基于三菱plc的恒壓供水系統畢業論文-資料下載頁

【導讀】小區供水系統的建設是其中的一個重要方面,供水的經濟性、可靠。傳統的恒速泵加壓供水、水塔高位水箱供水、氣壓罐供水等供水方。前經濟生活的需要。自動變頻恒壓運行、自動工頻運行和現場手動控制等功能。系統有效地解決了傳。統供水方式中存在的問題,并具有多種輔助功能,增強了系統的可靠性。式實現恒壓供水相對于傳統的閥門控制恒壓供水方式的節能機理。泵的分級調節相結合,實現恒壓供水且有效節能。論文論述了采用多泵并聯供水

　　

【正文】 系統能自動可靠運行 ,為方便檢修和應急 ,應具備手動功能 ,各主泵均能可靠地實觀軟啟動； 華北理工大學機械工程學院 20 ⑶ 具有完善的保護和報警功能 ,系統要求較高的經濟運行性能。 根據以上系統要求的總流量范圍、揚程大小 ,確定供水系統設計流量和設計供水壓力 (水泵揚程 ),考慮到用水量類型為連續型低流量變化型 ,確定采用 4 臺長沙工業泵總廠生產的 100D16。三臺運行，一臺備用 變頻器的選型 要對系統所用的變頻器進行選型 ,首先 得確定變頻器的容量 ,方法是依據所配電動機的額定功率和額定電流來確定變頻器容量。在一臺變頻器驅動一臺電機連續運轉時 ,變頻器容量 (kVA)應同時滿足下列三式 : )(kCN AIf CN? （式 ） )(coskPPCN kVAM ??? （式 ） )(103P 3CN kVAIUk MM ???? （式 ） 式中 : MP 一負載所要求的電動機的輸出功率； ? 一電動機的效率 (通常在 以上 )； ?cos 一電動機的功率因數 (通常在 以上 )； MU 一電動機電壓 (v)； MI 一電動機工頻電源時的電流 (A)； k一電流波形的修正系數 ,對 PWM 方式 ,取 ； CNP 一變頻器的額定容量 (k 以 )； CNI 一變頻器的額定 電流 (A)。 這三個公式是統一的 ,選擇變頻器容量時 ,應同時滿足三個算式的關系 ,尤其變頻器電流是一個較關鍵的量。根據控制功能不同 ,通用變頻器可分為三種類型 :普通功能型 U/f 控制變頻器、具有轉矩控制功能的高功能型 U/f 控制變頻器以及矢量控制高功能型變頻器。供水系統屬泵類負載 ,低速運行時的轉矩小 ,可選用價格相對便宜的 U/f控制變頻器。 綜合以上因素 ,系統選用專為風機、泵用負載設計普通功能型 U/f 控制方式的 富士變頻器 FRENIC 5000P11S 15KW,此為富士變頻器低噪聲高性能多功能變頻器 ,對周圍設備噪聲干擾 極小。為風機、泵用 P11S 系列 ,標準設有風機、泵最佳第 3 章 系統硬件設計 21 自動節能運行方式，泵用容量 。該系列有自帶操作面板，可自由地由面板或外部信號進行點動操作。內置 PID 模塊與 A/D轉換模塊。可直接接收壓力變送器信號，進行計算并輸出。 壓力變送器的選型 壓力變送器是將水管中的壓力信號變成 15V 或 420mA 的模擬量信號 ,作為模擬輸入模塊 (A/D 模塊 )的輸入 ,在選擇時 ,為了防止傳輸過程中的干擾與損耗 ,我們采用 420mA 輸出壓力變送器。在運行過程中 ,當壓力變送器出現故障時 ,系統有可能開啟所有的水泵 ,而此時的用水量又達不到 ,這就使水管中的水壓上升 ,為了防止爆管和超高水壓損壞家中的用水設備 (熱水器、抽水馬桶等 ),本文中的供水系統使用電極點壓力表的壓力上限輸出 ,作為 PLC 的一個數字量輸入 ,當壓力超出上限時 ,關閉所有水泵并進行報警輸出。 根據以上的分析 ,本文選用 CJ800D 通用型壓力變送器。壓力表測量范圍01MPa,精度 ,對應電信號為 420mA 標準電流信號 ,可設定壓力上、下限 ,通過兩路繼電器控制輸出壓力超限信號 穩壓罐的選型 穩壓罐 — 由罐體、氣囊、接水口及排氣口四部份組成。用于閉式水循 環系統中，起到了平衡水量及壓力的作用，避免安全閥頻繁開啟和自動補水閥頻繁補水，當外界有壓力的水進入膨脹罐氣囊內時，密封在罐內的氮氣被壓縮，體積變小壓力升高，直到膨脹罐內氣體壓力與水的壓力達到一致時停止進水。