基于PLC居民社區(qū)恒壓供水變頻控制系統(tǒng)設(shè)計

1、1 前 言1.1 研究此課題的目的和意義就當(dāng)今城市供水普遍現(xiàn)狀來說，城市管網(wǎng)水壓僅僅能滿足6層以下樓房住戶的用水，超過6層以上必須“升高”水壓來維持住戶的用水質(zhì)量。早些年的供水靠的是水泵來升高水壓，勢必導(dǎo)致泵所提升的水壓高出我們實際用水的壓力值，導(dǎo)致水資源的浪費，而且控制精度我們很難掌握，也造成了能量的大量損耗和機械損耗。不但需要人力管理，還必須定期檢查供水裝置，既費時又費力，給工作人員也帶來了許多困擾。為了解決這個問題，變頻技術(shù)應(yīng)時而生。變頻技術(shù)就是通過技術(shù)手段來改變用電設(shè)備的供電頻率，從而達到控制設(shè)備輸出功率的目的。當(dāng)前電力電子技術(shù)在迅速發(fā)展，變頻器的功能也得到了不斷的開發(fā)和完善。變頻器體

2、積小，操作穩(wěn)定可靠，并且有強大的保護功能，可以在許多行業(yè)中使用，特別是現(xiàn)在供水行業(yè)中備受青睞。由于供水行業(yè)中對運營的安全性和供水時的壓力大小規(guī)范比較苛刻，所以變頻調(diào)速技術(shù)才能夠得以更深入全面的應(yīng)用到供水的各個環(huán)節(jié)。變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備是一個高效率的節(jié)能供水系統(tǒng)，有著操作簡便，節(jié)約電能，安全可靠的良好特性，所以我國自上世界90年代就開始將變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備大量引進和投產(chǎn)，中國的供水行業(yè)發(fā)生了大變革，不但節(jié)省了大量的人力管理和維修費用，還起到了綠色節(jié)能的良好效應(yīng)。恒壓供水系統(tǒng)可以讓電機在轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的任意一點都可以平滑穩(wěn)定的運行，我們稱之為無級調(diào)速，并且它還可以根據(jù)居民用水情況對其實行操作系

3、數(shù)的自動調(diào)節(jié)，滿足各樓層居民的日常用水，改變了以往高層水壓上不來的情況。早期的水塔和高位水箱的供水方法已經(jīng)被市場所淘汰，有設(shè)備體積大，資金投入高，自動控制程度低，電能損耗嚴(yán)重，并且運行十分不穩(wěn)定等許多弊端。而新的供水方式則完全可以彌補傳統(tǒng)供水的各個缺點，自恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)開廣以來，國內(nèi)外的工業(yè)廠家都時刻關(guān)注著新式供水系統(tǒng)的發(fā)展變化，并加以投產(chǎn)和研究。新式供水未來的發(fā)展前景也極其可觀，高度的智能化控制，簡便的操作方式，數(shù)字微機控制，該系列的供水設(shè)備，是城市投產(chǎn)只能居民樓，供水調(diào)度和發(fā)展的必然趨勢。最早的居民社區(qū)供水中選用的是單泵調(diào)速恒壓系統(tǒng)，但是運營了一段時間，單泵調(diào)速系統(tǒng)的弊端也逐日出現(xiàn)，電機

4、運行效率低是其一個很大的弊端之一，相對替代它的是多泵調(diào)速恒壓系統(tǒng)，事實證明，多泵性系統(tǒng)效率高，供水快，可靠性強，收成效益也更加明顯，很快發(fā)展為居民社區(qū)供水行業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品3。1.2 供水系統(tǒng)的概述1.2.1 變頻恒壓供水系統(tǒng)主要特點以及傳統(tǒng)定壓方式弊病變頻恒壓供水首先節(jié)能是最主要的特點，平均可以節(jié)電20%-40%，實現(xiàn)了綠色用電。體積小配置靈活，自動化程度高。自動化水平高，可以實現(xiàn)無人值守，節(jié)約人力物力等優(yōu)點。而傳統(tǒng)定壓方式其管道易起腐蝕，系統(tǒng)操作頻繁，多次的啟停泵對電動機和開關(guān)器件大量磨損。供水和用水操作得不到良好配合，導(dǎo)致水泵工作效率低下。1.2.2 恒壓供水設(shè)備的主要應(yīng)用場合生活用水。需要

5、恒壓控制用水的工業(yè)場合，例如北方暖氣供應(yīng)的鍋爐補水，為節(jié)約大量的工業(yè)用水的冷卻水循環(huán)等。中央空調(diào)系統(tǒng)。自來水廠增壓系統(tǒng)。農(nóng)田灌溉，污水處理。各種流體恒壓控制系。1.2.3 恒壓供水技術(shù)實現(xiàn)將壓力傳感器配置在管網(wǎng)中，測量管網(wǎng)水壓，轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場所需的模擬信號，控制系統(tǒng)中的PID會將其信號接收。經(jīng)PID進行處理計算后輸出控制信號，來對變頻器的輸出頻率做出相應(yīng)的調(diào)整。當(dāng)用水的用戶數(shù)量增加時，管網(wǎng)壓力低于設(shè)定的壓力，輸出頻率會發(fā)生相應(yīng)的增加，水泵轉(zhuǎn)速加快，供水也就自然而然的加大了。當(dāng)管網(wǎng)壓力到達設(shè)定壓力時，電動水泵轉(zhuǎn)速不發(fā)生任何改變，管網(wǎng)壓力就會維持在設(shè)定的壓力上，反過來也是如此。當(dāng)今電子技術(shù)發(fā)展迅猛，變

