基于plc控制的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 再將其輸入窗口比較器，用比較器輸出的高電平作為貯水池水位的報(bào)警信號(hào)，輸入 PLC。綜合以上因素：本設(shè)計(jì)選擇淄博丹佛斯公司生產(chǎn)的型號(hào)為 DS26 分體式液位變送器，其量程為：0m~200m，適用于水池、深井以及其他各種液位的測(cè)量；零點(diǎn)和滿量程外部可調(diào)；供電電源：24VDC；輸出信號(hào)：兩線制 4~20mADC；精度等級(jí)： 級(jí)。 系統(tǒng)主電路分析及其設(shè)計(jì)基于 PLC 的變頻恒壓供水系統(tǒng)主電路圖如圖 所示：三臺(tái)電機(jī)分別為MMM3，它們分別帶動(dòng)水泵 3。接觸器 KMKMKM5 分別控制水泵機(jī)組 MMM3 工頻運(yùn)行；接觸器 KM KMKM6 分別控制水泵機(jī)組MMM3 變頻運(yùn)行； FRFRFR3 為過載保護(hù)用的熱繼電器；QSQSQS3 、QS4 為主電路的隔離開關(guān)；FU 為主電路的熔斷器。NL 1L 2L 3F U變頻器Q S 1RSTU VWQ S 2K M 2F R 1K M 1M 13 ~K M 3M 23 ~K M 5M 33 ~K M 4F R 2Q S 3 Q S 4K M 6F R 3北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 13 頁 圖 32 變頻恒壓供水系統(tǒng)主電路圖本設(shè)計(jì)采用三泵循環(huán)變頻運(yùn)行方式，即 3 臺(tái)水泵中只有 1 臺(tái)水泵在變頻器控制下作變速運(yùn)行，其余水泵在工頻下運(yùn)行，在用水量小的情況下，如果變頻泵連續(xù)運(yùn)行時(shí)間超 3h，則要切換下一臺(tái)水泵，即系統(tǒng)具有“倒泵功能”，避免某一臺(tái)水泵工作時(shí)間過長(zhǎng)。因此在同一時(shí)間內(nèi)只能有一臺(tái)水泵工作在變頻下，但不同時(shí)間段內(nèi)三臺(tái)水泵都可輪流做變頻泵。三相電源經(jīng)低壓熔斷器、隔離開關(guān)接至變頻器的 R、S、T 端，變頻器的輸出端U、V、W 通過接觸器的觸點(diǎn)接至電機(jī)。當(dāng)電機(jī)工頻運(yùn)行時(shí)，應(yīng)先斷開變頻器的隔離開關(guān)和其輸出端的接觸器，再把工頻回路的接觸器和隔離開關(guān)接通。主電路中的低壓熔斷器除接通電源外，還可實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)，每臺(tái)水泵的過載保護(hù)由相應(yīng)的熱繼電器 FR 實(shí)現(xiàn)。變頻和工頻兩個(gè)回路決不能同時(shí)接通，而且變頻器的輸出端絕不能直接接電源，必須經(jīng)過接觸器的觸點(diǎn)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)接通工頻回路時(shí)，應(yīng)先斷開變頻回路接觸器的觸點(diǎn)。相應(yīng)地從工頻轉(zhuǎn)換為變頻時(shí)，工頻接觸器也應(yīng)先斷開，才可接通變頻器輸出端接觸器，因此 KM1 和 KM2，KM3 和 KM4，KM5 和 KM6 不允許同時(shí)動(dòng)作，相互之間必須有可靠的互鎖。為監(jiān)視電機(jī)負(fù)載運(yùn)行情況，主回路的電流大小可以通過電流互感器和變送器將 4~20mA 電流信號(hào)送至上位機(jī)來顯示。系統(tǒng)啟動(dòng)、運(yùn)行和停止的操作不能直接斷開主電路，而需通過變頻器實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)和軟停。手動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，必須采用降壓?jiǎn)?dòng)或軟啟動(dòng)的方式以降低啟動(dòng)電流，本設(shè)計(jì)采用軟啟動(dòng)器。 系統(tǒng)控制電路分析及其設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)恒壓供水的主體控制設(shè)備是 PLC，采用西門子公司 S7200 系列 PLC，它體積小，執(zhí)行速度快，抗干擾能力強(qiáng)，性能優(yōu)越。PLC 用于實(shí)現(xiàn)變頻恒壓供水系統(tǒng)的自動(dòng)控制，要實(shí)現(xiàn)以下功能：自動(dòng)控制三臺(tái)水泵的投入運(yùn)行；能在三臺(tái)水泵之間實(shí)現(xiàn)變頻泵的切換；三臺(tái)水泵在啟動(dòng)時(shí)要有軟啟動(dòng)功能；對(duì)水泵的操作要有手動(dòng)/自動(dòng)控制功能。如圖 為電控系統(tǒng)控制電路圖。