本例選擇 SQL型消防氣壓罐。 觸摸屏的選型 觸摸屏英文名稱為 Programmable Operation Display(簡稱 POD)，即可編程序操作顯示器。借助觸摸屏，用戶可以直接用手向計算機輸入信息，它和鼠標、鍵盤一樣，是一種輸入設備。觸摸屏具有堅固耐用、反應速度快、節省空間、易于交流 等許多優點。利用這種技術，只要用手指輕輕地觸碰顯示屏上的圖符或文字就能對主機進行操作，從而使人機交互變得更加直截了當。這種技術極大方便了那些不懂電腦操作的用戶。觸摸屏的應用范圍非常廣闊，主要有公共信息的查詢，企業辦公、工業控制、電子游戲、點歌點菜、多媒體教學等。 在工業控制上 POD 作為 PLC 的前端設備在用戶和機器（例如變頻器）之間架設了一條橋梁，可以用一種簡單明了而又靈活的方式來取代傳統設備大量的觸華北理工大學機械工程學院 22 控按鈕、指示燈、選擇開關等。它可以工作在各種工業環境中 ， 并保證工作的高可靠性。 POD 還具有完善易用 的通信功能。利用其軟件可編輯、制作生產現場所需的基本畫面、自動畫面、模擬畫面、設定畫面、手動畫面、報警畫面等各種畫面，其便捷的操作性能受到了現場操作人員的好評。 本例中選擇 三菱公司生產的 GT1155QTBD，其屬于三菱推出的 GOT1000 系列中的 GT11 基本功能機型，屬于經濟性設備。 系統主電路分析及設計 四臺水泵 (l， 2， 3， 4)根據供水狀態的不同 ,具有變頻、工頻兩種運行方式，因此每臺主水泵均要求通過兩個接觸器分別與工頻電源和變頻電源輸出相聯 。連線時一定要注意保證水泵旋向正確 ,接觸器的選 擇依據電動機制容量來確定。 QF1,QF22,QF3,QF4,QFS,QF6 分別為主電路、變頻器和各水泵的工頻運行空氣開關 ,FR1,FR2,FR3,FR4分別為工頻運行時的電機過載保護用熱繼電器 ,變頻運行時由變頻器來實現電機過載保護。變頻器的主電路輸出端子 (U,V,W)經接觸器接至三相電動機上 ,當旋轉方向與工頻時電機轉向不一致時 ,需要調換輸出端子(U,V,W)的相序 ,否則無法工作。在變頻器起動、運行和停止操作中 ,必須用觸摸面板的運行和停止鍵或者是外控端子 FWD 來操作 ,不得以主電路空氣開關 QFZ 的通斷來進行。為 了改善變頻器的功率因素 ,還應在變頻器的 (P1,P2)端子之間接入需相應的 DC 電抗器。變頻器接地端子必須可靠接地 ,以保證安全 ,減少噪聲。供水系統電氣控制主回路的主要聯線關系如圖 所示： 第 3 章 系統硬件設計 23 M1 M2 M3 M4變頻器ABCQF1QF2KM1 KM2KM3 KM4 KM5 KM6 KM7 KM8FR1 FR2 FR3FR4圖 系統控制電路分析及設計 在控制電路的設計中 ,必須要考慮弱電和強電之間的隔離的問題。為了保 PLC設備 ,PLC輸出端口并不是直接和交流接觸器連接 ,而是在 PLC輸出端口和交流接觸器之間引入中間繼電器 ,通過中間繼電器控制接觸器線 圈的得電 /失電 ,進而控制電機或者閥門的動作。通過隔離 ,可延長系統的使用壽命 ,增強系統工作的可靠性。 控制電路之中還要考慮電路之間互鎖的關系 ,這對于變頻器安全運行十分重要。變頻器的輸出端嚴禁和工頻電源相連 ,也就是說不允許一臺電機同時接到工頻電源和變頻電源的情況出現。因此 ,在控制電路中多處對各主泵電機的工頻 /變頻運行接觸器作了互鎖設計，如圖 所示： 華北理工大學機械工程學院 24 SB1 SB2KM1KA1KA2KA1KA2K M 2K M 1FR1SB3 SB4KM3KA3KA4KA3KA4K M 4K M 3FR2SB5SB6KM5KA5KA6KA5KA6K M 6K M 5FR3SB7SB8KM7KA7KA8KA7KA8K M 8K M 7FR412SAKA9KA19PLCKA10K M 9HL1HL2HL3HL4HL5HL6HL7HL8HL9HL10L1NSB9SB10KM9KA15KA16KA17KA18圖 系統控制電路圖 出于可靠性及檢修方面的考慮 ,設計了手動 /自動轉換控制電路。