1、 1 1、绪论绪论 目前，我们国家在水位控制中有很大一部分水泵电机是不变速拖动系统，不变速电 机的电能大多消耗在适应供水量的变化而频繁的开停水泵中。这样不但使电机工作在低 效区、减短电机的使用寿命，而且电机的频繁开停使设备故障率很高，导致水资源严重 浪费，系统的维护、维修工作量较大。 随着高位生活用水和工业用水逐渐增多，传统的控制方法已经落后。原先用人工进 行水位控制， 由于无法每时每刻对水位进行准确的定位监测， 很难准确控制水泵的起停。 使用浮标或机械等水位控制装置使供水状况有了一些改变，但由于机械装置的故障多， 可靠性差，给维修带来很大的麻烦。变频技术以其在节能与恒压方面的优越性能，可以
2、解决水压控制系统存在的以上问题。考虑选用单片机或 PLC 与变频器结合为核心构成的 系统都能达到较好的控制效果。但在软件设计上，PLC 比单片机的编程更简洁、直观， 从硬件接口考虑，单片机电路稍微复杂一些。从经济方面考虑，由于 PLC 工艺的日渐成 熟，小型 PLC 的成本与单片机相差无几。由于要根据现场情况调整系统参数，PLC 的软 件中时间参数的调整更简单，这样更有利于售后服务人员掌握。本系统控制效果好，软 件设计简单，硬件接口简易可行、可靠性高，则整个系统的性价比非常高。本次设计将 电力和机械相辅相成的结合起来，并以此为目标进行系统的学习研究和思考锻炼自己的 综合能力。 2 2、电机控制
3、系统原理、电机控制系统原理及及水泵水泵加、卸载供加、卸载供水水控制方式存在的电能浪费控制方式存在的电能浪费 2.1 能耗分析能耗分析 交流异步电动机的转速公式为： n=60f（1-s）/p （式 2-1） 其中 n电机转速 f运行电频率； p电机极对数 s转差率； 加、卸载控制方式使得水的压力在 PminPmax之间来回变化。Pmin是最低压力值， 即能够保证用户正常工作的最低压力。 一般情况下，Pmax、Pmin之间关系可以用下式来表示： Pmax（1）Pmin 是一个百分数，其数值大致在 15%30%之间。 在加、卸载供水控制方式下的水泵电机，所浪费的能量主要在 2 个部分： 1）加载时的
4、电能消耗加载时的电能消耗 在压力达到最小值后，原控制方式决定其压力会继续上升直到最大压力值。在加压 过程中，一定要克服外界摩擦做功，从而导致电能损失。另一方面，高于压力最大值的 自来水在进入供水元件前， 其压力需要经过减压阀减压， 这一过程同样是一个耗能过程。 2）卸载时电能的消耗）卸载时电能的消耗 当压力达到压力最大值时，水泵通过如下方法来降压卸载：关闭进水阀使电机处于 空转状态，同时将水箱分离罐中多余的水通过放空阀放空。这种调节方法要造成很大的 能量浪费。据测算，水泵卸载时的能耗约占水泵满载运行时的 10%25%。换言之，该 水泵电机 20%的时间处于空载状态，在作无用功。很明显在加卸载供水控制方式下，水 泵电机存在很大的节能空间。 2.2 电机控制系统原理的电机控制系统原理的不足之处不足之处 1）靠机械方式来调节水体流量，使供水量无法连续调节，当用水量不断变化时， 供水压力不可避免地产生较大幅度的波动。严重影响了我们生活中的使用要求。再加上 频繁调节电机转速，会加速电机的冲击磨损，增加维修量和维修成本。 3 2）频繁调节电机转速，启动
