基于plc控制的變頻恒壓供水系統-資料下載頁

　　

【正文】 =24VDC，IN=，含1對常開和1對常閉觸點。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 變頻器的參數4 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。 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手動啟動變頻器。當系統壓力不夠需要增加泵時，按下SBn（n=1,3,5）按鈕，此時切斷電機變頻，同時啟動電機工頻運行,再起動下一臺電機。為了變頻向工頻切換時保護變頻器免于受到工頻電壓的反向沖擊，在切換時，用時間繼電器作了時間延遲，當壓力過大時，可以手動按下SBn（n=2,4,6）按鈕，切斷工頻運行的電機，同時啟動電機變頻運行。可根據需要，停按不同電機對應的啟停按鈕。 自動運行由PLC分別控制某臺電機工頻和變頻繼電器，在條件成立時，進行增泵升壓和減泵降壓控制. 升壓控制：系統工作時，每臺水泵處于三種狀態之一，即工頻電網拖動狀態、供水管道內水壓力為零，在控制系統作用下，變頻器開始運行，第一臺水泵M1，啟動且轉速逐漸升高，當輸出壓力達到設定值，其供水量與用水量相平衡時，轉速才穩定到某一定值，通過壓力閉環調節水泵按設定速率加速到另一個穩定轉速。反之用水量減少水壓增加時，變頻器輸出頻率增加至工頻時，水壓仍低于設定值，由PLC控制切換至工頻電網后恒速運行。同時，使第二臺水泵M2投入變頻器并變速運行，系統恢復對水壓的閉環調節，直到水壓達到設定值為止。如果用水量繼續增加，每當加速運行的變頻器輸出頻率達到工頻時，將繼續發生如上轉換，變頻器輸出頻率達到工頻，壓力仍未達到設定值時，控制系統就會發出故障報警.降壓控制：當用水量下降水壓升高，變頻器輸出頻率降至起動頻率時，水壓仍高于設定值，系統將工頻運行時間最長的一臺水泵關掉，恢復對水壓的閉環調節，每當減速運行的變頻器輸出頻率降至起動頻率時，將繼續發生如上轉換，直到剩下最后一臺變頻泵運行為止。 編程及介紹 總程序的順序功能圖 系統分為自動運行和手動運行兩部分。 總程序的順序功能圖 自動運行順序功能圖按下SB8按鈕，系統進入自動運行模式。 自動運行順序功能圖 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的工頻運行系統起動時，KM1閉合，1泵以變頻方式運行。 當變頻器的運行頻率超出一個上限信號后，PLC通過這個上限信號后將1水泵有變頻運行轉為工頻運行，KM1斷開KM0吸合，同時KM3吸合變頻起動第2水泵。如果再次接收到變頻器上限信號，則KM3斷開KM2吸合，第2水泵由變頻轉為工頻運行，3水泵變頻起動。如果變頻器頻率偏低，即壓力過高，輸出的下限信號使PLC關閉KMKM2，開啟KM3，2水泵變頻起動。再次接到下限信號就關閉KMKM0，吸合KM1，只剩1水泵變頻運行。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。在同是控制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。 手動模式順序功能圖當按下SB9按鈕，系統進入手動運行模式。系統的每步動作都必須有相應的操作。 手動運行順序功能圖 按下按鈕SB9之后，啟動了變頻器，系統進入手動運行模式。當用戶按下SBn（n=1，3，5）三臺電機分別處于工頻運行，當用戶按下SBn（n=2，4，6）三臺電機分別處于變頻運行。可以多臺電機于不同的頻率工作，但一臺電機只能以一種頻率下工作。（如1電機，如果控制它工作的SB1,SB2按鈕被同時按下則發出警報且電機無法起動。） 程序說明（1）自動運行部分。起動1泵按下起動按鈕，系統檢測采用那種運行模式。如果按鈕SB7沒按，則使用自動運行模式。變頻起動1水泵。起動1，2泵：接收到變頻器上限信號，PLC通過這個上限信號后將1水泵由變頻運行轉為工頻運行，KM1斷開KM0吸合，同時KM3吸合變頻起動第2水泵。起動1，2，3泵：再次接收到變頻器上限信號，則KM3斷開KM2吸合，第2水泵由變頻轉為工頻運行，3水泵變頻起動。