6、頻器的功能與特性也得到了極大的提升，它能操控運行設(shè)備的軟啟動與軟停止，很大程度降低了電耗，也極大的降低了設(shè)備出現(xiàn)故障的可能性，保證系統(tǒng)安全，穩(wěn)定的工作以及有效運行。用傳統(tǒng)的二次加壓和水塔對小區(qū)居民供水方式曾持續(xù)了相當(dāng)長的時間，雖然這種方式能夠保障人們的用水，但是能耗損失的程度也是較大的。通過得到小區(qū)最不利水點的水壓，并通過加壓泵按最不利點水壓要求選擇合適的揚程設(shè)計方案，通過用水流量的變化，調(diào)整和配置泵組，最終選定水泵的運行方式。由于周圍的天氣和溫度時刻發(fā)生改變，所以只能從水泵運作模式和出口閥開度進行相對應(yīng)的改變，以滿足水量水壓的正常，能耗勢必會在出口閥不斷的損失，而且存在著水池“二次污染”的問

7、題。自從變頻調(diào)速技術(shù)得以在供水行業(yè)中得以應(yīng)用，能耗和污染的情況得到了很大程度的改變。2 系統(tǒng)總體設(shè)計方案2.1 系統(tǒng)設(shè)計方案2.1.1 系統(tǒng)控制要求小區(qū)水廠的管網(wǎng)通常是封閉的，每天小區(qū)內(nèi)的用水情況都各不相同，泵站水量提供會隨著人們對用水需求的增大而升高，最不利點就是水最難到達的地方，如近幾年大量出現(xiàn)的高層居民樓，通常6層越往上水壓就越難到達，所以供水壓力必須達到管網(wǎng)中最不利點的壓力才能讓高層的住戶也能如愿用水。設(shè)定最不利點的壓力損失為P，流量用Q表示，它們的關(guān)系為：P=KQ2；PL視為最不利點的壓力，P是泵站出口的總管壓力，則有關(guān)系式為：P=PL+P=PL+KQ2，以這種方式供水不但能滿足高層

8、住戶用水量，還能最大程度避免多余能量的損耗，起到節(jié)能的良好效應(yīng)。居民用水量無論是增加還是減少，系統(tǒng)的設(shè)定壓力也立即正向的增加或減少，我們稱之為變量恒壓供水，泵站出口的總壓力可以是連續(xù)并且可以調(diào)制的，但是最不利點的供水壓力不發(fā)生任何變化典型的自動恒壓供水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示：2.1 自動恒壓供水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖在出水總管上配置流量傳感器和壓力傳感器，可以對總管中的水流量和壓力時刻進行記錄，對檢測到的流量和壓力等一些數(shù)據(jù)準(zhǔn)換成電信號輸入到PLC輸入模塊中，CPU對檢測到的電信號進行精確處理，然后與設(shè)定值對比計算，得到較為精確的運行工況參數(shù)。根據(jù)系統(tǒng)輸出模塊指令和變頻器頻率的設(shè)定值，更改水泵工作數(shù)

9、量和變量泵的運行工況，從而對每臺水泵控制與調(diào)制，這種以PLC為控制核心的供水方式無論從智能化還是從節(jié)約能源都是傳統(tǒng)供水方式所不能比擬的。2.1.2 運行特征假設(shè)供水泵的臺數(shù)為四臺，供水系統(tǒng)運行時，PLC作為整個系統(tǒng)的“大腦”，支配著變頻器運行，1#泵被啟動，其轉(zhuǎn)速平滑地逐漸加快，處于變頻模式轉(zhuǎn)動。設(shè)定Q為供水量，當(dāng)住戶用水量較少，供水量不太大，在Q1/3Qmax之內(nèi)時(假設(shè)四臺水泵的工頻運行時的最大供水為Qmax），供水量的增減會受PLC中央處理器的控制1，此時會自動調(diào)節(jié)1#泵的運行速度，供水壓力才可以得到保證。當(dāng)滿足用水量Q在13QmaxQ23Qmax時，此時說明用戶的用水將大于1#泵所提供

10、的用水量，此時PLC會發(fā)出指令，1#泵則轉(zhuǎn)為工頻運行狀態(tài)，2#泵會被軟啟動，因為用戶用水量的多少會發(fā)生變化，所以2#泵會受到可編程控制器CPU的控制處于變頻運行狀態(tài)，用水量的多少會決定2#泵的運行轉(zhuǎn)速，所以最不利點所需的供水壓力得以保證。當(dāng)滿足供水量Q為23QmaxQQmax時，CPU發(fā)出指令再將2#泵置于工頻運行狀態(tài)，此時原理同上，用來保證最不利點的供水壓力恒定。2.1.3 系統(tǒng)方案目前，變頻恒壓供水系統(tǒng)已經(jīng)普及在各住宅小區(qū)得到廣泛應(yīng)用，主要采用兩種設(shè)計方案：單泵控制系統(tǒng)和多泵控制系統(tǒng)，即“一拖一”和“一拖N”。方案“一拖N”缺點是節(jié)能不太理想，優(yōu)點是減少投資成本，運行效果好，并且變頻供水系

