摘要隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展，住房制度改革的不斷深入，人們生活水平的不斷提高，城市中各類小區(qū)建設(shè)開(kāi)展十分迅速，同時(shí)也對(duì)小區(qū)的根底設(shè)施建設(shè)提出了更高的要求。小區(qū)供水系統(tǒng)的建設(shè)是其中的一個(gè)重要方面，供水的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、穩(wěn)定性直接影響到小區(qū)住戶的正常生活和工作，也直接表達(dá)了小區(qū)物業(yè)管理水平的上下。傳統(tǒng)的恒速泵加壓供水、水塔高位水箱供水、氣壓罐供水等供水方式普遍不同程度的存在效率低、可靠性差、自動(dòng)化程度不高等缺點(diǎn)，難以滿足當(dāng)前經(jīng)濟(jì)生活的需要。本論文針對(duì)蘭州某住宅小區(qū)的供水要求，設(shè)計(jì)了一套由PLC、變頻器、遠(yuǎn)傳壓力表、多臺(tái)水泵機(jī)組、計(jì)算機(jī)、通信模塊等主要設(shè)備構(gòu)成的全自動(dòng)變頻恒壓供水及其遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，具有全自動(dòng)變頻恒壓運(yùn)行、自開(kāi)工頻運(yùn)行、遠(yuǎn)程手動(dòng)控制和現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制等功能。系統(tǒng)有效地解決了傳統(tǒng)供水方式中存在的問(wèn)題，并具有多種輔助功能，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。并和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了有機(jī)的結(jié)合，提升了系統(tǒng)的總體性能?；谒霉┧髁亢退棉D(zhuǎn)速的三次方成正比，論文分析了采取變頻調(diào)速方式實(shí)現(xiàn)恒壓供水相對(duì)于傳統(tǒng)的閥門控制恒壓供水方式的節(jié)能機(jī)理。關(guān)鍵字：變頻器；恒壓供水；PLCABSTRACTWiththedevelopmentofoursocialeconomy,housingsystemreform,peoplelivingstandardriseceaselessly,thecityofallkindsofcommunityconstructionisdevelopingveryrapidly,andalsotothevillageofinfrastructureconstructionputforwardhigherrequest.Residentialwatersupplysystemofconstructionisoneoftheimportantaspectsofeconomy,watersupply,reliabilityandstabilitydirectlyaffectthevillageresident'snormallifeandwork,alsoreflectsresidentialpropertymanagementlevel.Thetraditionalconstantspeedpumppressurizedwatersupply,watersupply,highpressurewatertowertankwatertankwaterwaygenerallyvaryingdegreesofexistenceefficiencyislow,thepoorreliability,automationdegreenothighershortcomings,tomeettheneedsofthecurrenteconomiclife.Thisthesisaimstolanzhouaresidentialareaofwaterrequirement,designasetofbyPLC,frequencyconverter,fareastonpressuregauge,manysetsofpumpunit,computer,communicationmoduleofmainequipmentstructureofautomaticfrequencyconstantpressurewatersupplyandremotemonitoringsystem,withautomaticfrequencyconstantpressureoperation,sincethestartfrequencyoperation,remotemanualcontrol,andfieldmanualcontroletc.Function.Systemcaneffectivelysolvethetraditionalwayofwatersupplyproblemsinit,andhasavarietyofauxiliaryfunction,increasethereliabilityofsystem.Andthecomputertorealizetheorganicunion,andtopromotetheoverallperformanceofthesystem.Basedonthewaterpumpwaterflowandpumprotationspeedisproportionaltothesquareofthethreetimes,thispaperanalyzestheadoptinvertermeanstorealizeconstantpressurewatersupplyvalvecontrolcomparedtothetraditionalwayofconstantpressurewatersupplyenergy-savingmechanism.Keywords:Inverter,Constantpressurewatersupply,PLC目錄摘要IABSTRACTII第一章引言-3-§1.1基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-3-§1.2供水系統(tǒng)的定義、構(gòu)成及分類-2-第二章方案擬定-3-§2.1供水流程-3-§2.2變頻恒壓供水控制方式的選擇-4-§2.3變頻供水系統(tǒng)-6-§2.4變頻恒壓供水系統(tǒng)的構(gòu)成-7-§2.5變頻恒壓供水系統(tǒng)的工作原理-9-§2.6主電路-10-第三章相關(guān)器件的介紹及接線-11-§3.1變頻器-11-變頻器的工作原理-12-變頻器的作用及特點(diǎn)-13-變頻器的接線及選型-13-§3.2壓力傳感器的接線圖-15-§3.3原件表-16-§3.4可編程控制器PLC-18-§3.4.1PLC的特點(diǎn)及開(kāi)展-19-§3.4.2PLC的選型及接線-20-§3.4.3PLC的控制-21-第四章PLC的編程-23-§4.1總程序的設(shè)計(jì)-23-§4.2程序梯形圖-26-結(jié)束語(yǔ)-32-參考文獻(xiàn)-33-致謝-34-第一章引言§1.1基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)隨著變頻調(diào)速技術(shù)的開(kāi)展和人們節(jié)能意識(shí)的不斷增強(qiáng)，變頻恒壓供水系統(tǒng)的節(jié)能特性使得其越來(lái)越廣泛用于工廠、住宅、高層建筑的生活及消防供水系統(tǒng)。變頻恒壓供水系統(tǒng)是現(xiàn)代建筑中普遍采用的一種水處理系統(tǒng)。恒壓供水是指用戶端在任何時(shí)候，不管用水量的大小，總能保持網(wǎng)管中水壓的根本恒定。變頻恒壓供水系統(tǒng)利用PLC、傳感器、變頻器及水泵機(jī)組組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，使管網(wǎng)壓力保持恒定，代替了傳統(tǒng)的水塔供水控制方案，具有自動(dòng)化程度高，高效節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，在小區(qū)供水和工廠供水控制中得到廣泛應(yīng)用，并取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。