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畢業論文基于plc的變頻恒壓供水系統的設計(編輯修改稿)

2026-07-21 19:48 本頁面

　

【文章內容簡介】輸出點數量一共9個。控制起動和停止需要2個輸入點，變頻器極限頻率的檢測信號占用PLC2個輸入點，系統自動/手動起動需1輸入點，手動控制電機的工頻/變頻運行需6個輸入點，控制系統停止運行需1個輸入點，檢測電機是否過載需3個輸入點，共需15個輸入點。系統所需的輸入／輸出點數量共為24個點。本系統選用FXos30MRD型PLC。 PLC的接線圖4. 1 PLC的接線圖Y0接KM0控制M1的變頻運行，Y1接KM1控制M1的工頻運行；Y2接KM2控制M2的變頻運行，Y3接KM3控制M2的工頻運行；Y4接KM4控制M3的變頻運行，Y5接KM5控制M3的工頻運行。X0接起動按鈕，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。為了防止出現某臺電動機既接工頻電又接變頻電設計了電氣互鎖。在同時控制M1電動機的兩個接觸器KMKM0線圈中分別串入了對方的常閉觸頭形成電氣互鎖。頻率檢測的上/下限信號分別通過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。變頻器的選型根據設計的要求，本系統選用FRA540系列變頻器，如下圖所示：圖4. 2 FRA540的管腳說明變頻器的接線管腳STF接PLC的Y7管腳，控制電機的正轉。X2接變頻器的FU接口，X3接變頻器的OL接口。頻率檢測的上/下限信號分別通過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。圖4. 3變頻器接線圖 PID調節器僅用P動作控制，不能完全消除偏差。為了消除殘留偏差，一般采用增加I動作的PI控制。用PI控制時，能消除由改變目標值和經常的外來擾動等引起的偏差。但是， I動作過強時，對快速變化偏差響應遲緩。對有積分元件的負載系統可以單獨使用P動作控制。對于PD控制，發生偏差時，很快產生比單獨D動作還要大的操作量，以此來抑制偏差的增加。偏差小時，P動作的作用減小。控制對象含有積分元件的負載場合，僅P動作控制，有時由于此積分元件的作用，系統發生振蕩。在該場合，為使P動作的振蕩衰減和系統穩定，可用PD控制。換言之，該種控制方式適用于過程本身沒有制動作用的負載。利用I動作消除偏差作用和用D動作抑制振蕩作用，在結合P動作就構成了PID控制，本系統就是采用了這種方式。采用PID控制較其它組合控制效果要好，基本上能獲得無偏差、精度高和系統穩定的控制過程。這種控制方式用于從產生偏差到出現響應需要一定時間的負載系統(即實時性要求不高，工業上的過程控制系統一般都是此類系統，本系統也比較適合PID調節)效果比較好圖4. 4 PID控制框圖通過對被控制對象的傳感器等檢測控制量(反饋量)，將其與目標值(溫度、流量、壓力等設定值)進行比較。若有偏差，則通過此功能的控制動作使偏差為零。也就是使反饋量與日標值相一致的一種通用控制方式。它比較適用于流量控制、壓力控制、溫度控制等過程量的控制。在恒壓供水中常見的PID控制器的控制形式主要有兩種:(1)硬件型：即通用PID控制器，在使用時只需要進行線路的連接和P、I、D參數及日標值的設定。(2)軟件型：使用離散形式的PID控制算法在可編程序控制器(或單片機)上做PID控制器此次使用硬件型控制形式。根據設計的要求，本系統的PID調節器內置于變頻器中。圖4. 5 PID控制接線圖壓力傳感器使用CYYZ1001型絕對壓力傳感器。改傳感器采用硅壓阻效應原理實現壓力測量的力－電轉換。傳感器由敏感芯體和信號調理電路組成，當壓力作用于傳感器時，敏感芯體內硅片上的惠斯登電橋的輸出電壓發生變化，信號調理電路將輸出的電壓信號作放大處理，同時進行溫度補償、非線性補償，使傳感器的電性能滿足技術指標的要求。該傳感器的量程為0～，工作溫度為5℃～60 ℃，供電電源為28177。3V（DC）。圖4. 6 壓力傳感器的接線圖水泵：MM2選用40160(I)A型，M3選用40160(I)型。熱繼電器的選擇：選用最小的熱繼電器作為電機的過載保護熱繼電器FR，FR1 FR2可選用規格其型號為TKE02TC，額定電流5－8A，FR3可選用規格其型號為TKE02UC，額定電流為6－9 A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：對于接觸器KM選擇的是規格SCE03C,功率3Kw按鈕SB的選擇：PLC各輸入點的回路的額定電壓直流24V，各輸入點的回路的額定電流均小于40mA，按鈕均只需具有1對常開觸點，按鈕均選用LAY3—11型，其主要技術參數為：UN=24VDC，IN=，含1對常開和1對常閉觸點。表4. 1元件表總圖元件符號型號個數可編程控制器PLCFXos30MRD1變頻器FRA540系列1接觸器KMSCE03C7水泵M1,M240160(I)A2M340160(I)1閘刀開關QSHD11100/181熔斷器FU1，FU2RT18 6A2FU3RT18 8A1熱繼電器FR1 FR2TKE02TC2FR3KE02UC1按鈕SBLAY3—1110水泵符號型號流量(m3/h)揚程(m)轉速(r/min)電機功率(kw)M1,M240160(I)A11282900M340160(I)322900表4. 2水泵的參數變頻器適用電機容量（KW)輸出額定容量(KVA)輸出額定電流（A）過載能力電源額定輸入交流電壓/頻率冷卻方式（三菱）12150%60s ,200% (反時限特性)3相，380V至480V 50Hz/60Hz強制風冷表4. 3 變頻器的參數五、 PLC控制及編程 PLC控制PLC在系統中的作用是控制交流接觸器組進行工頻—變頻的切換和水泵工作數量的調整。圖5. 1 PLC程序流程圖系統起動之后，檢測是自動運行模式還是手動運行模式。如果是手動運行模式則進行手動操作，人們根據自己的需要操作相應的按鈕，系統根據按鈕執行相應操作。如果是自動運行模式，則系統根據程序及相關的輸入信號執行相應的操作。手動模式主要是解決系統出錯或器件出問題在自動運行模式中，如果PLC接到頻率上限信號，則執行增泵程序，增加水泵的工作數量。如果PLC接到頻率下限信號，則執行減泵程序，減少水泵的工作數量。沒接到信號就保持現有的運行狀態。手動運行當按下SB7按鈕，用手動方式。按下SB10手動

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