圖中SA 為手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，SA 打在 1 的位置為手動(dòng)控制狀態(tài)；打在 2 的狀態(tài)為自動(dòng)控制狀態(tài)。手動(dòng)運(yùn)行時(shí)，可用按鈕 SB1~SB6 控制三臺(tái)水泵的啟 /停；自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)在 PLC 程序控制下運(yùn)行。北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 14 頁S B 1K M 1S B 2Q 0 . 0Q 0 . 1K M 2K M 1K M 1K M 2H L 1H L 2F R 1S B 5K M 5S B 6Q 0 . 4Q 0 . 5K M 6K M 5K M 5K M 6H L 5H L 6F R 3S B 3K M 3S B 4Q 0 . 2Q 0 . 3K M 4K M 3K M 3K M 4H L 3H L 4F R 2P L CNL 1F U 2S A12Q 1 . 1H L 7Q 1 . 3H L 9Q 1 . 2H L 8H L 1 0Q 1 . 4Q 1 . 5K AH AN 14681 01 21 41 61 82 02 22 4圖 33　變頻恒壓供水系統(tǒng)控制電路圖注：PLC 各 I/O 端口、各指示燈所代表含義在下一節(jié) I/O 端口分配中將詳細(xì)介紹。圖中的 HL10 為自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)電源指示燈。對(duì)變頻器頻率進(jìn)行復(fù)位是只提供一個(gè)干觸發(fā)點(diǎn)信號(hào)，本系統(tǒng)通過一個(gè)中間繼電器 KA 的觸點(diǎn)對(duì)變頻器進(jìn)行復(fù)頻控制。圖中的 ~ 及 ~ 為 PLC 的輸出繼電器觸點(diǎn)，他們旁邊的 8 等數(shù)字為接線編號(hào)，可結(jié)合下節(jié)中圖 34 一起讀圖。本系統(tǒng)在手動(dòng)/自動(dòng)控制下的運(yùn)行過程如下：(1) 手動(dòng)控制：手動(dòng)控制只在檢查故障原因時(shí)才會(huì)用到，便于電機(jī)故障的檢測(cè)與維北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 15 頁修。單刀雙擲開關(guān) SA 打至 1 端時(shí)開啟手動(dòng)控制模式，此時(shí)可以通過開關(guān)分別控制三臺(tái)水泵電機(jī)在工頻下的運(yùn)行和停止。SB1 按下時(shí)由于 KM2 常閉觸點(diǎn)接通電路使得 KM1的線圈得電，KM1 的常開觸點(diǎn)閉合從而實(shí)現(xiàn)自鎖功能，電機(jī) M1 可以穩(wěn)定的運(yùn)行在工頻下。只有當(dāng) SB2 按下時(shí)才會(huì)切斷電路， KM1 線圈失電，電機(jī) M1 停止運(yùn)行。同理，可以通過按下 SBSB5 啟動(dòng)電機(jī) MM3，通過按下 SBSB6 來使電機(jī) MM3停機(jī)。(2)自動(dòng)控制：在正常情況下變頻恒壓供水系統(tǒng)工作在自動(dòng)狀態(tài)下。單刀雙擲開關(guān)SA 打至 2 端時(shí)開啟自動(dòng)控制模式，自動(dòng)控制的工作狀況由 PLC 程序控制。 輸出1水泵工頻運(yùn)行信號(hào)， 輸出 1水泵變頻運(yùn)行信號(hào)，當(dāng) 輸出 1 時(shí)，KM1 線圈得電，1水泵工頻運(yùn)行指示燈 HL1 點(diǎn)亮，同時(shí) KM1 的常閉觸點(diǎn)斷開，實(shí)現(xiàn)KM KM2 的電氣互鎖。當(dāng) 輸出 1 時(shí)，KM2 線圈得電，1水泵變頻運(yùn)行指示燈HL2 點(diǎn)亮，同時(shí) KM2 的常閉觸點(diǎn)斷開，實(shí)現(xiàn) KMKM1 的電氣互鎖。同理，3水泵的控制原理也是如此。當(dāng) 輸出 1 時(shí)，水池水位上下限報(bào)警指示燈 HL7 點(diǎn)亮；當(dāng) 輸出 1 時(shí)，變頻器故障報(bào)警指示燈 HL8 點(diǎn)亮；當(dāng) 輸出 1 時(shí)，白天供水模式指示燈 HL9 點(diǎn)亮；當(dāng) 輸出 1 時(shí)，報(bào)警電鈴 HA 響起；當(dāng) 輸出 1 時(shí)，中間繼電器 KA 的線圈得電，常開觸點(diǎn) KA 閉合使得變頻器的頻率復(fù)位；處于自動(dòng)控制狀態(tài)下，自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)電源指示燈 HL10 一直點(diǎn)亮。 