變頻恒壓供水的調(diào)速系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，依據(jù)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時(shí)保持水壓恒定以滿足用水要求，是當(dāng)今最先進(jìn)、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中如何充分利用專用變頻器內(nèi)置的各種功能，對(duì)合理設(shè)計(jì)變頻恒壓供水設(shè)備、降低本錢、保證產(chǎn)品質(zhì)量等有著重要意義。變頻恒壓供水方式與過(guò)去的水塔或高位水箱以及氣壓供水方式相比，不管是設(shè)備的投資，運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、自動(dòng)化程度等方面都具有無(wú)法比較的優(yōu)勢(shì)，而且具有顯著的節(jié)能效果。目前變頻恒壓供水系統(tǒng)正向著高可靠性、全數(shù)字化微機(jī)控制、多品種系列化的方向開(kāi)展。追求高度智能化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，是未來(lái)供水設(shè)備適應(yīng)城鎮(zhèn)建設(shè)中成片開(kāi)發(fā)、智能樓宇、網(wǎng)絡(luò)供水調(diào)度和整體規(guī)劃要求的必然趨勢(shì)。在國(guó)內(nèi)外變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)中，對(duì)于能適應(yīng)不同的用水場(chǎng)合，結(jié)合現(xiàn)代控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)同時(shí)兼顧系統(tǒng)的電磁兼容性(EMC)的變頻但壓供水系統(tǒng)的水壓閉環(huán)控制的研究還是不夠的。因此，有待于進(jìn)一步研究改善變頻恒壓供水系統(tǒng)的性能，使其能被更好的應(yīng)用于生活、生產(chǎn)實(shí)踐中。所以我們?cè)O(shè)計(jì)了一套由PLC、變頻器、遠(yuǎn)傳壓力表、多臺(tái)水泵機(jī)組、計(jì)算機(jī)、通信模塊等主要設(shè)備構(gòu)成的全自動(dòng)變頻恒壓供水及其遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),具有全自動(dòng)變頻恒壓運(yùn)行、自開(kāi)工頻運(yùn)行、遠(yuǎn)程手動(dòng)控制和現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制等功能?！?.2供水系統(tǒng)的定義、構(gòu)成及分類供水系統(tǒng)又稱為供水設(shè)備，是為解決由于壓力缺乏，無(wú)法到達(dá)用戶用水的高度或流量，而專門研發(fā)設(shè)計(jì)的新型環(huán)保節(jié)能的專業(yè)設(shè)備。供水系統(tǒng)一般由水泵機(jī)組，變頻控制柜，隔膜壓力罐，壓力傳感器和一些輔件構(gòu)成。但由于不同的類型，也會(huì)使用一些特殊的設(shè)備，如：無(wú)負(fù)壓變頻供水設(shè)備會(huì)用到無(wú)負(fù)壓穩(wěn)流罐；無(wú)塔變頻供水設(shè)備會(huì)用到液位傳感器……由于構(gòu)成的不同，價(jià)格也不近相同。一臺(tái)恒速泵直接供水系統(tǒng)：這種供水方式，水泵從蓄水池中抽水加壓直接送往用戶，有的甚至連蓄水池也沒(méi)有，直接從城市公用水網(wǎng)中抽水，嚴(yán)重影響城市公用管網(wǎng)壓力的穩(wěn)定。這種供水方式，水泵整日不停運(yùn)轉(zhuǎn)，有的可能在夜間用水低谷時(shí)段停止運(yùn)行。這種系統(tǒng)形式簡(jiǎn)單、造價(jià)最低，但耗電、耗水嚴(yán)重，水壓不穩(wěn)，供水質(zhì)量極差。水塔式供水方式：這種方式是水泵先向水塔供水，再由水塔向用戶供水。水塔的合理高度是要求水塔最低水位略高于供水系統(tǒng)所需要壓力。水塔注滿后水泵停止，水塔水位低于某一位置時(shí)再啟動(dòng)水泵。水泵處于斷續(xù)工作狀態(tài)中。這種供水方式，水泵工作在額定流量額定揚(yáng)程的條件下，水泵處于高效能區(qū)。這種方式顯然比前種節(jié)電，其節(jié)電率與水塔容量、水泵額定流量、用水不均勻系數(shù)、水泵的開(kāi)、停時(shí)間比、開(kāi)/停頻率等有關(guān)。供水壓力比較穩(wěn)定。但這種供水方式基建設(shè)備投資最大，占地面積也最大;水壓不可調(diào)，不能兼顧近期與遠(yuǎn)期的需要；而且系統(tǒng)水壓不能隨系統(tǒng)所需流量和系統(tǒng)所需要壓力下降而下降，故還存在一些能量損失和二次污染問(wèn)題。而且在使用過(guò)程中，如果該系統(tǒng)水塔的水位監(jiān)控裝置損壞的話，水泵不能進(jìn)行自動(dòng)的開(kāi)、停，這樣水泵的開(kāi)、停，將完全由人操作，這時(shí)將會(huì)出現(xiàn)能量的嚴(yán)重浪費(fèi)和供水質(zhì)量的嚴(yán)重下降。變頻調(diào)速供水方式：這種系統(tǒng)的原理是通過(guò)安裝在系統(tǒng)中的壓力傳感器將系統(tǒng)壓力信號(hào)與設(shè)定壓力值作比較，再通過(guò)控制器調(diào)節(jié)變頻器的輸出，無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速。使系統(tǒng)水壓無(wú)論流量如何變化始終穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi).變頻調(diào)速水泵調(diào)速控制方式有三種:水泵出口恒壓控制、水泵出口變壓控制、給水系統(tǒng)最不利點(diǎn)恒壓控制。第二章方案擬定§2.1供水流程此次設(shè)計(jì)研究的對(duì)象是蘭州某住宅小區(qū)的供水要求，由于高層用戶對(duì)水壓的要求高，在水壓低時(shí)，高層用戶將無(wú)法正常用水甚至出現(xiàn)無(wú)水的情況，水壓高時(shí)將造成能源的浪費(fèi)。如圖2.1所示，是這棟樓的供水流程。自來(lái)水廠送來(lái)的水先儲(chǔ)存的水池中再通過(guò)水泵加壓送給用戶。通過(guò)水泵加壓后，必須恒壓供應(yīng)每一個(gè)用戶。開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)水泵組開(kāi)關(guān)用戶用水水池圖2.1供水流程簡(jiǎn)圖§2.2變頻恒壓供水控制方式的選擇目前國(guó)內(nèi)變頻恒壓供水設(shè)備電控柜的控制方式有邏輯電子電路控制方式、單片微機(jī)電路控制方式、帶PID回路調(diào)節(jié)器或可編程序控制器(PLC)的控制方式、新型變頻調(diào)速供水設(shè)備。邏輯電子電路控制方式：這類控制電路難以實(shí)現(xiàn)水泵機(jī)組全部軟啟動(dòng)、全流量變頻調(diào)節(jié)，往往采用一臺(tái)泵固定于變頻狀態(tài)，其余泵均為工頻狀態(tài)的方式。因此，控制精度較低、水泵切換時(shí)水壓波動(dòng)大、調(diào)試較麻煩、工頻泵起動(dòng)時(shí)有沖擊、抗干擾能力較弱，但其本錢較低。單片微機(jī)電路控制方式：這類控制電路優(yōu)于邏輯電路，但在應(yīng)付不同管網(wǎng)、不同供水情況時(shí)，調(diào)試較麻煩；追加功能時(shí)往往要對(duì)電路進(jìn)行修改，不靈活也不方便。電路的可靠性和抗干擾能力都不太好。