高層建筑恒壓供水控制系統設計_畢業設計(論文)-資料下載頁

【導讀】1）過程控制系統設計；3）PLC原理及應用。1）恒壓供水PLC控制系統總體方案設計；格式和要求按院有關規定。2）系統原理圖、軟件框圖及仿真軟件。[主要對學生畢業設計（論文）的工作態度，研究內容與方法，工作量，文獻應用，創新性，實用性，系統使用壓力變送器對供水水壓進行連續檢測，檢測到的壓力信號轉換成電信號。PLC作為核心控制機構，一方面控制變頻器和。和反饋機構，共同組成一個閉環控制系統。的起動切換、運行和調速。水泵機組采用循環使用的方式運行。上位機與PLC連接，完成對系統運行的數據采集和狀態監控。單臺水泵工況的調節是通過變頻器來改變電源的頻率f來改變電機的轉。速n,從而改變水泵的流量Q來實現的。分析水泵的能耗比較圖，可以看出利用變頻器

　　

【正文】 儲水池SL hSL lYV 1電網壓力上下限信號電流水位下限信號用戶M13~M23~M33~M43~圖 系統構成方案圖 控制系統的硬件設計 PLC 控制系統設計 按以下流程進行 ： 湖南科技大學本科生畢業設計（論文） 17 圖 控制系統設計流程圖 系統主要配置的選型 1．水泵機 組的選型 根據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 3 臺主水泵機組和 1 臺輔助泵機組，型號及參 數見表 。 湖南科技大學本科生畢業設計（論文） 18 表 水泵型號及參數 用水量 /（ hm/3 ） 揚程 /m 水泵型號 電動機功率 /kw 配用變頻器 /kw 36? 3 100 65LG5020? 5 22 22 24? 1 100 50LG2420? 5 11 11 2．變頻器的選型 根據控制功能不同，通用變頻器分為三種類型。普通功能型 u/f 控制變頻器，具有轉矩控制功的高功能型 u/f 控制變頻器，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、泵用負載設計的普通功能型 u/f 控制方式的森蘭變頻器，型號 BT12S22KWI,變頻器內置 PID 控制模塊，可用于閉環控制系統，實現恒壓供水。 其主要參數及性能介紹如下 ： 額定容量： 30KVA；額定電壓： 380V；額定電流： 45A；額定過載電流：額定電流的120%1 分鐘 。 配用制動電阻： 30? 。 3． PLC 的選型 依據控制任務，從 PLC 的輸入 1輸出點數、存儲器容量、輸入 l輸出接口模塊類型等方面等來選擇 PLC 型號。在供水系統的設計中，我們選擇三菱 FX2N32MR，其 I/O 端子分配在 節給出。 FX2N32MR 主要參數及特點 ： I/O 點數 ： 16/16；用戶程序步數 ： 4K；基本指令 ： 27 條；功能指令 ： 298 條；基本指令執行時間 ： 微秒；通信功能 ： 強；輸出形式 ： 繼電型；輸出能力 ： 2A/點 。 4．壓力變送器及數顯儀的選型 選用普通壓力表 Y100 和 XMT1270 數顯儀實現壓力的檢測、顯示和變送。壓力表測量范圍 01MPa，精度 ；數顯儀輸出一路 420mA 電流信號，送給變頻器作為 PID調節的反饋電信號，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。 5．其余器件型號 湖南科技大學本科生畢業設計（論文） 19 表 器件型號表 元件 型號 參數 備注 自動開關 DW10200/3 脫扣器 150A 3 個 DZ450/320 脫扣器 50A 1 個 DZ425/320 脫扣器 25A 1 個 接觸器 CJ1060 7 個 熔斷器 RM10100/80 1 個 RM10200/125 4 個 RM10600/500 1 個 按鈕開關 LA1911 規格：５００Ｖ 14 個 指示燈 XD6 24V, 4 紅， 8 綠 中間繼電器 DZ53/220 24V, 14 個 高低水位控制器 EQ 1 個 主令控制 器 SA 1 個 熱繼電器 JR1660/3D 熱元件 32A， 45A 1 個 32A， 3 個 45A 主電路方案設計 三臺大容量的主水泵 (1,2 ,3 )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；輔助泵只運行在工頻狀態，通過一個接觸器接入工頻。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,QF2,QF3,QF4,QF5,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 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。 湖南科技大學本科生畢業設計（論文） 20 圖 主電路圖 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。變頻器和電動機之間的配線長度應控制在 100m 以內。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(REV)來操作，不得以主電路空氣開關 QF2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 (Pl, P+)端子之間需接入相應的 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。圖 給出了供水系統電氣控制主回路的主要聯線關系。 控制電路設計 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。為了保護 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；另外，變頻器是按單臺電機容量配置，不允許同時帶多臺電機運行，為此對各電機的變頻運行也作了互鎖設計。