11、統(tǒng)穩(wěn)定，對電網(wǎng)沖擊小，對泵閥門，管道有較少的損害，因此，“一拖N”的方案現(xiàn)在被廣泛使用。2.1.4 “一拖N”系統(tǒng)控制要求（1）多泵循環(huán)運行程序控制假設(shè)系統(tǒng)為“一拖三”的運行模式。系統(tǒng)得電后，1#水泵受到變頻器的控制啟動，當(dāng)水泵的工作頻率超過變頻器的上限（50HZ），壓力沒有超出規(guī)定值時，1#水泵做工頻泵使用，這時需要啟動2#水泵，系統(tǒng)則處于1#水泵工頻運行，2#水泵變頻運行的狀態(tài)；若變頻器仍然處在50HZ狀態(tài)，壓力也一樣沒有超過規(guī)定值時，和上述一樣將1#泵和2#泵同時做工頻泵使用，再由變頻器啟動3#水泵，系統(tǒng)則處于1#和2#水泵為工頻運行，3#水泵變頻運行的狀態(tài)。反之，如果變頻器工作頻率下降

12、，并且低于下限，壓力和規(guī)定值相比較大時，則停止1#泵的運行，系統(tǒng)又處在一個工頻運行一個變頻運行的狀態(tài)，如果變頻器工作頻率再次低于下限值，則停止2#泵的運行，這時僅僅有一臺水泵處于變頻運行狀態(tài)，而其他使泵都停止運行。按照這種方式進行循環(huán)，其他一拖N程序控制控制均如此運行。（2）操作過電壓操作過電壓現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于故障跳閘引起的過電壓。為防止操作過電壓對電器設(shè)備造成的損害，需要多預(yù)留時間，這是因為一般水泵電機由變頻狀態(tài)轉(zhuǎn)至工頻狀態(tài)時，需要等待幾秒電機定速運行后接觸器才能自動閉合。通常延時2至3秒時間即可。（3）確保觸點相互聯(lián)連鎖為了避免相關(guān)誤操作，導(dǎo)致兩臺以上接觸器同時吸合造成電氣短路或者設(shè)備運行

13、沖突造成設(shè)備損壞的事故，應(yīng)采取電氣聯(lián)鎖和機械聯(lián)鎖兩個措施。電氣聯(lián)鎖是利用接觸器輔助觸點、繼電器觸點等控制線路鎖住對方電路。機械聯(lián)鎖是兩個以上接觸器之間的機械裝置互鎖各自接觸器。所以為了保證水泵由工頻到變頻之間安全可靠的運行，避免變頻器輸出端與工頻電源出現(xiàn)短路狀況，控制水泵的兩臺接觸器觸點和PLC里面的觸點必須加以互鎖。（4）水泵輪換啟動控制為了避免有一些水泵長期得不到使用而出現(xiàn)銹死和設(shè)備老化等情況的發(fā)生，水泵的運行順序可設(shè)置隨意化，有效合理的運用每一臺水泵。（5）合理安排水泵運行的時間?？梢栽O(shè)定切換水泵工作的時間，長時間工作的水泵應(yīng)令其停止運行，確保所有水泵都能平均工作，避免一些水泵工作時間太

14、長而造成機器磨損等情況。（6）變頻器或PLC帶有PID調(diào)節(jié)器為了改進控制系統(tǒng)的性能，通常采用PID調(diào)節(jié)器進行控制，確定積分環(huán)節(jié)I的長短，時間太短則加快系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)，但是易產(chǎn)生振蕩，導(dǎo)致執(zhí)行器來回切換而損壞機械性能；時間太長，此時壓力如果變化迅速，系統(tǒng)反應(yīng)時間慢，會造成因輸出有偏差而破壞輸送管道。2.1.5 常用的“一拖N”系統(tǒng)控制方式（1）變頻器和PLC組合可以輕松完成上面所述的各個環(huán)節(jié)，還能應(yīng)用于更加全面和繁瑣控制的場所。但是程序需要調(diào)試，耗時和投資很大，比較麻煩，既不省時也不省力。（2）變頻器和專業(yè)供水設(shè)備，由于上述設(shè)備有些環(huán)節(jié)過于繁瑣，所以人們?yōu)榱俗冾l恒壓供水專門研究相似的供水設(shè)備，無論