帶PID回路調(diào)節(jié)器或可編程序控制器(PLC)的控制方式：該方式變頻器的作用是為電機(jī)提供可變頻率的電源。實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速，從而使管網(wǎng)水壓連續(xù)變化。傳感器的任務(wù)是檢測(cè)管網(wǎng)水壓，壓力設(shè)定單元為系統(tǒng)提供滿足用戶需要的水壓期望值。壓力設(shè)定信號(hào)和壓力反應(yīng)信號(hào)在輸入可編程控后，經(jīng)可編程控制器內(nèi)部PID控制程序的計(jì)算，輸出給變頻器一個(gè)轉(zhuǎn)速控制信號(hào)。還有一種方法是將壓力設(shè)定信號(hào)和壓力反應(yīng)信號(hào)送入PID回路調(diào)節(jié)器，由PID回路調(diào)節(jié)器在調(diào)節(jié)器內(nèi)部進(jìn)行運(yùn)算后，輸入給變頻器一個(gè)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)信號(hào)。由于變頻器的轉(zhuǎn)速控制信號(hào)是由可編程控制器或PID回路調(diào)節(jié)器給出的，所以對(duì)可編程控制器來(lái)講。既要有模擬量輸入接口，又要有模擬量輸出接口。由于帶模擬量輸入，輸出接口的可編程控制器價(jià)格很高，這無(wú)形中就增加了供水設(shè)備的本錢。假設(shè)采用帶有模擬量輸入，數(shù)字量輸出的可編程控制器，那么要在可編程控制器的數(shù)字量輸出口端另接一塊PWM調(diào)制板，將可編程控制器輸出的數(shù)字量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量。這樣，可編程控制器的本錢沒(méi)有降低，還增加了連線和附加設(shè)備，降低了整套設(shè)備的可靠性。如果采用一個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入，輸出的可編程控制器和一個(gè)PID回路調(diào)節(jié)器，其本錢也和帶模擬量輸入，輸出的可編程控制器差不多。所以，在變頻調(diào)速恒壓給水控制設(shè)備中，PID控制信號(hào)的產(chǎn)生和輸出就成為降低給水設(shè)備本錢的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。新型變頻調(diào)速供水設(shè)備：針對(duì)傳統(tǒng)的變頻調(diào)速供水設(shè)備的缺乏之處，國(guó)內(nèi)外不少生產(chǎn)廠家近年來(lái)紛紛推出了一系列新型產(chǎn)品，如華為的TD2100；施耐德公司的Altivar58泵切換卡；SANKEN的SAMCO—I系列；ABB公司的ACS600、ACS400系列產(chǎn)品；富士公司的GIIS／PIIS系列產(chǎn)品；等等。這些產(chǎn)品將PID調(diào)節(jié)器以及簡(jiǎn)易可編程控制器的功能都綜合進(jìn)變頻器內(nèi)，形成了帶有各種應(yīng)用的新型變頻器。由于PID運(yùn)算在變頻器內(nèi)部，這就省去了對(duì)可編程控制器存貯容量的要求和對(duì)PID算法的編程，而且PID參數(shù)的在線調(diào)試非常容易，這不僅降低了生產(chǎn)本錢，而且大大提高了生產(chǎn)效率。由于變頻器內(nèi)部自帶的PID調(diào)節(jié)器采用了優(yōu)化算法，所以使水壓的調(diào)節(jié)十分平滑，穩(wěn)定。同時(shí)，為了保證水壓反應(yīng)信號(hào)值的準(zhǔn)確、不失值，可對(duì)該信號(hào)設(shè)置濾波時(shí)間常數(shù)，同時(shí)還可對(duì)反應(yīng)信號(hào)進(jìn)行換算，使系統(tǒng)的調(diào)試非常簡(jiǎn)單、方便?？紤]以上四種方案后，此次設(shè)計(jì)采用第四種方案。如圖2.2所示。開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)水泵組開(kāi)關(guān)用戶用水水池PLC變頻器壓力傳感器圖2.2供水系統(tǒng)方案圖§2.3變頻供水系統(tǒng)變頻供水系統(tǒng)原理：智能型管網(wǎng)接力升壓〔無(wú)負(fù)壓〕設(shè)備可根據(jù)用戶需求設(shè)定用戶供水壓力，如果管網(wǎng)供水壓力高于設(shè)定壓力時(shí)，水泵機(jī)組處于停機(jī)狀態(tài)，自來(lái)水可通過(guò)連通管路直接對(duì)用戶供水。當(dāng)市政管網(wǎng)供水壓力低于設(shè)定壓力時(shí)，設(shè)備自動(dòng)進(jìn)入接力升壓工作狀態(tài)，機(jī)組通過(guò)壓力傳感器，水泵及恒壓變頻控制柜組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，隨著用水量的變化，不斷調(diào)整水泵轉(zhuǎn)速及投入運(yùn)行的水泵臺(tái)數(shù)，以保持供水壓力恒定。流量調(diào)節(jié)器是密封容器，在供水管網(wǎng)能滿足供水要求時(shí)，此設(shè)備作為供水管網(wǎng)與供水設(shè)備之間的緩沖裝置，以消除水泵機(jī)組對(duì)管網(wǎng)的脈動(dòng)影響。在供水管網(wǎng)供水量缺乏時(shí)，作為流量調(diào)節(jié)裝置，以緩解管網(wǎng)用水頂峰時(shí)的流量缺乏。管網(wǎng)保護(hù)器安裝在流量調(diào)節(jié)器上，當(dāng)罐內(nèi)壓力較外界壓力高時(shí)，管網(wǎng)保護(hù)器關(guān)閉，水泵機(jī)組疊加市政管網(wǎng)原有壓力進(jìn)行恒壓供水；當(dāng)罐內(nèi)壓力與外界平衡時(shí)，管網(wǎng)保護(hù)器翻開(kāi)與外界相通，防止了負(fù)壓的形成，保證市政管網(wǎng)平安及其它用戶正常供水。供水管網(wǎng)停水時(shí)，設(shè)備自動(dòng)停止運(yùn)行，管網(wǎng)恢復(fù)供水自動(dòng)開(kāi)機(jī)。停電時(shí)，水泵機(jī)組停止工作，自來(lái)水可通過(guò)連通管直接進(jìn)人用戶管網(wǎng)，來(lái)電時(shí)機(jī)組自動(dòng)開(kāi)機(jī)恢復(fù)正常供水?！?.4變頻恒壓供水系統(tǒng)的構(gòu)成如圖2.3所示，整個(gè)系統(tǒng)由三臺(tái)水泵，一臺(tái)變頻調(diào)速器，一臺(tái)PLC和一個(gè)壓力傳感器及假設(shè)干輔助部件構(gòu)成。三臺(tái)水泵中每臺(tái)泵的出水管均裝有手動(dòng)閥，以供維修和調(diào)節(jié)水量之用，三臺(tái)泵協(xié)調(diào)工作以滿足供水需要；變頻供水系統(tǒng)中檢測(cè)管路壓力的壓力傳感器，一般采用電阻式傳感器(反應(yīng)0～5V電壓信號(hào))或壓力變送器(反應(yīng)4～20mA電流)；變頻器是供水系統(tǒng)的核心，通過(guò)改變電機(jī)的頻率實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無(wú)極調(diào)速、無(wú)波動(dòng)穩(wěn)壓的效果和各項(xiàng)功能。PPLC切換邏輯變頻器控制面板123用戶管網(wǎng)壓力傳感器圖2.3系統(tǒng)原理圖從原理框圖，我們可以看出變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)檢測(cè)、控制系統(tǒng)、人機(jī)界面以及報(bào)警裝置等局部組成。(1)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由一組水泵組成，它們用于將水供入用戶管網(wǎng)，圖2.3中的3個(gè)水泵分為二種類型:調(diào)速泵:是由變頻調(diào)速器控制、可以進(jìn)行變頻調(diào)整的水泵，用以根據(jù)用水量的變化改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以維持管網(wǎng)的水壓恒定。