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在设计变频器工作方式时，设计了变频器有手动、自动两种运行方式。手动方式时，可以人工手动设置变频器的输出频率，调节水泵的转速；自动方式时，具体驱动方式为PLC利用PID控制原理自动控制变频器的输出频率,PID的几个关键参数值为： a.测量值：为水厂出水口压力值； b.设定值：为上位机水厂出水口压力设定值； c.P、I、D参数值：为系统人工整定或自整定值。 系统根据PID控制回路的输出控制信号，自动控制变频器的输出频率来自动调节变频泵电机的转速，从而调节水厂出水口压力，使其始终稳定在设定压力附近。 泵房手动控制分为两种情况：软启动器控制、变频调速控制，其中1、号泵为55KW变频泵变频调速控制；2、3号泵为75KW变频泵变频调速控制；4、5号泵为75KW软启泵软启动器控制。每个水泵各有单独的控制柜。 (1)软启动器控制：在控制柜门上布置有电压表、电流表、启动按钮、停止按钮、复位按钮、软启运行指示灯、软启故障指示灯及手动/自动方式转换开关，这些设备有标签标记。电压表指示变压器输出到控制柜的进线电压；电流表指示电机运行电流；手动/自动方式转换开关为手动控制和集中控制的转换；启动、停止、复位按钮对应于手动时软启动器的启动、停止、故障复位，其信号输入到PLC然后由其判断是否其它条件满足执行相应操作。软启动器要手动启动运行必须首先满足以下条件：出水压力小于6公斤；电机没有过载故障；软启无故障；启动控制回路无故障；手动/自动转换开关在手动位置。满足以上条件时，若启动按钮按下，则软启启动。以上条件不满足时，软启不能够启动。当停止按钮按下时，软启动器停止运行。软启动器启动时运行指示红灯亮，故障时故障指示绿灯亮。当软启故障时，按下复位按钮，则软启复位。 具体操作：打开控制柜门，合上空气开关然后关好控制柜，将转换开关打到手动位置。启动时按下启动按钮如果启动条件满足则软启带动电机运行，这时运行指示红灯亮且电流表有指示。停止时按下停止按钮即可，这时运行指示红灯灭且电流表回零。当发现故障指示绿灯亮时按下复位按钮，如果故障指示绿灯灭则恢复正常。 (2)变频调速控制：变频器控制的启动、停止、复位操作和电压、电流、运行、故障指示与软启动器控制完全相同，唯一不同的是控制柜面板上增加一个模拟电位器，通过按标签指示旋转电位器可实现转速的调节，这时电机的转速可以通过变频器面板上的频率指示线性反应。 4.5总控室中心控制系统 总控室中心控制单元选用带PROFIBUS-DP网卡（CP5611）接口的工控机WINCC为总主站，通过Profibus现场总线与二泵房控制单元中的S7-314和井群中心控制单元中的S7-314相连。其中，以井群中心控制单元中的S7-314为主站，井群现地控制单元中的S7-314为从站（此为电台通信）；以井群现地控制单元中的S7-314为主站，单井控制单元中的是S7-222为从站，形成了多级远程分布式控制系统。它通过二泵房控制单元中的S7-314在每一个信息周期内收集变频器状态、阀门状态、压力、流量、水位等信息，把这些信息传送到PC机，并把PC机的优化信号送回，控制各水泵的启停及转速，配合阀门的控制达到优化的目的。它通过井群中心控制单元中的S7-314控制水源地各水泵的启停。 总控室中心控制系统主要实现功能为： (1)实时数据采集 a.单井水位、压力、水泵运行状态、故障情况等。 b.各电机电流、电压等电气参数。 (2)数据分析及处理： a.对各种采集数据进行分析处理，形成历史记录，以便于查询。 b.当水泵动力系统出现欠压、过压、过流、缺相等异常情况时能够做出及时准确的反映。 c.