.2 變頻水泵控制柜的作用和原理功能： 頻水泵控制柜主要用作于對上水池的供水，可以控制單臺或多臺水泵，可以在無人看管的情況下全自動運行，通過上水池的液位控制器提供信號控制水泵的運行停止，當(dāng)上水池水位因?qū)τ脩艄┧顾坏陀谠O(shè)定的下限水位時，啟動水泵；當(dāng)上水池水位達(dá)到設(shè)定的上限水位時停止水泵。但當(dāng)下水池缺水時，同樣由液位控制器提供信號給控制柜，使控制柜停止工作。如果是控制多臺水泵，可以輪換運行，故障時備用泵自動投入。并且具備手動、遠(yuǎn)程、聯(lián)動等控制方式。保護(hù)：具有水泵漏電、缺相、過載、短路，下水池缺水等故障保護(hù)。擴(kuò)展功能：可以向控制中心提供水位信號，由控制中心對控制柜作出操作信號。變頻水泵控制柜運行原理：變頻水泵控制柜系統(tǒng)通過測到的管道壓力，經(jīng)變頻器系統(tǒng)內(nèi)置的 PID 調(diào)節(jié)器運算，調(diào)節(jié)輸出頻率，然后實現(xiàn)管網(wǎng)的恒壓供水。變頻器的頻率超限信號（一般可作為管網(wǎng)壓力極限信號）可適時通知 PLC 的進(jìn)行變頻泵切換。為防止水錘現(xiàn)象的產(chǎn)生，泵的開關(guān)將聯(lián)動其出口閥門。 變頻水泵控制柜工作原理如下: 壓力傳感器所輸出的電信號送至 PID 控制器運算處理，并將運算結(jié)果分別送至可編程序控制器和變頻器，同時與設(shè)定壓力值不斷進(jìn)行比較，自動調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，調(diào)節(jié)電機(jī)的頻率，從而調(diào)節(jié)了水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，如用水量減少時變頻器調(diào)節(jié)水泵降低轉(zhuǎn)速，用水量增加時變頻器調(diào)節(jié)水泵增加轉(zhuǎn)速，一直加速到最高轉(zhuǎn)速時，變頻切換為工頻工作。在多臺泵組中，隨著用水量增加，第一臺水泵加速運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速達(dá)到最高時，變頻運轉(zhuǎn)切換為工頻運轉(zhuǎn)，此時變頻控制切換到另一臺水泵使之變頻調(diào)速運轉(zhuǎn)。3.2.3 安裝和調(diào)試（1） 、接線：示的電路，連接空氣開關(guān)、漏電開關(guān)、電源，檢查接線無誤后，合上空氣開關(guān)，變頻器上電，數(shù)碼管顯示 0.0。電源指示燈熄滅后，再連接電機(jī)、起停開關(guān)、遠(yuǎn)程壓力表、限流電阻等，變頻器和電動機(jī)接地端子可靠接地，并仔細(xì)檢查。壓力表選用 YTZ-150 電位器式遠(yuǎn)程壓力表，安裝在水泵的出水管上，該壓力表適用于一般壓力表適用的工作環(huán)境場所，既可直觀測出壓力值，又可以輸出相應(yīng)的電信號，輸出的電信號傳至遠(yuǎn)端的控制器。壓力表有紅、黃、藍(lán)三根引出線。壓力表電氣技術(shù)參數(shù)：電阻滿量程：400Ω（藍(lán)、紅）零壓力起始電阻值：≤20Ω （黃、紅）滿量程壓力上限電阻值：≤360Ω（黃、紅）接線端外加電壓：≤6V（藍(lán)、紅）（2） 、開環(huán)調(diào)試：無誤后，合上空氣開關(guān)和漏電開關(guān)，變頻器上電，數(shù)碼管顯示 0.0，按 JOG 鍵，檢查水泵的轉(zhuǎn)向，若反向，改變電機(jī)相序。按運行鍵 RUN，運行指示燈亮（綠色） ，順時針方向旋轉(zhuǎn)鍵盤旋鈕，輸出頻率上升，觀察壓力表的壓力指示，同時用萬用表直流電壓檔測量變頻器端子 VF 和 GND 之間電壓值，隨著變頻器輸出頻率升高，壓力增加，VF 和 GND 之間的反饋電壓上升，記錄下將要設(shè)定的恒定壓力（比如 5 公斤）對應(yīng)的反饋電壓值（比如 3.1V） 。