恒速泵:水泵運(yùn)行只在工頻狀態(tài)，速度恒定。它們用于在用水量增大而調(diào)速泵的最大供水能力缺乏時(shí)，對(duì)供水量進(jìn)行定量的補(bǔ)充。(2)信號(hào)檢測(cè)在系統(tǒng)控制過(guò)程中，需要檢測(cè)的信號(hào)包括自來(lái)水出水水壓信號(hào)和報(bào)警信號(hào):①水壓信號(hào):它反映的是用戶管網(wǎng)的水壓值，它是恒壓供水控制的主要反應(yīng)信號(hào)。②報(bào)警信號(hào):它反映系統(tǒng)是否正常運(yùn)行，水泵電機(jī)是否過(guò)載、變頻器是否有異常。該信號(hào)為開(kāi)關(guān)量信號(hào)。(3)控制系統(tǒng)供水控制系統(tǒng)一般安裝在供水控制柜中，包括供水控制器(PLC系統(tǒng))、變頻器和電控設(shè)備三個(gè)局部。①供水控制器:它是整個(gè)變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的核心。供水控制器直接對(duì)系統(tǒng)中的工況、壓力、報(bào)警信號(hào)進(jìn)行采集，對(duì)來(lái)自人機(jī)接口和通訊接口的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、實(shí)施控制算法，得出對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方案，通過(guò)變頻調(diào)速器和接觸器對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(即水泵)進(jìn)行控制。②變頻器:它是對(duì)水泵進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制的單元。變頻器跟蹤供水控制器送來(lái)的控制信號(hào)改變調(diào)速泵的運(yùn)行頻率，完成對(duì)調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速控制。③電控設(shè)備:它是由一組接觸器、保護(hù)繼電器、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等電氣元件組成。用于在供水控制器的控制下完成對(duì)水泵的切換、手/自動(dòng)切換等。(4)人機(jī)界面人機(jī)界面是人與機(jī)器進(jìn)行信息交流的場(chǎng)所。通過(guò)人機(jī)界面，使用者可以更改設(shè)定壓力，修改一些系統(tǒng)設(shè)定以滿足不同工藝的需求，同時(shí)使用者也可以從人機(jī)界面上得知系統(tǒng)的一些運(yùn)行情況及設(shè)備的工作狀態(tài)。人機(jī)界面還可以對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行監(jiān)示，對(duì)報(bào)警進(jìn)行顯示。(5)通訊接口通訊接口是本系統(tǒng)的一個(gè)重要組成局部，通過(guò)該接口，系統(tǒng)可以和組態(tài)軟件以及其他的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，同時(shí)通過(guò)通訊接口，還可以將現(xiàn)代先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到本系統(tǒng)中來(lái)，例如可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程的診斷和維護(hù)等。(6)報(bào)警裝置作為一個(gè)控制系統(tǒng)，報(bào)警是必不可少的重要組成局部。由于本系統(tǒng)能適用于不同的供水領(lǐng)域，所以為了保證系統(tǒng)平安、可靠、平穩(wěn)的運(yùn)行，防止因電機(jī)過(guò)載、變頻器報(bào)警、電網(wǎng)過(guò)大波動(dòng)、供水水源中斷、出水超壓、泵站內(nèi)溢水等等造成的故障，因此系統(tǒng)必須要對(duì)各種報(bào)警量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，由PLC判斷報(bào)警類別，進(jìn)行顯示和保護(hù)動(dòng)作控制，以免造成不必要的損失。§2.5變頻恒壓供水系統(tǒng)的工作原理合上空氣開(kāi)關(guān)，供水系統(tǒng)投入運(yùn)行。將手動(dòng)、自動(dòng)開(kāi)關(guān)打到自動(dòng)上，系統(tǒng)進(jìn)入全自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，PLC中程序首先接通KM6，并起動(dòng)變頻器。根據(jù)壓力設(shè)定值(根據(jù)管網(wǎng)壓力要求設(shè)定)與壓力實(shí)際值(來(lái)自于壓力傳感器)的偏差進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，并輸出頻率給定信號(hào)給變頻器。變頻器根據(jù)頻率給定信號(hào)及預(yù)先設(shè)定好的加速時(shí)間控制水泵的轉(zhuǎn)速以保證水壓保持在壓力設(shè)定值的上、下限范圍之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)恒壓控制。同時(shí)變頻器在運(yùn)行頻率到達(dá)上限，會(huì)將頻率到達(dá)信號(hào)送給PLC，PLC那么根據(jù)管網(wǎng)壓力的上、下限信號(hào)和變頻器的運(yùn)行頻率是否到達(dá)上限的信號(hào)，由程序判斷是否要起動(dòng)第2臺(tái)泵(或第3臺(tái)泵)。當(dāng)變頻器運(yùn)行頻率到達(dá)頻率上限值，并保持一段時(shí)間，那么PLC會(huì)將當(dāng)前變頻運(yùn)行泵切換為工頻運(yùn)行，并迅速起動(dòng)下1臺(tái)泵變頻運(yùn)行。此時(shí)PID會(huì)繼續(xù)通過(guò)由遠(yuǎn)傳壓力表送來(lái)的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行分析、計(jì)算、判斷，進(jìn)一步控制變頻器的運(yùn)行頻率，使管壓保持在壓力設(shè)定值的上、下限偏差范圍之內(nèi)。增泵工作過(guò)程：假定增泵順序?yàn)閘、2、3泵。開(kāi)始時(shí)，1泵電機(jī)在PLC控制下先投入調(diào)速運(yùn)行，其運(yùn)行速度由變頻器調(diào)節(jié)。當(dāng)供水壓力小于壓力預(yù)置值時(shí)變頻器輸出頻率升高，水泵轉(zhuǎn)速上升，反之下降。當(dāng)變頻器的輸出頻率到達(dá)上限，并穩(wěn)定運(yùn)行后，如果供水壓力仍沒(méi)到達(dá)預(yù)置值，那么需進(jìn)入增泵過(guò)程。在PLC的邏輯控制下將1泵電機(jī)與變頻器連接的電磁開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，1泵電機(jī)切換到工頻運(yùn)行，同時(shí)變頻器與2泵電機(jī)連接，控制2泵投入調(diào)速運(yùn)行。如果還沒(méi)到達(dá)設(shè)定值，那么繼續(xù)按照以上步驟將2泵切換到工頻運(yùn)行，控制3泵投入變頻運(yùn)行。減泵工作過(guò)程：假定減泵順序依次為3、2、1泵。當(dāng)供水壓力大于預(yù)置值時(shí)，變頻器輸出頻率降低，水泵速度下降，當(dāng)變頻器的輸出頻率到達(dá)下限，并穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間后，把變頻器控制的水泵停機(jī)，如果供水壓力仍大于預(yù)置值，那么將下一臺(tái)水泵由工頻運(yùn)行切換到變頻器調(diào)速運(yùn)行，并繼續(xù)減泵工作過(guò)程。