15、是價格還是性能都與上述設(shè)備類似，而且操作與調(diào)試都很容易，操作與調(diào)試都很方便。2.2 變頻節(jié)能理論交流電機變頻調(diào)速原理：交流電機轉(zhuǎn)速特性：n=60f(1-s)/p，其中n為電機轉(zhuǎn)速，f為交流電頻率，s為轉(zhuǎn)差率，p為極對數(shù)。電機選定之后便n=60f(1-s)/p決定了s、p值，電機轉(zhuǎn)速n和交流電頻率f成正比，使用變頻器來改變交流電頻率，即可實現(xiàn)對電機變頻無級調(diào)速。在現(xiàn)場中各類工業(yè)都需要恒壓控制的用水，恒壓控水目的是為了間接控制水的流量，現(xiàn)場中多以水的流量為運行參數(shù)進行監(jiān)視和控制。其中流量、轉(zhuǎn)矩、功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系如下：流量與轉(zhuǎn)速成正比：轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比：2功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比：3變頻調(diào)速在

16、工作中自身的能量損耗不到10%，在各種轉(zhuǎn)速下變頻器輸入功率幾乎等于電機軸功率。由此可知在使用變頻調(diào)速技術(shù)供水時，系統(tǒng)中流量變化與功率的關(guān)系：變3額3額。采用出口閥控制流量的方式，電機在工頻運行時，系統(tǒng)中流量變化與功率的關(guān)系：閥（0.4+0.6）額其中，為功率為轉(zhuǎn)速為流量例如設(shè)定當(dāng)前流量為水泵額定流量的60，則采用變頻調(diào)速時變額0.216額，而采用閥門控制時閥（0.4+0.6）額0.76額，節(jié)電（閥-變）閥*71.6。表2-3 流量與變頻調(diào)速系統(tǒng)節(jié)電量關(guān)系流量% 100 90 80 70 60 50節(jié)電量% 0 22.5 41.8 61.5 71.6 82.1由此可見，與閥門控制的相比，采用變頻

17、調(diào)速除了在全功率下運行時沒有節(jié)電量，在隨后流量降低的時候，采用變頻調(diào)速系統(tǒng)的節(jié)電量明顯將采用閥門的系統(tǒng)甩在身后，甚至在流量為50%的時候，變頻調(diào)速系統(tǒng)幾乎節(jié)電達到了82%，從理論計算結(jié)果可看到節(jié)能效果非常顯著14。2.3 變頻恒壓供水系統(tǒng)及控制參數(shù)選擇2.3.1 變頻恒壓供水系統(tǒng)組成變頻恒壓供水系統(tǒng)通常是由水池、離心泵（主泵+休眠泵）、壓力傳感器、PID調(diào)節(jié)器、變頻器（主泵+休眠泵）、管網(wǎng)組成。系統(tǒng)利用布置在管網(wǎng)上的壓力傳感器上測得的結(jié)果將管網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)因用水量的變化引起的水壓變化及時地用信號（4-20mA或0-10V）反饋到PID調(diào)節(jié)器，網(wǎng)管壓力采用三個差壓變送器分別放在現(xiàn)場的三個位置進行測量。

18、它們的輸出送經(jīng)小值選擇器大值選擇器，從而得到三個壓力值的中間值。采用三個差壓變送器的目的是為了防止變送器故障影響管網(wǎng)壓力測量的可靠性。并且控制系統(tǒng)會將測量的中間值與差壓變送器的輸出進行比較，一旦偏差超出一定范圍將會觸發(fā)高報警或者低報警模塊。除了管網(wǎng)壓力取樣的設(shè)計外，對管網(wǎng)壓力測點的分布也要重視。正確檢測管網(wǎng)壓力，并作出相應(yīng)的處理。均勻的分散管網(wǎng)負壓保護測點，可以減少誤發(fā)風(fēng)險，壓力取樣點根據(jù)實際情況合理安排。取樣之后PID調(diào)節(jié)器將控制壓力設(shè)定值與反饋值進行偏差運算輸出給到相應(yīng)的變頻器，改變水泵的運行或轉(zhuǎn)速，使得管網(wǎng)的水壓與設(shè)定壓力相似。2.3.2 變頻恒壓供水系統(tǒng)的參數(shù)選?。?）目前工業(yè)控制中，

19、控制器應(yīng)用最多的就是PID控制。PID控制適用于壓力、流量、溫度等過程量的控制，合理選取PID參數(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)低能耗恒壓供水。在PID控制模式中，變頻器根據(jù)比較給定值和實際值，自動調(diào)整輸出頻率。在水泵控制系統(tǒng)中，在外部使用壓力傳感器將壓力信號給入到變頻器中，變頻器進行一系列的處理放大，進而控制水泵。其中要想真實地反映現(xiàn)場官網(wǎng)壓力的變化，壓力控制點的選取至關(guān)重要。正確檢測管網(wǎng)壓力，并作出相應(yīng)的處理。均勻的分散管網(wǎng)負壓保護測點，可以減少誤發(fā)風(fēng)險，壓力取樣點根據(jù)實際情況合理安排。取樣之后PID調(diào)節(jié)器將控制壓力設(shè)定值與反饋值進行偏差運算輸出給到相應(yīng)的變頻器，改變水泵的運行或轉(zhuǎn)速，使得管網(wǎng)的水壓與設(shè)定壓力