按停車鍵 STOP，變頻器減速停車。（3） 、閉環(huán)變頻恒壓運行：合上起停開關(guān)，變頻器運行指示燈亮，輸出頻率從 0.0Hz 到達(dá) 30.0Hz 后，根據(jù)用水情況自動調(diào)節(jié)，保證出水口的壓力恒定為 5KG。增大 F4.06 的參數(shù)設(shè)定值，出水口的壓力增加，變頻恒壓供水原理圖變頻恒壓供水設(shè)備原理減小 F4.06 的參數(shù)設(shè)定值，出水口的壓力降低。3.2.4 變頻水泵控制柜的運用例：一控三描述：上圖系統(tǒng)為 3 臺循環(huán)泵兩用一備,一臺補(bǔ)水泵控制,循環(huán)泵采用兩臺變頻器根據(jù)二次供回水壓差控制循環(huán)泵頻率;補(bǔ)水泵采用一臺變頻器根據(jù)二次回水壓力控制,實現(xiàn)恒壓補(bǔ)水,保證系統(tǒng)供水壓力.用一臺變頻器起動三臺負(fù)載，變頻器先起動運行兩臺負(fù)載，如達(dá)到控制目的。另一臺負(fù)載處在備用狀態(tài)；如起動運行兩臺負(fù)載達(dá)不到控制目的，則這臺負(fù)載被自動切換到工頻運行狀態(tài)，變頻器自動起動運行另一臺負(fù)載。當(dāng)經(jīng)過控制后，系統(tǒng)需要一臺負(fù)載時，變頻器控制柜自動將處在工頻運行的負(fù)載停運。使其處在備用狀態(tài)。真正做到既達(dá)到控制的目的，并且實現(xiàn)了節(jié)能。3.2.5 變頻水泵控制柜選型說明 （1）變頻水泵控制柜主要由變頻控制箱，壓力傳感器，水泵等組成。變頻控制柜由斷路器，變頻器，接觸器，中間繼電器，PLC 的等組成。 （2）變頻水泵控制柜系統(tǒng)選用原則（3）水泵揚程應(yīng)大于實際供水高度。 （4）水泵流量總和應(yīng)大于實際最大供水量。 （5）變頻水泵控制柜選型：用戶可根據(jù)供水量和供水高度確定水泵型號及臺數(shù)，然后對控制柜進(jìn)行選型。（6）一個質(zhì)量較高的變頻控制箱，從設(shè)計，工藝，制作制造，運輸，包裝，是實際要求較高的產(chǎn)品，要求各個環(huán)節(jié)質(zhì)量保障，才能作出較高質(zhì)量和水平的控制柜。3.3 變頻恒壓供水系統(tǒng)3.3.1 變頻恒壓供水系統(tǒng)組成和結(jié)構(gòu)示意圖由上圖可知：變頻恒壓供水系統(tǒng)由一個水箱、若干液位計、一套自動變頻供水設(shè)備及其相應(yīng)變頻水泵控制柜、若干壓力傳感器和變送器、用戶等組成。上圖整個系統(tǒng)由三臺水泵，一臺變頻器，一臺 PLC、和一個壓力變送器及若干輔助部件構(gòu)成。各部分功能如下：安裝于供水管道上的壓力變送器將管網(wǎng)壓力轉(zhuǎn)換成 1—5 伏的電信號；變頻調(diào)速器用于調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)流量；PLC 用于邏輯切換。變頻恒壓供水控制系統(tǒng)通過測到的管網(wǎng)壓力，經(jīng)變頻器的內(nèi)置 PID 調(diào)節(jié)器運算后，調(diào)節(jié)輸出頻率，實現(xiàn)管網(wǎng)的恒壓供水。變頻器的頻率超限信號（一般可作為管網(wǎng)壓力極限信號）可適時通知 PLC 進(jìn)行變頻泵邏輯切換。為防止水錘現(xiàn)象的產(chǎn)生，泵的啟停將聯(lián)動其出口閥門。 3.3.2 變頻恒壓供水系統(tǒng)工作及控制原理和電氣原理控制圖工作及控制原理：由變頻器控制的水泵將水箱中的水送入管道，遠(yuǎn)傳壓力表將檢測到的壓力變化模擬信號送入恒壓供水系統(tǒng)控制器中與給定壓力比較并處理。當(dāng)水龍頭開大(用水量大) ，管網(wǎng)壓力降低，變頻器立即將頻率提高，變頻泵轉(zhuǎn)速加快，管網(wǎng)中壓力隨即升高，當(dāng)一臺變頻泵達(dá)到最高頻率時仍無法滿足給定壓力時，恒壓供水系統(tǒng)自動將這臺變頻泵變?yōu)楣ゎl運行，啟動下一臺泵變頻運行。