如果在晚間用水不多時(shí)，當(dāng)最后一臺(tái)正在運(yùn)行的主泵處于低速運(yùn)行時(shí)，如果供水壓力仍大于設(shè)定值，那么停機(jī)并啟動(dòng)輔泵投入調(diào)速運(yùn)行，從而到達(dá)節(jié)能效果?！?.6主電路工頻電工頻電QSRST變頻器UVW變頻電KM1KM0KM2KM3KM4KM5KM6圖2.4主電路接線圖如圖2.4為主電路接線圖，電機(jī)有兩種工作模式即：在工頻電下運(yùn)行和在變頻電下運(yùn)行。KM1、KM3、KM5分別為電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3工頻運(yùn)行時(shí)接通電源的控制接觸器，KM0、KM2、KM4分別為電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3變頻運(yùn)行時(shí)接通電源的控制接觸器。熱繼電器(FR)是利用電流的熱效應(yīng)原理工作的保護(hù)電路，它在電路中的用作電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)。熔斷器〔FU〕是電路中的一種簡(jiǎn)單的短路保護(hù)裝置。使用中，由于電流超過(guò)允許值產(chǎn)生的熱量使串接于主電路中的熔體熔化而切斷電路，防止電氣設(shè)備短路和嚴(yán)重過(guò)載。第三章相關(guān)器件的介紹及接線§3.1變頻器變頻器的英文譯名是VFD〔Variable-frequencyDrive〕，這可能是現(xiàn)代科技由中文反向譯為英文的為數(shù)不多實(shí)例之一。變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)工作電源的頻率和幅度的方式來(lái)控制交流電動(dòng)機(jī)的電力傳動(dòng)元件。變頻器在中、韓等亞洲地區(qū)受日本廠商影響而曾被稱作VVVF〔VariableVoltageVariableFrequencyInverter〕。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，能實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電機(jī)的軟啟動(dòng)、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)、過(guò)流過(guò)壓過(guò)載保護(hù)等功能?！?.1.1變頻器的工作原理1概述主電路是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換局部，變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。它由三局部構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器〞，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路〞，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器〞。2整流器最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn)。3平波回路在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動(dòng)電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動(dòng)電流也使直流電壓變動(dòng)。為了抑制電壓波動(dòng)，采用電感和電容吸收脈動(dòng)電壓〔電流〕。裝置容量小時(shí)，如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡(jiǎn)單的平波回路。4逆變器同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時(shí)間使6個(gè)開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到3相交流輸出。以電壓型pwm逆變器為例示出開(kāi)關(guān)時(shí)間和電壓波形?？刂齐娐肥墙o異步電動(dòng)機(jī)供電〔電壓、頻率可調(diào)〕的主電路提供控制信號(hào)的回路，它有頻率、電壓的“運(yùn)算電路〞，主電路的“電壓、電流檢測(cè)電路〞，電動(dòng)機(jī)的“速度檢測(cè)電路〞，將運(yùn)算電路的控制信號(hào)進(jìn)行放大的“驅(qū)動(dòng)電路〞，以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的“保護(hù)電路〞組成。〔1〕運(yùn)算電路：將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測(cè)電路的電流、電壓信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓、頻率?！?〕電壓、電流檢測(cè)電路：與主回路電位隔離檢測(cè)電壓、電流等。〔3〕驅(qū)動(dòng)電路：驅(qū)動(dòng)主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷?！?〕速度檢測(cè)電路:以裝在異步電動(dòng)機(jī)軸機(jī)上的速度檢測(cè)器(tg、plg等)的信號(hào)為速度信號(hào)，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)?！?〕保護(hù)電路:檢測(cè)主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過(guò)載或過(guò)電壓等異常時(shí)，為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值?！熳冾l器的作用及特點(diǎn)變頻器集成了高壓大功率晶體管技術(shù)和電子控制技術(shù)，得到廣泛應(yīng)用。變頻器的作用是改變交流電機(jī)供電的頻率和幅值，因而改變其運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)的周期，到達(dá)平滑控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。變頻器的出現(xiàn)，使得復(fù)雜的調(diào)速控制簡(jiǎn)單化，用變頻器+交流鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)組合替代了大局部原先只能用直流電機(jī)完成的工作，縮小了體積，降低了維修率，使傳動(dòng)技術(shù)開(kāi)展到新階段。變頻器具有過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、過(guò)載、短路、失速等自動(dòng)保護(hù)功能。能實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟起動(dòng)，減小電氣和機(jī)械沖擊噪音，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。變頻恒壓供水系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)特點(diǎn):1．節(jié)能：變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備使整個(gè)供水系統(tǒng)始終保持最優(yōu)工作狀態(tài)節(jié)電率可達(dá)35%—60%，這一特點(diǎn)已被廣闊用戶所認(rèn)識(shí)并帶來(lái)效益。