基于plc的變頻恒壓供水系統-標準版-資料下載頁

【導讀】水系統的建設就顯得尤為重要。而且隨著城市用水量不斷增加，對供水系統的。建設提出了更高的要求。供水的經濟性、可靠性、穩定性直接影響到小區住戶。的正常生活和工作。本系統是針對居民生活用水而設計的一套由變頻器、PLC、水泵機組等設備組成的自動變頻恒壓供水控制系統。足需要，具有運行穩定、操作簡單和高效節能等特點。本文首先介紹了采取變頻調速方式實現恒壓供水相對于傳統的閥門控制恒。變頻器的恒壓供水系統的方案，并給出了硬件設計和PLC控制程序設計。

　　

【正文】 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） 。 河南理工大學畢業設計 (論文 )說明書 26 系統主電路設計 圖 38 系統主電路接線 根據供水的不同需求，水泵會工作在兩種模式：即工作于工頻或在變頻電下運行。 KM KM KM5 分別為水泵 M1 、 M2 、 M3 工頻運行時接通 /關斷電源的控制接觸器， KM0、 KM2 、 KM4 分別為水泵 M M M3 變頻運行時接通 /關斷電源的控制接觸器。 熱繼電器 (FR)是利用 電流的熱效應原理工作的保護電路，用它們來實現水泵的過載保護。 熔斷器 (FU)是利用熱溶化來實現的短路保護裝置。是利用電流超過允許值產生的大量熱量使串接于主電路中的熔體熔斷而切斷電路，防止電氣設備短路和嚴重過載。 河南理工大學畢業設計 (論文 )說明書 27 4 系統軟件設計 PLC 控制 PLC 程序流程圖 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。工作流程如圖 41 所示： 圖 41 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 ，系統根據按鈕執河南理工大學畢業設計 (論文 )說明書 28 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 [11]。 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，可以依次實現手動啟動和手動停止三臺水泵 。 該方式僅供自動故障時使用 。 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、變頻器拖動調速狀態和停止狀態 。 系統開始工作時， 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，這期間 M1處在調速運行狀態 。 當用水量增加水壓減小時，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，水泵按設定的速率減速到新的穩定轉速 。 當用水量繼續增加，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 ； 同河南理工大學畢業設計 (論文 )說明書 29 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，并有新的水泵投人并聯運行 。 當最后一臺水泵 M3投人運行，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，使壓力重新達到設定值 。 當用水量繼續下降，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 圖 42 總程序的順序功能圖 河南理工大學畢業設計 (論文 )說明書 30 自動運行順序功能圖 按下 SB8 按鈕，系統進入自動運行模式，順序功能圖如 43 所示。 圖 43 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。 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 KM KM0， 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。在同是河南理工大學畢業設計 (論文 )說明書 31 控制 M1 電動機的兩個接觸器 KM KM0 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。順序功能圖如圖 44 所示。 圖 44 自動運行順序功能圖 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）。 河南理工大學畢業設計 (論文 )說明書 32 系統程序梯形圖設計 系統程序的關鍵在于 PLC 程序的合 理性、可靠性問題。根據控制要求及上述所列出的自動控制過程表和功能圖，本系統設計出控制程序。系統包括 自動運行 程序， 手動運行 程序 ，報警程序 。程序 詳細情況見附錄。 河南理工大學畢業設計 (論文 )說明書 33 5 總結 與展望 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。 河南理工大學畢業設計 (論文 )說明書 34 致 謝 大學本科的四年學習生活，在愉快而緊張中轉眼也要告以段落了。本文的研究工作是在張素妍 老師 悉心指導下的結果。在此，我致以衷心的感謝和誠摯的敬意！ 我在選題和研究工作中得到了張素妍 老師 的耐心指導和無私的幫助，她 在課題研究的過程中，均給予了大量有啟發性的指導。在與她的討論和請教的 過程中，我受益非淺，使得在碰到問題時得以一一順利地解決，經過近 2 個月的努力，最終初步完成了本課題的研究工作。在此，作者表示深深的謝意。 四年來我一直在一種非常融洽、和諧、上進的氣氛中學習，不斷取得進步，得到了眾多人的幫助。在此，誠摯的感謝四年來默默為我們付出的電氣學院所有的老師，感謝多年來一直在背后默默支持我的父母，是你們無言的關懷、鼓勵和寬容，才使我有了這樣的動力；同時，也向幫助和鼓勵過我的師兄、師弟們表示衷心的感謝。沒有你們，也就沒有今天的我。 河南理工大學畢業設計 (論文 )說明書 35 參考文獻 [1] 周萬珍 ,高鴻斌 (第一版 ).PLC 分析與 設計應用 [M]. 北京 :北京 機械工業出版社 ,2021 [2] 韓安榮 .通用變頻器及其應用 (第二版 )[M].北京 :北京 機械工業出版社 ,2021 [3] 姚厚偉 .變頻器供水系統中的應用與節能 [M]. 北京：航空航天大學出版社 ,2021 [4] 厲無咎 .變頻調速恒壓供水系統 [M]. 北京：電子工業出版社 ,2021 [5] 張燕賓 .循環水系統的變頻調速 [M]. 北京 :北京 機械工業出版 社 ,2021 [6] 彭小紅 ,劉國東 .基于 PLC 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吸合，同 時 KM3 吸合變頻起動第 2水泵。 起動 1泵： 河南理工大學畢業設計 (論文 )說明書 38 接到下限信號就關閉 KM KM0， 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 KM KM2，開啟 KM3， 2水泵變頻起動。 起動 1泵： 接到下限信號關閉 KM KM0， 吸合 KM1，只剩 1水泵變頻運行。 (2)手動運行部分 按下手動起動按鈕 SB10，手動起動變頻器。 河南理工大學畢業設計 (論文 )說明書 39