當(dāng)用水量較少，系統(tǒng)會降低變頻泵的轉(zhuǎn)速，當(dāng)降至某一特定值時，會將工頻泵停下。為了避免工頻泵長時間不運轉(zhuǎn)，恒壓供水系統(tǒng)在一定的時間間隔中自動轉(zhuǎn)換工頻泵與變頻泵的工作角色。其工作原理見圖，電氣控制原理見圖 9。3.3.3 變頻恒壓供水系統(tǒng)變頻器器件選擇（1） 變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的構(gòu)成方案從變頻恒壓供水的原理分析可知，該系統(tǒng)主要有壓力傳感器、壓力變送器、變頻器、恒壓控制單元、水泵機(jī)組以及低壓電器組成。系統(tǒng)主要的設(shè)計任務(wù)是利用恒壓控制單元使變頻器控制一臺水泵或循環(huán)控制多臺水泵，實現(xiàn)管網(wǎng)水壓的恒定和水泵電機(jī)的軟啟動以及變頻水泵與工頻水泵的切換，同時還要能對運行數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)要求，結(jié)合系統(tǒng)的使用場所，本次設(shè)計才用通用變頻器+PCL(包括變頻控制、調(diào)節(jié)器控制)+人機(jī)界面+壓力傳感器的構(gòu)成方案。（2） 變頻恒壓供水系統(tǒng)的控制方案變頻恒壓供水系統(tǒng)的控制方案有多種，有 1 臺變頻器控制一臺水泵的簡單控制方案，也有一臺變頻器控制幾臺水泵的方案，可根據(jù)實際操作和客戶要求進(jìn)行選擇。在供水系統(tǒng)設(shè)計時，其水泵揚程及供水流量都是以滿足用戶的最大可能需求而選定的，且留有一定余量。而實際應(yīng)用當(dāng)中，系統(tǒng)在大部分時間里都是非滿負(fù)荷運行的，這就必須要減小閥門開度，調(diào)整供水流量。這樣，管道阻力隨之增大，從而產(chǎn)生大量的截流損失。這種控制方式不僅會浪費許多電機(jī)輸出功率，而且因為管阻特性的改變，整個系統(tǒng)的供水效率也會大為降低。在供水系統(tǒng)中接入變頻節(jié)能系統(tǒng)，利用變頻技術(shù)改變水泵轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)管道中的流量，以取代閥門調(diào)節(jié)方式，能取得明顯的節(jié)能效果，一般節(jié)電率都在 30%以上。另外，變頻器的軟啟動功能及平滑調(diào)速的特點可實現(xiàn)對流量的平穩(wěn)調(diào)節(jié)，同時減少啟動沖擊并延長機(jī)組及管組的使用壽命。（3）供水設(shè)備的選擇原則A、不同住宅類型的用水標(biāo)準(zhǔn)。不同住宅類型的用水標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)《城市居民生活用水標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50331-2002，節(jié)錄如表二。表二 不同住宅類型的用水標(biāo)準(zhǔn)住宅類型 給水衛(wèi)生器具完善程度 用水標(biāo)準(zhǔn)（ /人日）小時變化系數(shù)1 僅有給水龍頭 0.04～0.08 2.5～2.02 有給水衛(wèi)生器具，但無淋浴設(shè)備 0.085～0.13 2.5～2.03 有給水衛(wèi)生器具，并有淋浴設(shè)備 0.13～0.19 2.5～1.84 有給水衛(wèi)生器具，但無淋浴設(shè)備和集中熱水供應(yīng) 0.17～0.25 2.0～1.6B、 供水規(guī)模換算表。不同住宅類型的用水標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)《城市居民生活用水標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50331-2002，節(jié)錄如表三。