20、相似。樓層用水量一般是不穩(wěn)定的，供水壓力處于實時的變換過程中，那么要求控制系統(tǒng)不但要有較好的穩(wěn)定性，還要有較好的動態(tài)性。（2）變頻器無法直接使用，在必須投入運行后進行大量調(diào)試，保證系統(tǒng)達到最佳運行狀態(tài)。變頻器附帶檢測功能，根據(jù)檢測到的負載的轉(zhuǎn)動慣量的大小，設(shè)置在啟動和停止電機時所需的不同時間。設(shè)定時間的長短會帶來不同的后果，其中設(shè)定時間過短會導(dǎo)致變頻器在加速時過電流保護和減速時的過電壓保護；設(shè)定時間過長會導(dǎo)致變頻器在調(diào)速運行時使系統(tǒng)變得緩慢，遲滯，易處在短期不穩(wěn)定狀態(tài)中。2.3.3 變頻器注意事項1）環(huán)境溫度對變頻器的使用壽命有很大的影響。經(jīng)測試表明環(huán)境溫度每升10，變頻器壽命會減半。環(huán)境溫度

21、一部分取決于外在因素，而另一部分就取決于變頻器本身的散熱問題，所以一定要解決好周圍環(huán)境溫度及變頻器散熱的問題。2）注意工頻/變頻切換方式運行，工頻輸出與變頻輸出的互鎖要可靠。3）防止隨機干擾的出現(xiàn)，必須要有良好的接地；給儀表等輸入電源加裝濾波器，防止共模、串模干擾；給變頻器輸入加濾波器，有效抑制變頻器對電網(wǎng)的傳導(dǎo)干擾。同時還要注意電動機與變頻器略遠的問題，要添加交流輸出電抗器，防止導(dǎo)線布線造成的漏電流。4）水泵負載的匹配要選擇變頻器的容量稍大于或等于電動機的容量即可。2.4 遠傳壓力表本系統(tǒng)采用YTT-150型差動遠傳壓力表，它為二線制安全型防爆儀表，內(nèi)自帶阻尼器，可測量脈動、沖擊、突然卸荷介

22、質(zhì)的壓力。本儀表既可以就地進行壓力指示，又可以輸出與被測壓力信號成線性的直流信號。將其與DDZ電動單元組合儀表中的顯示、記載、調(diào)節(jié)儀表聯(lián)用，組成自動記錄、調(diào)節(jié)、控制等系統(tǒng)。2.4.1 主要技術(shù)指標(biāo)精確度等級：1.5發(fā)送器起始電阻值：320發(fā)送器接線端外加電壓不大于6V發(fā)送器滿度電阻值：340-400滑線電阻式發(fā)送器連接圖：圖2.2 滑線電阻式發(fā)送器接線圖使用環(huán)境條件：50左右，相對濕度低于80%溫度影響：使用溫度偏離205時，其溫度附加誤差不大于0.4%/10。2.4.2 結(jié)構(gòu)原理本儀表主要由一個彈簧管壓力表和一個滑線電阻式發(fā)送器所組成。壓力表中電阻發(fā)送器安裝在齒輪傳動機構(gòu)上，因此當(dāng)齒輪傳動機

23、構(gòu)中的扇形齒輪軸產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)時，電阻發(fā)送器的轉(zhuǎn)臂（電刷）也相應(yīng)地得以偏轉(zhuǎn)，使得被測壓力值的變化變換為電阻值的變化，而傳至二次儀表上，指示出一相應(yīng)的讀數(shù)值。2.5 系統(tǒng)控制流程設(shè)計2.5.1 系統(tǒng)組成及作用恒壓供水設(shè)備由變頻器、傳感器、低壓電氣控制柜和水泵等組成。系統(tǒng)采用變頻器、繼電器以及接觸器來控制水泵機組運行狀態(tài),實現(xiàn)管網(wǎng)的恒壓變流量供水要求。設(shè)備運行時，壓力傳感器通過壓力“三選一”選出合適的管網(wǎng)壓力信號變換成電信號送入經(jīng)微機處理器，計算得到最佳控制參數(shù)，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換輸入到變頻器和繼電器中，進行控制調(diào)整水泵機組高效率地運行。供水系統(tǒng)實時對水泵的自動啟?？刂?、水位流量、壓力的測量與調(diào)節(jié)進行監(jiān)控。

24、并增加水質(zhì)檢測；節(jié)水程序控制；故障及異常狀況的記錄等。結(jié)構(gòu)如圖2.3。圖2.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.5.2 系統(tǒng)運行過程由遠程壓力表將監(jiān)測到的管網(wǎng)供水壓力傳送給PLC輸入I/O口，經(jīng)過PLC微機處理后，輸出模擬量給變頻器。變頻器根據(jù)PLC的輸入調(diào)整電機頻率。當(dāng)管網(wǎng)壓力當(dāng)前值高于變頻器設(shè)定值時，變頻器就會提高其頻率；當(dāng)前值低于變頻器設(shè)定時，變頻器就會降低其頻率。本系統(tǒng)設(shè)置外部反饋回路，當(dāng)變頻器的運行頻率達到50hz時，若管網(wǎng)壓力仍低，系統(tǒng)將從外部進行控制，將自動啟動一臺工頻泵；當(dāng)變頻器的運行頻率降到10hz時，若管網(wǎng)壓力仍高，系統(tǒng)將自動摘除一臺工頻泵。加泵、減泵時均需考慮30秒的延時，要做到無擾切換，