报表、趋势图的查看和输出：可以查看各个单井的各个监测项目的相关报表，可以根据用户需求显示数据报表及趋势图。 (3)控制调节功能 监控系统能根据现场运行人员或上级控制中心的命令控制水泵电机，进行启闭和停止操作； (4)画面显示 a.水泵电机的启、闭运行状态实时显示图； b.单井水位实时显示图； c.动力系统参数实时显示图； d.单井出口压力实时显示图； e.操作控制实时显示图； f.各种报表、趋势图显示； g.故障报警实时显示图； h.当前操作权限及操作人员监控图； i.供电电源电气接线图； j.监控系统框图； (5)远程通信： 监控系统可以与上级各节点实现计算机联网远程数据通信。 (6)人机对话 通过监控计算机，可输入各种数据、更新修改各种文件、人工置入各种缺漏的数据、输入各种控制命令等，实现各水泵电机运行的监视和控制。 (7)安全验证 用户在进入监控系统前必须经过身份验证，合法的用户才能进入系统。系统的每一步操作都有权限限制。有足够权限的用户才能进行相应的操作。 用户进入或退出该系统，都有相应的日志记录，以方便查询。对不具备操作权限的用户，系统可给此用户相应的提示。 (8)软件开发 在线和离线方式下，可方便地进行系统应用软件的升级、编辑、调试和修改等任务。 5 无线数传网络 水厂与水源地采用无线数传电台FC-201进行通信，FC-201是具有较大发射功率(通过实验，全天候满足本工程45公里的要求)的半双工数传电台。它采用MSK调制方式、兼容1200bps和2400bps两种传输速率，误码率低，射频频率可覆盖VFHIUFH频段。FC-201既可进行数据传输，又可进行语音呼叫和通话。 FC-201具有以下特性: (1)FC-201/E系列无线数传电台产品是利用先进的单片机技术，无线射频技术，数字处理技术和语音处理技术设计的双向数据传输，低功耗模块化电台，采用SMT新工艺，选用高质量的元器件，技术指标满足GB/T16611～1996《数传电台通用规范》要求。 (2)产品特点 数字锁相环结构，工作频率稳定。 工作频率覆盖12MHz，频带宽。 数据调制采FFSK方式，数据传输可靠。 存贮16个收、发信道，用户可根据情况配置使用或由程序控制使用。 空中数据传输速率1200/2400bps。具有多种通讯协议，包容性强。 RS-232、UART二种接口可选，方便同各种仪表设备连接。。 接口可编程，根据用户的需要编程控制数据传输，灵活方便。 内置软件看门狗，保证电台长期可靠运行。 采用SMT组装，制作工艺先进，集成度高。 (3)性能指标 频率范围：223～235MHz 信道间隔：25KHz/12.5KHz 频率稳定度：5ppm 调制方式：MSK 空中传输速率：2400/1200bps 发射输出功率：50mW/500mW 接收灵敏度：≤0.25μV(12dBSINAD) 工作电源：5VDC 工作温度：-20——+60℃ 在本系统主要应用以下技术： (1)传输方式:通用模式，选址模式和透明模式。本工程选用透明模式，即数传电台只作为数据通道。 (2)数据接口:标准RS-232，可以于任何具有RS-232的终端设备相连进行数据交换。 (3)一机两用:既可做数传台使用，也可完成语音的半双供通信。 (4)调制方式:采用MSK方式调制，调制方式先进，数据传输可靠。 (5)工作频率:覆盖20MHz,频带宽。本工程选用水利系统专用频段450MHz作为基频进行发射与接收。 (6)内置看门狗:可保证电台长期运行。 6 结束语 本文综合智能控制、计算机、网络信息和现场总线技术，根据供水网络的现状，通过对控制策略和现场总线技术的详细分析，设计并建立了远程区域网络智能监控调度系统，实现城市供水系统的稳定运行。 作者简介： 陈莹女工程师主要研究方向：机电一体化 |