上面一行為用水標(biāo)準(zhǔn)( /人日)，中間數(shù)據(jù)為用水規(guī)模( /h)。表三 供水規(guī)模換算表戶數(shù) 用水標(biāo)準(zhǔn)（ /人日） 0.10 0.15 0.20 0.25450 39.40 59.00 78.70 98.40500 43.80 65.60 87.50 109.40600 52.50 78.80 105.00 131.30700 61.30 91.90 122.50 153.10800 70.00 105.00 140.00 175.001000 87.50 131.30 175.00 218.80C、根據(jù)供水量和高度確定水泵型號和臺數(shù),并對電動機(jī)進(jìn)行選型,見表四。表四 水泵，電機(jī)和變頻器選型表50xN 40 80LG50-20x2 11 1160 80LG50-20x3 15 1580 80LG50-20x4 18.5 18.5100 80LG50-20x5 22 22120 80LG50-20x6 30 30100xN 40 100DL2 18.5 18.560 100DL3 30 3080 100DL4 37 37100 100DL5 45 45120 100DL6 55 55注：N 為水泵臺數(shù)其他元件如：變頻器的選擇、壓力傳感器的選擇、水位傳感器的選擇、其他低壓電器的選擇（斷路器、接觸器）的選擇則依靠系統(tǒng)控制方案和具體要求選擇，基本原則為高穩(wěn)定性、高精度、寬的工作溫度范圍；抗沖擊、耐震動、體積小、防水；標(biāo)準(zhǔn)信號輸出、良好的互換性、抗干擾性強(qiáng)；最具有競爭力的價格。便于安裝等。（4） 系統(tǒng)安裝及調(diào)試A、通電前應(yīng)檢查有無漏接線，接線是否正確；檢查所有螺絲、端子有無松動現(xiàn)象；控制箱內(nèi)電氣元件上有無可能引起電氣短路的線頭及其它金屬雜物；控制箱體外殼接地線接法是否正確，接觸是否良好。檢查后，合上 QFl，設(shè)定變頻器參數(shù)(具體過程略)。B、合上 QFl，當(dāng)再合上 QF2 時，配電室電子式剩余電流動作斷路器 Q1 因微弱的三相不平衡電流而跳閘。C、調(diào)試時。變頻器電壓模擬量輸入端口的 ANl 本應(yīng)與多泵控制器的 D／A 輸出端口相連，但誤與其相鄰的 DI1 相連，使得變頻器顯示頻率值始終為 0。D、在主回路接線中誤將 KM2 當(dāng)成 KMl，兩者主觸點接反，造成改變變頻器頻率卻無法改變水泵轉(zhuǎn)速的情況發(fā)生。F、KM2 、KM3 主觸點電源相序接錯，造成 2 個水泵都為反轉(zhuǎn)運行 (反轉(zhuǎn)時壓力小)。（5） 變頻恒壓供水系統(tǒng)的特點A、變頻恒壓供水系統(tǒng)運行方式分為手動、全自動兩種 .它們可以由一個按鈕操作，ON 為自動方式， OFF 為手動。在手動方式下，可以對控制水泵中的任意一臺進(jìn)行啟動和關(guān)閉操 作，該方式主要用于系統(tǒng)設(shè)計初期的測試，方便任一時期的檢修，以及緊急情 況下的水泵控制。而整個系統(tǒng)本身正常狀態(tài)下的運行主要采用全自動方式，使供 水系統(tǒng)高度自動化，這也是系統(tǒng)開發(fā)的目的之一。在全自動方式下，按下啟動 按鈕，系統(tǒng)就能自動賦初值，根據(jù)用水量的變化自動調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速和運行臺數(shù) ，確定每臺泵的具體工作狀態(tài)，使達(dá)到最優(yōu)配置。B、要對管網(wǎng)水壓進(jìn)行實時數(shù)據(jù)采樣，信號經(jīng)刃 D 轉(zhuǎn)換后送 PLC，從而實現(xiàn)對管網(wǎng)壓力 的閉環(huán)控制。采樣點選擇在水泵的出口管道處。