25、以免電機產(chǎn)生震蕩。由于變頻器采用的是一拖四的多頻控制系統(tǒng)，四臺泵都有可能處于變頻的狀態(tài)。假設(shè)1號泵正處于變頻的狀態(tài)，向2號泵傳遞的工作流程如下：表2-4 向2號泵傳遞的工作流程1 先停止變頻器的工作2 關(guān)閉1號泵的變頻接觸器3 接通2號泵的工頻接觸器4 最后在接通變頻器在供水系統(tǒng)中假定只有4臺泵。而它們的運行狀態(tài)為一臺處于變頻狀態(tài)，而其它泵任意狀態(tài)。泵的供電系統(tǒng)由三相電源提供。系統(tǒng)的輸入設(shè)定值與變頻器的模擬量反饋信號作偏差輸入到PLC中進行各種轉(zhuǎn)換除磷，繼而控制變頻器。系統(tǒng)選擇“變頻自動”的方式，先利用變頻器隨機啟動運行第一臺泵，同時系統(tǒng)檢測供水管網(wǎng)的實時壓力。當(dāng)供水管網(wǎng)壓力低于設(shè)定值時，系統(tǒng)

26、完成變頻泵頻率的上調(diào)。如果出現(xiàn)頻率到達50Hz，而管網(wǎng)壓力仍低則啟動第二臺工頻泵。以此類推，一定要按照順序?qū)崿F(xiàn)工頻泵的加入，防止切換過程過快而導(dǎo)致電弧的產(chǎn)生。當(dāng)供水管網(wǎng)壓力高于設(shè)定值時，系統(tǒng)完成變頻泵頻率的下調(diào)。如果出現(xiàn)頻率到達10Hz時，管網(wǎng)壓力仍高則摘除一臺工頻泵。以此類推，順序?qū)崿F(xiàn)工頻泵的摘除。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 主電路設(shè)計3.1.1 四臺水泵手動控制系統(tǒng)電源頻率下，當(dāng)需要進行手動控制時，由于操控的電壓太大，處于安全考慮一定要進行降壓。本文降壓方式采用的是星/角啟動控制。此過程由繼電器邏輯控制完成。由于線路眾多，為防止運行過程中出現(xiàn)意外，即防止主運行接觸器與變頻控制接觸器一起上電，本

27、方案采用必要的互鎖，從根本上杜絕了一起上電的可能性。四臺水泵在理論上具有輪換對稱性，都采用了循環(huán)換泵運行的特點，其手動控制也是由四套完全獨立的控制電路組成。供水泵的自動控制系統(tǒng)主要完成供水泵在工頻安全運行，在變頻下自動安全運行。并且控制系統(tǒng)中還要有各種報警設(shè)備，緊急啟停控制等安全防護模塊13。3.1.2 四臺水泵連接圖四臺電機分別為M1、M2、M3、M4，編為1#、2#、3#、4#。接觸器KM1、KM3、KM5、KM7分別控制M1、M2、M3、M4的工頻運行；接觸器KM2、KM4、KM6、KM8分別控制M1、M2、M3、M4的變頻運行。FR1、FR2、FR3、FR4分別為四臺水泵電機熱繼電器，

28、起過載保護作用；QS1、QS2、QS3、QS4、QS5分別為變頻器和四臺電機主電路的隔離開關(guān)，在無負荷電流情況下起隔離作用；FU為主電路的熔斷器，有短路及過電流保護作用。四臺水泵連接圖如圖3-1所示。圖3-1 四臺水泵連接圖3.2 變頻器電路設(shè)計3.2.1 變頻器選型及調(diào)速特點變頻調(diào)速技術(shù)依靠它自身的小型化、低成本和高可靠性等方面的優(yōu)點，在現(xiàn)場工業(yè)中穩(wěn)穩(wěn)地占據(jù)了一片江山。變頻器是把工頻電源變換成各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)電動機的變速運行的設(shè)備。其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流電。它改變了傳統(tǒng)工業(yè)中

29、電機啟動后只能以額定功率、定轉(zhuǎn)速的單一運行方式，依據(jù)負荷的不同改變功率和轉(zhuǎn)速，達到節(jié)能的目的。舉個例子，現(xiàn)代變頻調(diào)速技術(shù)常常會被應(yīng)用在電力水泵供水系統(tǒng)中，頗為常見，與傳統(tǒng)方式相比較，結(jié)果普遍會節(jié)約電能4060，節(jié)水1530。變頻調(diào)速器正如其名一樣，調(diào)速特性好是它的顯著特點，不同的變頻器調(diào)速范圍都不一樣，但是普遍都具有調(diào)速范圍廣的優(yōu)點，并且從調(diào)整曲線上來看，其調(diào)整特性曲線平滑，測試時無論是快調(diào)還是慢調(diào)曲線都非常平穩(wěn)。由于變頻器是由整流、濾波等電子元件構(gòu)成，因此體積小、維護簡單。尤其將它應(yīng)用于大容量負載時，可以獲得極大的節(jié)能效果。在供水行業(yè)應(yīng)用變頻調(diào)速設(shè)備是一次質(zhì)的飛躍。應(yīng)用變頻設(shè)備使恒壓、恒水位