起動1泵：接到下限信號就關閉KMKM0，吸合KM1，只剩1水泵變頻運行。起動1，2泵：輸出的下限信號使PLC關閉KMKM2，開啟KM3，2水泵變頻起動。起動1泵：接到下限信號關閉KMKM0，吸合KM1，只剩1水泵變頻運行。（2）手動運行部分 (2)手動運行部分按下手動起動按鈕SB10，手動起動變頻器。按下SB2,斷開KM0，在10個計數脈沖后起動M1在變工頻電源下運行。按下SB4,斷開KM2，在10個計數脈沖后起動M2在變頻電源下運行。按下SB6,斷開KM4，在10個計數脈沖后起動M3在變頻電源下運行。按下SB1,斷開KM1，在10個計數脈沖后起動M1在工頻電源下運行。按下SB3,斷開KM3，在10個計數脈沖后起動M2在工頻電源下運行。按下SB5,斷開KM5，在10個計數脈沖后起動M3在工頻電源下運行。（3）公用部分當熱繼電器斷開系統報警。電機只能在一種頻率下運行，當電機工頻/變頻同時打開時將發出警報且電機停止運行。輔助繼電器M1,M2,M3,…M9依次控制輸出繼電器Y0,Y1,Y2,…Y10 按下停止按鈕，所有泵停止運行。結束語本論文研究的是變頻恒壓供水系統。恒壓供水系統以PLC和變頻器為核心進行設計，借助于PLC強大而靈活的控制功能和內置PID的變頻器優良的變頻調速性能，實現了恒壓供水的控制。該系統采用PCL控制變頻器進行PID調節，按實際需要隨意設定壓力給定值，根據壓差調整水泵的工作情況，實現恒壓供水，使給水泵始終在高效率下運行，在啟動時壓力波動小，可控制在給定值的5%范圍內。恒壓供水在日常生活中非常重要，基于PLC和變頻器技術設計的生活恒壓供水控制系統可靠性高、效率高、節能效果顯著、動態響應速度快。因實現了恒壓自動控制，不需要操作人員頻繁操作，節省了人力，提高了供水質量，減輕了勞動強度，可實現無人值班，節約管理費用。對整個供水過程來說，系統的可擴展性好，管理人員可根據每個季節的用水情況，選擇不同的壓力設定范圍，不但節約了用水，而且節約了電能，達到了更優的節能方式，實現供水的最優化控制和穩定性控制。目前在國內外變頻調速恒壓供水控制系統的研究設計中，對于能適應不同的用水場合，結合現代控制技術、網絡和通訊技術同時兼顧系統的電磁兼容性(EMC)的變頻但壓供水系統的水壓閉環控制的研究還是不夠的。因此，有待于進一步研究改善變頻恒壓供水系統的性能，使其能被更好的應用于生活、生產實踐中。參考文獻[1]. 北京：機械工業出版社，2003.[2]吳忠智，吳加林。：機械工業出版社，2000.[3]. 北京：機械工業出版社，2000.[4]，1996，[5]:機械工業出版社，1996[6]、:機械工業出版社[7](3):179，202。[8]趙小惠，(2)：1820[9](4)：48，49[10]，2006 21(4)[11]劉大銘，2006(3): 251一257。[12]丁芳等，2006(1): 103一105[13]，2006[14]，2005(4):58一62[15]，2005(4)[16]李國厚，趙明富，2005，26(8):38一40[17](自然科學版)，2004(6)增刊:135 一137[18]，2004(11):4一8[19]，2004(1):90一93[20]，中國給排水，2004(7):65一67[21](10):51[22]趙相賓，2003(7)：48[23] 2003(11):53一54[24]趙永成，閻長芷，李茂成PLc在變頻調速多泵并聯供水系統中的應用控制工程，2002(11): 41一43[25]王孝儉，鄧勝全，2002(9)：5153[26](10)：811致 謝本論文是在戴老師的悉心指導下完成的。老師淵博的學識，優秀的師德，深厚的學術造詣和嚴謹的治學態度使我受益匪淺。在整個論文工作中，老師給了我全方位的精心指導，嚴格把關、不倦教誨，為我付出了許多辛勞和汗水，使我得以順利完成論文工作。在論文工作中，戴老師為我提供了大量的研究資料，并給予了精心指導，從開題到實驗研究到論文撰寫，提出了很多非常好的意見和建議。我能順利完成學業及論文的撰寫，與戴老師的關心、支持和幫助是分不開的。在此，向支持與幫助我的同學和在三年中教導我的老師表示最衷心的感謝。 還要感謝汽車與電氣工程系的全體老師，感謝他們對我的培養。 感謝評閱和閱讀本文的老師為此付出的辛勤勞動！