C、變頻器運行時，要對變頻器當(dāng)前控制的水泵的運行情況進(jìn)行監(jiān)控.變頻器應(yīng)該能夠 對水泵進(jìn)行變頻器過載、失速、過電流、過電壓、欠電壓、輸入缺相、電動機(jī) 過載、變頻器過熱變頻器內(nèi)散熱板過熱及其它一些常規(guī)保護(hù)。變頻器只對當(dāng)前 工作在變頻態(tài)的水泵負(fù)責(zé)。D、要對變頻器的運行情況進(jìn)行監(jiān)測，還有水泵的轉(zhuǎn)速、管網(wǎng)壓力都要進(jìn)行監(jiān)控，對于 危險情況要設(shè)置報警信號，并自動作出反應(yīng)。E、有友好的人機(jī)界面，要能夠完成簡單的人機(jī)交流，如系統(tǒng)的運行狀況監(jiān)控、初值的改變、參數(shù)的改變等，另可通過監(jiān)控軟件修改工作參數(shù)。Ｆ、應(yīng)該做到系統(tǒng)無故障運行時，基本上可以做到無人自動恒壓變頻無級別調(diào)速運行時4 實習(xí)總結(jié)體會和知識回顧4.1 總結(jié)體會將近一個月的實習(xí)結(jié)束,該次實習(xí)促使了我對電氣原理知識、過程控制、系統(tǒng)安裝和調(diào)試等方面的知識回顧，還使我的細(xì)心觀察和實際操作動手能力得到提高， ，對現(xiàn)實生活中的控制系統(tǒng)運用有了更深刻的了解，對小區(qū)供水系統(tǒng)也有了大體的認(rèn)知。在實習(xí)過程中我發(fā)現(xiàn)根據(jù)供水的要求，小區(qū)供水系統(tǒng)大多屬于一拖二閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，且變頻器帶動的電機(jī)可實現(xiàn)無級調(diào)速。減少系統(tǒng)波動現(xiàn)象和對電源電網(wǎng)的沖擊。此裝置在變頻器出現(xiàn)故障時，可自動關(guān)閉電動閥門，系統(tǒng)退出變頻式運行，以避免中斷供水。在工頻方式運行下，系統(tǒng)帶有降壓啟動裝置，在工頻啟動時，由于啟動電流過大，而避免對電網(wǎng)沖擊的影響，并可延長電機(jī)的使用壽命。裝置啟動時，電動機(jī)與電動閥門同時開啟，停止時先關(guān)閉電動閥門，電動機(jī)延時停止，防止水錘現(xiàn)象，延長水泵使用壽命。在實習(xí)過程中，我還從技術(shù)，團(tuán)隊合作，專業(yè)素質(zhì)等方面都有了極大的收獲 。從技術(shù)方面來說，這次實習(xí)給了一次我將所學(xué)知識進(jìn)行運用來解決實際問題的機(jī)會，在實習(xí)過程中，許多原來并不熟練的知識逐漸被清晰的理解，許多原來沒有重視的方面也得到了鞏固，更在發(fā)現(xiàn)及解決問題的過程中學(xué)習(xí)到了不少新東西，在課本中所提到的技術(shù)要求之外，我在以下兩個方面我有了比較深的體會： （1） 、由于是同組合作，所以在實習(xí)程中團(tuán)隊精神就尤為重要，首先要擬訂準(zhǔn)確的計劃，分工明確，在測量過程中我們不但要做好自己的工作，還要考慮同組人的工作，盡量要為別人帶來便利。小組成員的合作很重要，實習(xí)小組的氣氛很大程度上影響實驗的進(jìn)度。 （2） 、 業(yè)內(nèi)計算必須要非常仔細(xì)，因為沒一個小錯誤都可能導(dǎo)致整體的錯誤，誤差的檢驗也是很重要的，一切數(shù)據(jù)都必須控制在可允許的范圍內(nèi)。要多學(xué)、多看多問增加自己的知識面。4.2 閉環(huán)控制系統(tǒng)及變頻恒壓控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制原理變頻恒壓供水系統(tǒng)屬于典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)，引起了我對閉環(huán)控制系統(tǒng)的知識回顧。