30、供水調(diào)速系統(tǒng)實現(xiàn)水泵電機無級調(diào)速，不用分檔位的任意調(diào)速。依據(jù)現(xiàn)實生活用水系統(tǒng)中用水的變化來自動調(diào)節(jié)水位控制系統(tǒng)的運行參數(shù)，目的是在用水量隨著不同時段發(fā)生變化時保持水壓和水位恒定以滿足客戶用水要求。相信隨著科技的發(fā)展，變頻器可以有更精彩的功能被挖掘出來。變頻器供水控制不僅設(shè)備投資少，運行成本低，并且系統(tǒng)穩(wěn)定性能夠保證，自動化水平也高，相繼也會帶來節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點。由于恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)的這些優(yōu)越性，必然會引起國內(nèi)各供水廠家的高度重視，并不斷地開發(fā)創(chuàng)新，努力使該產(chǎn)品向著高可靠性、全數(shù)字化控制、智能化方向發(fā)展。變頻調(diào)速特點簡述如下表：表3-1 變頻調(diào)速特點1 采用多重化PWM方式控制2 功率因數(shù)高，輸

31、入諧波小3 模塊化設(shè)計，結(jié)構(gòu)緊湊，可更換能力強4 直接高壓輸出，無需輸出變壓器5 極低的dv/dt輸出，雜波較低，不須過多濾波6 采用光纖技術(shù)，提高了產(chǎn)品的抗干擾能力和可靠性7 功率單元采用自動旁路，實現(xiàn)故障不停機待修理自保持功能本文設(shè)計恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)可以實現(xiàn)水泵電機無級調(diào)速，跟據(jù)用水量的變化來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時保持水壓恒定以滿足用水要求。3.2.2 變頻器中常用的控制方式1）非智能控制方式在交流變頻器中使用的非智能控制方式有U/f控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。2）智能控制方式主要有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、專家系統(tǒng)、學(xué)習(xí)控制等。3.23 ABB產(chǎn)品信息AC

32、S400算得上是當(dāng)今市場上體積最小的變頻器之一。其結(jié)構(gòu)設(shè)計特別的有創(chuàng)意，充分地考慮到現(xiàn)場安裝的便利以及有效的使用面積。在材質(zhì)上，它大量地使用鑄鋁件和塑料件，保證了足夠的加工強度。在2.2-37KW的功率范圍內(nèi)，節(jié)約能源，控制準(zhǔn)確,安全可靠,ACS400預(yù)置了九種應(yīng)用宏.主電源：230500V，50/60HZ；控制電源：115230V。它采用全新的設(shè)計，隨著時代電子的進步讓這款變頻器應(yīng)用最新的半導(dǎo)體技術(shù)，較之前的一系列產(chǎn)品增加了更多的可靠性。產(chǎn)品在軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計上采用新穎的想法，站在使用者的角度讓調(diào)試過程變得簡單。體積特別小巧，極大的為用戶節(jié)省了空間。其內(nèi)部還包含磁場電抗器和熔斷器。這款產(chǎn)品由于使

33、用了IGBT技術(shù)應(yīng)用在磁場單元中，所以沒有必要再根據(jù)供電電壓選用磁場變壓器。最后還要補充的是ACS400擁有多種調(diào)試工具，使用時在調(diào)試向?qū)逻M行參數(shù)設(shè)定，加上全部的自優(yōu)化調(diào)試過程，ACS400常常以15分鐘作為產(chǎn)品典型的調(diào)試時間。ACS400結(jié)構(gòu)圖如圖3-2所示。圖3-2 ACS結(jié)構(gòu)圖3.3 PLC電路設(shè)計3.3.1 PLC介紹及特點可編程控制器是指以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。PLC自發(fā)明問世以來，隨著技術(shù)的不斷成熟，被越來越多的人所熟知，發(fā)展至今，已經(jīng)成為各工業(yè)領(lǐng)域和實驗室等各個場所必不可少的控制裝置。在60年代末美國最早出現(xiàn)了可編程邏輯控制器，其提出目的是為了代替繼電器。但是在7

34、0年代以后隨著微處理器的問世，并被用于構(gòu)建PLC領(lǐng)域作為其中央處理器，PLC的能力得到了極大的增強，并增加了運算、數(shù)據(jù)傳輸和處理等能力。PLC克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的接線復(fù)雜，可靠性不高，能耗嚴(yán)重，性差的缺點。今日的工業(yè)控制領(lǐng)域許多都離不開PLC的控制，因為其性能的優(yōu)異性，已經(jīng)發(fā)展為工業(yè)自動化的三大支柱之一。PLC作為工業(yè)專用控制計算機，有著許多優(yōu)點：可靠性強，運行穩(wěn)定，有良好的抗干擾能力。編程簡易直觀。適應(yīng)性強，通用性強。功能完善，接口功能強。硬件配置方便，維修方便。3.3.2 可編程控制器的控制策略本系統(tǒng)的基本控制策略要求:采用電動機變頻調(diào)速裝置與PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)。PLC內(nèi)設(shè)數(shù)模、模數(shù)