2．占地面積小，投人少，效率高：設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊占地面積少維護(hù)方便維護(hù)費(fèi)用低投資省安裝快如僅供幾棟居民樓生活用水的小型供水設(shè)備在樓梯間樓梯下幾平方米的地方即可安裝。3．配置靈活，功能齊全，自動(dòng)化程度高。4．由于變頻恒壓調(diào)速直接從水源供水，減少了原有供水方式的二次污染，大大降低水質(zhì)污染的可能性：眾所周知南方氣候炎熱潮濕細(xì)菌和微生物極易繁殖和滋生尤其是高位水箱很容易生紅蟲(chóng)必須定期清洗改用變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備后只需一個(gè)低位水箱原來(lái)也有將水質(zhì)污染降到最低限度。5．通過(guò)通信控制，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，節(jié)省了人力物力?！?.1.3變頻器的接線及選型變頻器的接線管腳STF接PLC的Y7管腳，控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)。X2接變頻器的FU接口，X3接變頻器的OL接口。頻率檢測(cè)的上/下限信號(hào)分別通過(guò)OL和FU輸出至PLC的X2與X3輸入端作為PLC增泵減泵控制信號(hào)。 Y7 Y7COMSTFSTRRTSD10254FUOLSEX2X3COM0~24V直流電源壓力傳感器圖3.1變頻器接線圖變頻器的選型電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)PU接口〔RS-485〕模擬信號(hào)公共端接地短路片三相交流電源直流24V輸出和外部晶體管公共端子正轉(zhuǎn)起動(dòng)反轉(zhuǎn)起動(dòng)起動(dòng)自保持選擇高速中速低速多段速度選擇點(diǎn)動(dòng)模式第二加/減速時(shí)間選擇輸出停止復(fù)位電流輸入選擇瞬時(shí)掉電再起動(dòng)選擇〔漏型輸入公共端〕控制回路輸入信號(hào)〔無(wú)電源輸入〕頻率設(shè)定信號(hào)〔模擬〕短路片當(dāng)用FR-BEL時(shí)請(qǐng)卸掉此短路片短路片當(dāng)用FR-ABR時(shí)請(qǐng)卸掉此短路片注：端子PR，PX在0.4~7.5KW中裝有異常輸出運(yùn)行頻率到達(dá)瞬時(shí)停電過(guò)負(fù)荷頻率檢測(cè)集電極開(kāi)路輸出公共端指示儀表〔＋〕〔－〕公共端輔助輸入電源輸入123頻率設(shè)定電位器圖3.2FR-A540的管腳說(shuō)明根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，本系統(tǒng)選用FR-A540系列變頻器，如圖3.2§3.2壓力傳感器的接線圖壓力傳感器使用CY-YZ-1001型絕對(duì)壓力傳感器。該傳感器采用硅壓阻效應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量的力－電轉(zhuǎn)換。傳感器由敏感芯體和信號(hào)調(diào)理電路組成，當(dāng)壓力作用于傳感器時(shí)，敏感芯體內(nèi)硅片上的惠斯登電橋的輸出電壓發(fā)生變化，信號(hào)調(diào)理電路將輸出的電壓信號(hào)作放大處理，同時(shí)進(jìn)行溫度補(bǔ)償、非線性補(bǔ)償，使傳感器的電性能滿足技術(shù)指標(biāo)的要求。該傳感器的量程為0～2.5MPa，工作溫度為5℃～60℃，供電電源為28±3V〔DC4545變頻器024V直流電源壓力傳感器圖3..3壓力傳感器的接線圖§3.3原件表水泵：M1、M2選用40-160(I)A型，M3選用40-160(I)型，參數(shù)見(jiàn)表3.1。I1=P/U=2200/380≈5.8AI2=P/U=3000/380≈7.9A熱繼電器的選擇：選用最小的熱繼電器作為電機(jī)的過(guò)載保護(hù)熱繼電器FR，F(xiàn)R1FR2可選用規(guī)格其型號(hào)為TK-E02T-C，額定電流5－8A，F(xiàn)R3可選用規(guī)格其型號(hào)為TK-E02U-C，額定電流為6－9熔斷器的選擇：在控制回路中熔斷器FU選用RT18系列。接觸器的選擇：對(duì)于接觸器KM選擇的是規(guī)格SC-E03-C,功率3Kw按鈕SB的選擇：PLC各輸入點(diǎn)的回路的額定電壓直流24V，各輸入點(diǎn)的回路的額定電流均小于40mA，按鈕均只需具有1對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)，按鈕均選用LAY3—11型，其主要技術(shù)參數(shù)為：UN=24VDC，IN=0.3A，含1對(duì)常開(kāi)和1對(duì)常閉觸點(diǎn)。元件符號(hào)型號(hào)個(gè)數(shù)可編程控制器PLCFXos-30MR-D1變頻器FR-A540系列5.5型1接觸器KMSC-E03-C7水泵M1,M240-160(I)A2M340-160(I)1閘刀開(kāi)關(guān)QSHD11-100/181熔斷器FU1，F(xiàn)U2RT186A2FU3RT188A1熱繼電器FR1FR2TK-E02T-C2FR3K-E02U-C1按鈕SBLAY3—1110表3.1元件表總圖水泵符號(hào)型號(hào)流量(m3/h)揚(yáng)程

(m)轉(zhuǎn)速

(r/min)電機(jī)功率

(kw)M1,M240-160(I)A112829002.2M340-160(I)12.53229003.0表3.2水泵的參數(shù)變頻器適用電機(jī)容量〔KW)輸出額定容量(KVA)輸出額定電流〔A〕過(guò)載能力電源額定輸入交流電壓/頻率冷卻方式FR-A540系列5.5型〔三菱〕5.59.112150%60s,200%0.5s(反時(shí)限特性)3相，380V至480V50Hz/60Hz強(qiáng)制風(fēng)冷表3.3變頻器的參數(shù)§3.4可編程控制器PLC可編程控制器(ProgrammableController)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController)，簡(jiǎn)稱PLC，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的開(kāi)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是為了防止與個(gè)人計(jì)算機(jī)(PersonalComputer)的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC?？删幊炭刂破魇且环N帶有指令存儲(chǔ)器和數(shù)字或模擬I/O接口,以位運(yùn)算為主，能完成邏輯、順序、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算功能，用于控制機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制裝置。電源模塊電源模塊CPU模塊存儲(chǔ)器模塊輸入模塊輸出模塊控制對(duì)象通信模塊智能模塊操作模塊編程器圖3.4PLC的硬件結(jié)構(gòu)框圖§3.4.1PLC的特點(diǎn)及開(kāi)展PLC的特點(diǎn)：1編程簡(jiǎn)單PLC的的根本指令不多，常用于編程的梯形圖與傳統(tǒng)的繼電器接觸控制線路圖有許多相似之處，編程的使用簡(jiǎn)便，對(duì)程序進(jìn)行增減、修改和運(yùn)行監(jiān)視很方便。2可靠性高PLC是專門為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的，在設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中均采用了諸如屏蔽、濾波、隔離、無(wú)觸點(diǎn)、精選元器件等多層次有效的抗干擾措施，因此可靠性高。