PLC 的 I/O 端口分配及外圍接線圖基于 PLC 的變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求如下：(1) 由于白天和夜間小區(qū)用水量明顯不同，本設(shè)計(jì)采用白天供水和夜間供水兩種模式，兩種模式下設(shè)定的給定水壓值不同。白天，小區(qū)的用水量大，系統(tǒng)高恒壓值運(yùn)行；夜間，小區(qū)用水量小，系統(tǒng)低恒壓值運(yùn)行。(2) 在用水量小的情況下，如果一臺(tái)水泵連續(xù)變頻運(yùn)行時(shí)間超過 3h，則要切換下一臺(tái)水泵，即系統(tǒng)具有“倒泵”功能，以防止某一臺(tái)水泵工作時(shí)間過長(zhǎng)。倒泵只用于系統(tǒng)只有一臺(tái)變頻泵長(zhǎng)時(shí)間工作的情況下。(3) 考慮節(jié)能和水泵壽命的因素，各水泵切換遵循先啟先停、先停先啟原則。(4) 三臺(tái)水泵在啟動(dòng)時(shí)要有軟啟動(dòng)功能，對(duì)水泵的操作要有手動(dòng)/自動(dòng)控制功能，北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 16 頁手動(dòng)只在應(yīng)急或檢修時(shí)臨時(shí)使用。(5) 系統(tǒng)要有完善的報(bào)警功能。根據(jù)以上控制要求統(tǒng)計(jì)控制系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)的名稱、代碼及地址如表 32 所示。 表 32　輸入輸出點(diǎn)代碼及地址編號(hào)名 稱 代 碼 地址編號(hào)供水模式信號(hào)(1白天，0夜間) SA1 水池水位上下限信號(hào) SLHL 變頻器報(bào)警信號(hào) SU 試燈按鈕 SB7 輸入信號(hào)壓力變送器輸出模擬量電流值 Ip AIW01泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KMHL1 1泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KMHL2 2泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KMHL3 2泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KMHL4 3泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KMHL5 輸出信號(hào)3泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KMHL6 水池水位上下限報(bào)警指示燈 HL7 變頻器故障報(bào)警指示燈 HL8 白天模式運(yùn)行指示燈 HL9 報(bào)警電鈴 HA 變頻器頻率復(fù)位控制 KA 輸出信號(hào)變頻器輸入電壓信號(hào) Uf AQW0結(jié)合系統(tǒng)控制電路圖 和 PLC 的 I/O 端口分配表 32，畫出 PLC 擴(kuò)展模塊外圍接線圖，如圖 34 所示：北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 17 頁 1M0.00.11.00.70.60.50.40.30.22.72.62.52.42.32.22.12.01.71.62M1.51.41.31.21.11L0.0L+M1.51.41.31.21.13L1.00.70.60.52L0.40.30.20.1地1.71.6L1N。AC。C P U 2 2 6 C N2RS485MV0M0地L+RAA+I0BB+RBADD+RDCC+RC偏移 配置增益E M 2 3 5I 0 I 1 I 2Q 0 Q 1S A 1窗口比較器液位變送器水位上下限信號(hào)S US L H LS B 74 6 8 1 0 1 2 1 4 2 42 22 01 81 6 2N 1＋－壓力變送器輸出壓力信號(hào)輸入變頻器圖 34　PLC 及擴(kuò)展模塊外圍接線圖本變頻恒壓供水系統(tǒng)有五個(gè)輸入量，其中包括 4 個(gè)數(shù)字量和 1 個(gè)模擬量。壓力變送器將測(cè)得的管網(wǎng)壓力輸入 PLC 的擴(kuò)展模塊 EM235 的模擬量輸入端口作為模擬量輸入；開關(guān) SA1 用來控制白天/夜間兩種模式之間的切換，它作為開關(guān)量輸入 ；液位變送器把測(cè)得的水池水位轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)后送入窗口比較器，在窗口比較器中設(shè)定水池水位的上下限，當(dāng)超出上下限時(shí)，窗口比較其輸出高電平 1，送入 ；變頻器的故障輸出端與 PLC 的 相連，作為變頻器故障報(bào)警信號(hào)；開關(guān) SB7 與 相連作為試燈信號(hào)，用于手動(dòng)檢測(cè)各指示燈是否正常工作。本變頻