為提高互鎖的可靠性，在 PLC 控制程序設計時，進M1 M2 M3 M4KM2 KM4 KM6 KM7KM3 KM5KM1QF2 QF3 QF4 QF5QF1FUFR1 FR2 FR3 FR4VVVFR S TUVWN3~ 3~ 3~ 3~湖南科技大學本科生畢業設計（論文） 21 一步通過 PLC 內部的軟繼電器 來做 互鎖。 控制電路中還考慮了電機和閥門的當前工作狀態指示的設計，為了節省 PLC 的輸出端口 ，在電路中可以采用 PLC 輸出端子的中間繼電器的相應常開觸點的斷開和閉合來控制相應電機和閥門的指示燈的亮和熄滅，指示當前系統電機和閥門的工作狀態。 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。通過轉換關及相應的電路來實現。圖 給出了供水系統的部 分 電氣控制線路圖。 kA3kA5kA2SB2SB1 kA1SB3kA2FR1SB6SB5 kA3SB8SB7 kA4FR2SB9 kA5SB12SB11kA6FR3kA1 kA2 kA3 kA4 kA5 kA6kA1FR4kA71 243LkAkAkAkAkAkAkAkAHL0NkA4kA1kA3 kA3kA1kA6kA5SB14SB13kA7kA5SB4SB10SA圖 手動 控制線路圖 圖 中， SA 為手動 /自動轉換開關， KA 為手動 /自動轉換用中間繼電器，打在 ①位置為手動狀態，打在 ② 位置 KA 吸合，為自動狀態。在手動狀態，通過 按鈕 SB1SB14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。 中間繼電器 KA 的 7 個常閉觸點串接在四臺泵的手動控制電路上，控制四臺泵的手動運行。中間繼電器 KA 的常開觸點接 PLC 的 XO，控制自動變頻運行程序的執行。在自動狀態時，四臺泵在 PLC 的控制下能夠有序而平穩地切換、運行。 電動機電源的通斷，由中間繼電器 KA1KA7 控制接觸器 KM1KM7 的線圈來實現。 HLO為自動運行指示燈。 FR1, FR2, FR3， FR4 為四臺泵的熱繼電器的常閉觸點，對電機進行過 載 保護。 湖南科技大學本科生畢業設計（論文） 22 PLC 的 I/O 端子分配 及接線圖 PLC 的 I/O 分配如表 。 表 PLC 的 I/O 端子分配 現場器件與接線段子 I/O 地址 功能注釋 輸 入 中間繼電器 KA 常開觸點 X0 自動 /手動轉換開關 變頻器 Y2 端子 X1 變頻器輸出頻率極限信號 遠傳壓力表壓力上限電接點 X2 壓力下限到達信號 遠傳壓力表壓力下限電接點 X3 壓力上限到達信號 水池水位下限信號 X4 水池缺水 接觸器 KM8 常開 X5 變頻器故障報警信號 接觸器 KM9 常開 X15 壓力上下限報警信號 變頻器 Y1 X16 變頻器過載信號 輸 出 KA8 線圈 Y0 實現運行 /停止控制 KA1 線圈 Y1 1變頻運行控制及指示 KA2 線圈 Y2 1工頻運行控制及指示 KA3 線圈 Y3 2變頻運行控制及指示 KA4 線圈 Y4 2工頻運行控制及指示 KA5 線圈 Y5 3變頻運行控制及指示 KA6 線圈 Y6 3工頻運行控制及指示 KA7 線圈 Y7 輔助泵工頻運行控制及指示 KA10 線圈 Y10 水池水位下限報警指示 KA11 線圈 Y11 變頻器故障報警指示 KA12 線圈 Y12 水壓 上下 報警 KA13 線圈 Y13 自動變頻運行指示 KA14 線圈 Y14 自動工頻運行指示 KA15 線圈 Y15 變頻器過載 運行 指示 依據表 得 FX2N32MR 的 I/O 口的輸入輸出電路圖，如圖 。 湖南科技大學本科生畢業設計（論文） 23 X12X13X14KA15Y15KA14Y14Y13KA13KA12Y12Y11KA11KA10FR 4KA7KA1KA3 KA6KA5KA5KA6FR 3KA5KA1 KA4KA3KA3KA4FR 2FR 1KA2KA1KA1KA2KA3KA5Y10Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1KA8Y0KM9變頻器的 Y1KM8水位下限信號遠傳壓力表上限電節點遠傳壓力表下限電節點變頻器的Y2KAX16X15X11X10X7X6X5X4X3X2X1X0CO MFX 2N 3 2 M R圖 PLC 的接線圖 變頻器功能設定及接線 圖 湖南科技大學本科生畢業設計（論文） 24 表 變頻器 接線及 參數設置 表 中頻率參數設置說明： (1) 最 大 頻率：水泵屬于平方律負載，轉矩 T ∝ 2n ，當轉速超過其額定轉速時，轉矩將按平方規律增加，導致電動機嚴重過載。因此，變頻器的最高頻率只能與水泵額定頻率相等。 (2) 上限頻率：由于變頻器內部具有轉差補償功能，在 50Hz 的情況下，水泵在變頻運行時的實際轉速要高于工頻運行時的轉速，從而增大了電動機的負載，因此實際預置得略低于額定頻率。 (3) 下限頻率：在供水系統中，轉速過低，會出現水泵的全揚程小于基本揚程 (實際揚程 )，形成水泵 “ 空轉 ” 的現象。所以，在多數情況下，下限頻率不能太低，可根據實際情況適當調整。 變頻器端子 現場器件與接線端子 功能 代碼 參數 設定 解釋 FWD KA8 線圈 Y1 PLC 的 X16 F33 4 輸出過載預報 信號 Y2 PLC 的 X1 F33 2 輸出頻率到達 信號 CM PLC 的 COM PE 接地端子 IRF 接壓力傳感器輸入信號 30A， 30B KM8 線圈 變頻器故障總報警信號 30PA， 30PB KM9 線圈 壓力上下限報警信號 F01 2 頻率由外控端子 IRF4～ 20mA F02 1 外控 FWD,REV 控制， STOP 有效 F03 1 電動機停車方式自由制動 F04 Hz 最大頻率 F06 380V 最高輸出電壓 F10 2 電子熱保護，過載預報動作 F12 上限頻率 F13 Hz 下限頻率 F21 Hz 啟動頻率 F27 1 轉向鎖定 ， 正向有效 F50 3 反饋方式模擬電流 4～ 20mA F44 4 控制對象 是 壓力 湖南科技大學本科生畢業設計（論文） 25 (4) 啟動頻率：水泵 在啟動前