3通用性好。4功能強(qiáng)PLC具有很強(qiáng)的功能，能進(jìn)行邏輯、定時(shí)、計(jì)數(shù)和步進(jìn)等控制，能完成A/D與D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理和通信聯(lián)網(wǎng)等功能。5使用方便PLC體積小，重量輕，便于安裝。6設(shè)計(jì)、施工和調(diào)試周期短。PLC的產(chǎn)生及開(kāi)展：隨著社會(huì)的開(kāi)展，科技的進(jìn)步，新的控制器件及其控制系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。1968年美國(guó)通用汽車公司公開(kāi)招標(biāo)研制功能更強(qiáng)，使用更方便，價(jià)格廉價(jià)，可靠性更高的新型控制器。一年后美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司根據(jù)GM公司的招標(biāo)要求,研制成功世界上第一臺(tái)可編程控制器，型號(hào)為PDP-14，并在GM公司汽車生產(chǎn)線上首次應(yīng)用成功。這就較好的把繼電接觸控制簡(jiǎn)單易懂，使用方便、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)與計(jì)算機(jī)功能完善、靈活性強(qiáng)、通用性好的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，并將繼電接觸控制的硬連線邏輯轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)的軟件邏輯編程的設(shè)想逐漸變成現(xiàn)實(shí)。當(dāng)時(shí)人們把這第一臺(tái)可編程控制器叫做邏輯控制器PLC，只是用來(lái)取代繼電接觸控制，僅有執(zhí)行繼電器邏輯、定時(shí)、計(jì)數(shù)等較少功能?！?.4.2PLC的選型及接線PLC的選型水泵M1、M2，M3可變頻運(yùn)行，也可工頻運(yùn)行，需PLC的6個(gè)輸出點(diǎn)，變頻器的運(yùn)行與關(guān)斷由PLC的1個(gè)輸出點(diǎn)，控制變頻器使電機(jī)正轉(zhuǎn)需1個(gè)輸出信號(hào)控制，報(bào)警器的控制需要1個(gè)輸出點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)量一共9個(gè)?？刂破饎?dòng)和停止需要2個(gè)輸入點(diǎn)，變頻器極限頻率的檢測(cè)信號(hào)占用PLC2個(gè)輸入點(diǎn)，系統(tǒng)自動(dòng)/手動(dòng)起動(dòng)需1輸入點(diǎn)，手動(dòng)控制電機(jī)的工頻/變頻運(yùn)行需6個(gè)輸入點(diǎn)，控制系統(tǒng)停止運(yùn)行需1個(gè)輸入點(diǎn)，檢測(cè)電機(jī)是否過(guò)載需3個(gè)輸入點(diǎn)，共需15個(gè)輸入點(diǎn)。系統(tǒng)所需的輸入／輸出點(diǎn)數(shù)量共為24個(gè)點(diǎn)。本系統(tǒng)選用FXos-30MR-D型PLC。PLC的接線COMX0X1X2X3X4X5X6X7X10X11X12COMX0X1X2X3X4X5X6X7X10X11X12X13X14X15X16FXos-30MR-DCOMY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y10圖3.5PLC的接線圖Y0接KM0控制M1的變頻運(yùn)行，Y1接KM1控制M1的工頻運(yùn)行；Y2接KM2控制M2的變頻運(yùn)行，Y3接KM3控制M2的工頻運(yùn)行；Y4接KM4控制M3的變頻運(yùn)行，Y5接KM5控制M3的工頻運(yùn)行。X0接起動(dòng)按鈕，X1接停止按鈕，X2接變頻器的FU接口，X3接變頻器的OL接口，X4接M1的熱繼電器，X5接M2的熱繼電器，X6接M3的熱繼電器。為了防止出現(xiàn)某臺(tái)電動(dòng)機(jī)既接工頻電又接變頻電設(shè)計(jì)了電氣互鎖。在同時(shí)控制M1電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)接觸器KM1、KM0線圈中分別串入了對(duì)方的常閉觸頭形成電氣互鎖。頻率檢測(cè)的上/下限信號(hào)分別通過(guò)OL和FU輸出至PLC的X2與X3輸入端作為PLC增泵減泵控制信號(hào)?！?.4.3PLC的控制PLC在系統(tǒng)中的作用是控制交流接觸器組進(jìn)行工頻—變頻的切換和水泵工作數(shù)量的調(diào)整。工作流程如圖3.6所示。開(kāi)始開(kāi)始是否要自動(dòng)運(yùn)行？起動(dòng)/保持起動(dòng)變頻器/保持現(xiàn)有的運(yùn)行狀態(tài)是否手動(dòng)運(yùn)行模式根據(jù)輸入按鈕執(zhí)行相應(yīng)操作是否收到頻率下限？是否收到頻率上限？執(zhí)行減泵程序執(zhí)行增泵程序供水壓力過(guò)高需要減少水泵的工作數(shù)量供水壓力過(guò)低需要增加水泵的工作數(shù)量是是否否圖3.6PLC程序流程圖系統(tǒng)起動(dòng)之后，檢測(cè)是自動(dòng)運(yùn)行模式還是手動(dòng)運(yùn)行模式。如果是手動(dòng)運(yùn)行模式那么進(jìn)行手動(dòng)操作，人們根據(jù)自己的需要操作相應(yīng)的按鈕，系統(tǒng)根據(jù)按鈕執(zhí)行相應(yīng)操作。如果是自動(dòng)運(yùn)行模式，那么系統(tǒng)根據(jù)程序及相關(guān)的輸入信號(hào)執(zhí)行相應(yīng)的操作。手動(dòng)模式主要是解決系統(tǒng)出錯(cuò)或器件出問(wèn)題。在自動(dòng)運(yùn)行模式中，如果PLC接到頻率上限信號(hào)，那么執(zhí)行增泵程序，增加水泵的工作數(shù)量。如果PLC接到頻率下限信號(hào)，那么執(zhí)行減泵程序，減少水泵的工作數(shù)量。沒(méi)接到信號(hào)就保持現(xiàn)有的運(yùn)行狀態(tài)。1手動(dòng)運(yùn)行當(dāng)按下SB7按鈕，用手動(dòng)方式。按下SB10手動(dòng)啟動(dòng)變頻器。當(dāng)系統(tǒng)壓力不夠需要增加泵時(shí)，按下SBn〔n=1,3,5〕按鈕，此時(shí)切斷電機(jī)變頻，同時(shí)啟動(dòng)電機(jī)工頻運(yùn)行，再起動(dòng)下一臺(tái)電機(jī)。為了變頻向工頻切換時(shí)保護(hù)變頻器免于受到工頻電壓的反向沖擊，在切換時(shí)，用時(shí)間繼電器作了時(shí)間延遲，當(dāng)壓力過(guò)大時(shí)，可以手動(dòng)按下SBn〔n=2,4,6〕按鈕，切斷工頻運(yùn)行的電機(jī)，同時(shí)啟動(dòng)電機(jī)變頻運(yùn)行?？筛鶕?jù)需要，停按不同電機(jī)對(duì)應(yīng)的啟停按鈕，可以依次實(shí)現(xiàn)手動(dòng)啟動(dòng)和手動(dòng)停止三臺(tái)水泵。該方式僅供自動(dòng)故障時(shí)使用。2自動(dòng)運(yùn)行由PLC分別控制某臺(tái)電機(jī)工頻和變頻繼電器，在條件成立時(shí)，進(jìn)行增泵升壓和減泵降壓控制。升壓控制：系統(tǒng)工作時(shí)，每臺(tái)水泵處于三種狀態(tài)之一，即工頻電網(wǎng)拖動(dòng)狀態(tài)、變頻器拖動(dòng)調(diào)速狀態(tài)和停止?fàn)顟B(tài)。