閉環(huán)控制系統(tǒng)屬于過程控制，過程控制系統(tǒng)的分類方法有多種?？梢园瓷a(chǎn)過程工藝參數(shù)不同來分類，如流量控制、液位控制等等；可以按過程控制系統(tǒng)的任務(wù)不同來分類，如比例控制、均勻控制、前饋控制等等；可以按自動化裝置的不同來分類，如常規(guī)控制系統(tǒng)、計算機(jī)控制系統(tǒng)；可以按控制系統(tǒng)是否形成閉合回路來分類，如開環(huán)控制和閉環(huán)控制。閉環(huán)控制系統(tǒng)實際即為反饋控制系統(tǒng)，是按被控量的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)的，如在蒸氣加熱系統(tǒng)中，溫度調(diào)節(jié)器接受檢測元件、變送器送來的檢測信號，并與給定值比較，依據(jù)偏差情況，根據(jù)一定的規(guī)律（如 P、PI 、PID 等） ，發(fā)出相應(yīng)的輸出信號去推動蒸氣調(diào)節(jié)閥，改變蒸氣流量，即為閉環(huán)控制系統(tǒng)，如圖(c)所示。閉環(huán)控制系統(tǒng)按給定值為不同的情況，又可以分為：定值控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)（跟蹤控制系統(tǒng)） 。 閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制裝置總要實現(xiàn)檢測、判斷、決策和操作的功能，故可用圖表示為：檢測元件和變送器的作用，是把被控量 y(t)轉(zhuǎn)化為測量值 Z(t)。比較機(jī)構(gòu)的作用是得出給定值 r(t)與測量值 Z(t)的差值。在控制系統(tǒng)的分析中，把 e(t)定為r(t)-z(t)。然而在儀表制造業(yè)中，卻把 z(t)-r(t)做為偏差，正負(fù)號恰好相反。調(diào)節(jié)裝置的作用是依據(jù)偏差的正負(fù)、大小及變化情況，按某種預(yù)定的控制規(guī)律給出控制作用 u(t)。u(t)也往往是統(tǒng)一的氣壓或電流信號。比較機(jī)構(gòu)與調(diào)節(jié)裝置通常是組合在一起的，稱為調(diào)節(jié)器。執(zhí)行器的作用是接受調(diào)節(jié)器送來的 u(t)，相應(yīng)的去改變操縱變量 q(t)。最常用的執(zhí)行器是氣動薄膜調(diào)節(jié)閥。變頻恒壓控制系統(tǒng)以供水出口管網(wǎng)水壓為控制目標(biāo)，在控制上實現(xiàn)出口總管網(wǎng)的實際供水壓力跟隨設(shè)定的供水壓力。設(shè)定的供水壓力可以是一個常數(shù)，也可以是一個時間分段函數(shù)，在每一個時段內(nèi)是一個常數(shù)。所以，在某個特定時段內(nèi)，恒壓控制的目標(biāo)就是使出口總管網(wǎng)的實際供水壓力維持在設(shè)定的供水壓力上。從上圖中中可以看出，在系統(tǒng)運行過程中，如果實際供水壓力低于設(shè)定壓力，控制系統(tǒng)將得到正的壓力差，這個差值經(jīng)過計算和轉(zhuǎn)換，計算出變頻器輸出頻率的增加值，該值就是為了減小實際供水壓力與設(shè)定壓力的差值，將這個增量和變頻器當(dāng)前的輸出值相加，得出的值即為變頻器當(dāng)前應(yīng)該輸出的頻率。該頻率使水泵機(jī)組轉(zhuǎn)速增大，從而使實際供水壓力提高，在運行過程中該過程將被重復(fù)，直到實際供水壓力和設(shè)定壓力相等為止。如果運行過程中實際供水壓力高于設(shè)定壓力，情況剛好相反，變頻器的輸出頻率將會降低，水泵機(jī)組的轉(zhuǎn)速減小，實際供水壓力因此而減小。同樣，最后調(diào)節(jié)的結(jié)果是實際供水壓力和設(shè)定壓力相等。是典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)