通過轉換開關及 相應的電路來實現 , 圖 ,SA為手動 /自動轉換開關 ,打在①位置為手動狀態 ,打在②位置為自動狀態。在手動狀態 ,通過按鈕 SB1SB8控制各臺泵的起停。在自動狀態時 ,系統執行 PLC 的控制程序 ,自動控制泵的起停。 FR1, FR2, FR3, FR4為四臺泵的熱繼電器的常閉觸點 ,對電機進行過流保護。 PLC 的 I/O 端口分配及變頻器接線圖 系統中 PLC 型號為三菱 FXZN32MR 的 PLC,它表示的含義包括如下幾部分 :它是基本單元 ,內部包括 CPU、存儲器、輸入輸出口及電源 。其輸入輸出總點數為 32第 3 章 系統硬件設計 25 點 ,其中輸 入點數為 16點 ,輸出點數為 16點 。輸出類型為繼電器型 ,其擴展輸出模塊 Fx2N 一 16EYR 有 16個輸出點。 PLC 具體的端子分配情況如表 32 所示 : 表 32 PLC端子分配表 I/O 地址 硬件器件及接線端子 功能解釋 輸入 X0 FR1 常開觸點 1電機過載信號 X1 FR2 常開觸點 2電機過載信號 X2 FR3 常開觸點 3電機過載信號 X3 FR4 常開觸點 4電機過載信號 X4 KA15 輔助常開觸電 1電機跳空開故障信號 X5 KA16 輔助常開觸電 2電機跳空開故障信號 X6 KA17 輔助常開觸電 3電機跳空開故障信號 X7 KA18 輔助常開觸電 4電機跳空開故障信號 X10 變頻器 Y1 端子 變頻器故障警報 X11 變頻器 Y3 端子 變頻器輸出頻率上限信號 X12 變頻器 Y2 端子 變頻器輸出頻率下限信號 X13 SA 開關 自動 /手動切換 X14 SB9 按鈕 低壓區按鈕 X15 氣壓罐 Y3 端子 穩壓罐氣壓過低信號 X16 壓力變送器 X1 壓力上限警報 X17 壓力變送器 X2 壓力下限信號 X20 SB10 按鈕 啟動按鈕 輸出 Y0 KA11 線圈 1泵閥門控制 Y1 KA12 線圈 2泵閥門控制 Y2 KA13 線圈 3泵閥門控制 Y3 KA14 線圈 4泵閥門控制 Y4 KA2 線圈 1 電機工頻運行控制 Y5 KA4 線圈 2 電機工頻運行控制 Y6 KA6 線圈 3 電機工頻運行控制 Y7 KA8 線圈 4 電機工頻運行控制 Y10 KA1 線圈 1 電機變頻運行控制 Y11 KA3 線圈 2 電機變頻運行控制 Y12 KA5 線圈 3 電機變頻運行控制 Y13 KA7 線圈 4 電機變頻運行控制 華北理工大學機械工程學院 26 Y14 指示燈 HL9 變頻器故 障指示 Y15 變頻器 X1 端子 變頻器自由停車 Y16 變頻器 FWD 端 變頻器復位 Y17 警鈴 聲音報警 Y20 KA9 線圈 低水位區閥門 Y21 變頻器 X2 端子 手動控制 變頻器與 PLC 接線情況如圖 所示 X10Y15X11X124Y215RST1211FWDCMC1X2CMCMUVW30A30BY3Y230CY1CEM變頻器M三相交流380V++外加給定信號24 VPLC30壓力變送器QF圖 PLC 端子接線情況如圖 所示 第 3 章 系統硬件設計 27 OCOMX0X2X4X6X10X12X14X16OLNO24+X1X3X5X7X11X13X15X17Y2OY4Y60Y10Y12OY14Y16OCOM1Y1Y3COM2Y5Y7COM3Y11Y13COM4Y15Y17Y0110211312413514615716017123456701011121314151617INOUTRUNPLC端子接線圖MITSUBISHIMELSECFX2N32MRFR1FR2FR3FR4KA15KA16KA17KA18變頻器Y1端子SA1SA2變頻器Y3端子變頻器Y2端子氣壓罐Y3端子壓力變送器X1端子壓力變送器X2端子KA11KA12KA13KA14KA2KA4KA6KA8KA1KA3KA5KA7變頻器X1端子變頻器FDW端子L1N1泵閥門控制2泵閥門控制3泵閥門控制4泵閥門控制1電機工頻2電機工頻3電機工頻4電機工頻1電機變頻2電機變頻3電機變頻4電