系統(tǒng)開(kāi)始工作時(shí)，供水管道內(nèi)水壓力為零，在控制系統(tǒng)作用下，變頻器開(kāi)始運(yùn)行，第一臺(tái)水泵M1，啟動(dòng)且轉(zhuǎn)速逐漸升高，當(dāng)輸出壓力到達(dá)設(shè)定值，其供水量與用水量相平衡時(shí)，轉(zhuǎn)速才穩(wěn)定到某一定值，這期間M1處在調(diào)速運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)用水量增加水壓減小時(shí)，通過(guò)壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)水泵按設(shè)定速率加速到另一個(gè)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速;反之用水量減少水壓增加時(shí)，水泵按設(shè)定的速率減速到新的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。當(dāng)用水量繼續(xù)增加，變頻器輸出頻率增加至工頻時(shí)，水壓仍低于設(shè)定值，由PLC控制切換至工頻電網(wǎng)后恒速運(yùn)行；同時(shí)，使第二臺(tái)水泵M2投入變頻器并變速運(yùn)行，系統(tǒng)恢復(fù)對(duì)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)，直到水壓到達(dá)設(shè)定值為止。如果用水量繼續(xù)增加，每當(dāng)加速運(yùn)行的變頻器輸出頻率到達(dá)工頻時(shí)，將繼續(xù)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換，并有新的水泵投人并聯(lián)運(yùn)行.當(dāng)最后一臺(tái)水泵M3投人運(yùn)行，變頻器輸出頻率到達(dá)工頻，壓力仍未到達(dá)設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出故障報(bào)警。降壓控制：當(dāng)用水量下降水壓升高，變頻器輸出頻率降至起動(dòng)頻率時(shí)，水壓仍高于設(shè)定值，系統(tǒng)將工頻運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的一臺(tái)水泵關(guān)掉，恢復(fù)對(duì)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)，使壓力重新到達(dá)設(shè)定值.當(dāng)用水量繼續(xù)下降，每當(dāng)減速運(yùn)行的變頻器輸出頻率降至起動(dòng)頻率時(shí)，將繼續(xù)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換，直到剩下最后一臺(tái)變頻泵運(yùn)行為止。第四章PLC的編程§4.1總程序的設(shè)計(jì)總程序的順序功能圖：系統(tǒng)分為自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)運(yùn)行兩局部M8002M8002否圖4.1總程序的順序功能圖自動(dòng)運(yùn)行順序功能圖按下SB8按鈕，系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行模式，順序功能圖如4.2所示。Y0接KM0控制M1的變頻運(yùn)行，Y1接KM1控制M1的工頻運(yùn)行；Y2接KM2控制M2的變頻運(yùn)行，Y3接KM3控制M2的工頻運(yùn)行；Y4接KM4控制M3的變頻運(yùn)行，Y5接KM5控制M3的工頻運(yùn)行。系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)，KM1閉合，#1泵以變頻方式運(yùn)行。當(dāng)變頻器的運(yùn)行頻率超出一個(gè)上限信號(hào)后，PLC通過(guò)這個(gè)上限信號(hào)后將1#水泵有變頻運(yùn)行轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行，KM1斷開(kāi)KM0吸合，同時(shí)KM3吸合變頻起動(dòng)第2#水泵。如果再次接收到變頻器上限信號(hào)，那么KM3斷開(kāi)KM2吸合，第2#水泵由變頻轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行，3#水泵變頻起動(dòng)。如果變頻器頻率偏低，即壓力過(guò)高，輸出的下限信號(hào)使PLC關(guān)閉KM5、KM2，開(kāi)啟KM3，2#水泵變頻起動(dòng)。再次接到下限信號(hào)就關(guān)閉KM3、KM0，吸合KM1，只剩1#水泵變頻運(yùn)行。為了防止出現(xiàn)某臺(tái)電動(dòng)機(jī)既接工頻電又接變頻電設(shè)計(jì)了電氣互鎖。在同是控制M1電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)接觸器KM1、KM0線圈中分別串入了對(duì)方的常閉觸頭形成電氣互鎖。M8002M8002否圖4.2自動(dòng)運(yùn)行順序功能圖手動(dòng)模式順序功能圖當(dāng)按下SB9按鈕，系統(tǒng)進(jìn)入手動(dòng)運(yùn)行模式。系統(tǒng)的每步動(dòng)作都必須有相應(yīng)的操作。順序功能圖如圖4.3所示。按下按鈕SB9之后，啟動(dòng)了變頻器，系統(tǒng)進(jìn)入手動(dòng)運(yùn)行模式。當(dāng)用戶按下SBn〔n=1，3，5〕三臺(tái)電機(jī)分別處于工頻運(yùn)行，當(dāng)用戶按下SBn〔n=2，4，6〕三臺(tái)電機(jī)分別處于變頻運(yùn)行?？梢远嗯_(tái)電機(jī)于不同的頻率工作，但一臺(tái)電機(jī)只能以一種頻率下工作?！踩?1電機(jī)，如果控制它工作的SB1,SB2按鈕被同時(shí)按下那么發(fā)出警報(bào)且電機(jī)無(wú)法起動(dòng)?！矼8002M8002否圖4.3手動(dòng)運(yùn)行順序功能圖§4.2程序梯形圖自動(dòng)運(yùn)行局部。SETM0SETM0M8002X015M0X000CJP0RSTM0SETM2SETM7SETM8起動(dòng)1#泵按下起動(dòng)按鈕，系統(tǒng)檢測(cè)采用那種運(yùn)行模式。如果按鈕SB7沒(méi)按，那么使用自動(dòng)運(yùn)行模式。變頻起動(dòng)1#水泵。M2X002RSTM2SETM1SETM4起動(dòng)1#M2X002RSTM2SETM1SETM4接收到變頻器上限信號(hào)，PLC通過(guò)這個(gè)上限信號(hào)后將1#水泵由變頻運(yùn)行轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行，KM1斷開(kāi)KM0吸合，同時(shí)KM3吸合變頻起動(dòng)第2#水泵。M1M1X002RSTM4SETM3SETM6M4起動(dòng)1#，2#，3#泵：再次接收到變頻器上限信號(hào)，那么KM3斷開(kāi)KM2吸合，第2#水泵由變頻轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行，3#水泵變頻起動(dòng)。M1X003RSTM1SETMM1X003RSTM1SETM4SETM2M4接到下限信號(hào)就關(guān)閉KM3、KM0，吸合KM1，只剩1#水泵變頻運(yùn)行。M1M1X003RSTM6RSTM3SETM4M3M6起動(dòng)1#，2#泵：輸出的下限信號(hào)使PLC關(guān)閉KM5、KM2，開(kāi)啟KM3，2#水泵變頻起動(dòng)。M1M1X003RSTM4SETM1SETM2M4起動(dòng)1#泵：接到下限信號(hào)關(guān)閉KM3、KM0，吸合KM1，只剩1#水泵變頻運(yùn)行。(2)手動(dòng)運(yùn)行局部X016X016RSTM0SETM7SETM8按下手動(dòng)起動(dòng)按鈕SB10，手動(dòng)起動(dòng)變頻器。C0K10C0