35、轉(zhuǎn)換模塊。PLC的I/O單元負責(zé)按扭、模擬信號和其它開關(guān)量信號的輸入，以及發(fā)出信號去控制接觸器、變頻器等電氣組件，進而控制水泵的運轉(zhuǎn)及整個系統(tǒng)的正常運行。其中I/O單元應(yīng)具有以下功能：1）獲得信號具有可靠性，并對輸入信號進行濾波、整形，轉(zhuǎn)換成控制器可接受的電平信號2）把控制器的輸出信號轉(zhuǎn)換成有較強驅(qū)動能力的信號，輸出電路應(yīng)與控制器隔離。另外PLC還負責(zé)各種異常情況的處理。而變頻器則控制當(dāng)前電機轉(zhuǎn)速，使轉(zhuǎn)速的變化跟隨用水量的變化，進行優(yōu)化控制泵組的調(diào)速運行。系統(tǒng)的控制目標(biāo)是將泵站總管的壓力穩(wěn)定在設(shè)定的壓力值上。除此之外，要控制水管中水壓力的大小，除了依靠A/D和D/A兩個模塊之外，還需要用到內(nèi)置

36、的PID模塊來切換水泵的電機，這三個模塊是PLC的高級控制單元，是PLC控制的重要組成部分，也是恒壓供水系統(tǒng)的核心。此外還需要用到PLC的邏輯、定時、和計數(shù)等基本功能對系統(tǒng)進行控制。對恒壓供水系統(tǒng)需要加入特定并且適合的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，可以在供水過程中得到模擬的電壓量，利用A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后PLC中的中央處理器即微處理器經(jīng)過計算，再送到D/A模塊進行轉(zhuǎn)換，最后變成模擬量去控制被控對象。鑒于投資成本性價比和系統(tǒng)的安裝難以程度問題，所以本系統(tǒng)所選擇的PLC是日本歐姆龍公司的，機器型號為CPM2A-30CDR-A和模擬量控制模塊CPM1A-MAD01。其性能特征如下： 采用高速計

37、數(shù)器快速的跟蹤測量高速加工元件。 采用同步脈沖控制可避免異步脈沖帶來的調(diào)整時間不利的缺點。 可直接地與OMRON的PT相連接，為操作員機提供一個操作可視化界面。 通過脈沖的輸出特點可以進行多種位置控制。 CPM2A的價值與性能幾乎形成反比的趨勢，性價比極高。PLC規(guī)格介紹如下：表3-2 PLC規(guī)格項目 40點CPU單元電源電壓 交流電源 AC100240V，50/60Hz直流電源 DC24V允許電源電壓 交流電源 AC85264V直流電源 DC20.4V26.4V消耗電力 交流電源 60VA以下直流電源 20W以下浪涌電流 交流電源 60A以下直流電源 20A以下外部供電源（僅交流型號） 供電

38、電壓 24VDC供輸出容量 300mA絕緣阻抗 20M以上（DC500V）外部電源AC端子與所有端子之間耐壓 AC2300V，50/60Hz，1分鐘,外部電源AC端子和所有端子之間，漏電六：10mA以下抗干擾性 抗干擾性：1500Vp-p:脈沖寬度：0.11s;上升延1ns(通過模擬干擾）抗振 抗振：1057Hz;振幅0.075mm;57150Hz,加速度9.8m/s2,在X,Y,Z方向各80分鐘（每次振動8分鐘實驗次數(shù)10次=合計80分鐘）耐沖擊 147m/s2,在X,Y,Z方向各3次環(huán)境溫度 使用：055保存：-2075環(huán)境濕度 10%90%（不結(jié)露）氣體環(huán)境 無腐蝕性氣體端子螺絲尺寸 M

39、3電源保持 交流電源：最小10ma直流電源：最小2msCPU單元重量 交流形式 800g以下直流形式 700g以下擴展I/O單元重量 20點單元：300g以下8點輸入單元：250g以下8點輸出單元：200g以下模擬量I/O單元：200g以下3.3.3 四臺水泵自動控制系統(tǒng)供水泵的自動控制采用的是日本歐姆龍公司的PLC,機器型號為CPM2A-30CDR-A和模擬量控制模塊CPM1A-MAD02-CH。主要完成供水泵的工頻、變頻自動運行。其控制包括14號泵的工頻、變頻接觸器、報警燈、報警器、變頻器啟停控制圖3-3 PLC的自動控制電路在模擬量控制中,模擬量模塊是由四路輸入和一路輸出組成,四路輸入分

40、別連接為P1小區(qū)供水管網(wǎng)壓力（002CH中的低八位）、P2市供水管網(wǎng)壓力（002CH中的高八位）、F變頻器的當(dāng)前頻率（003CH中的低八位）,一路輸出為P11（12CH中的低八位,P11=P1）。3.3.4 I/O地址分配表如下表3-3 I/O地址分配表如下輸入點：序號 PLC地址 電氣符號 狀態(tài) 原理說明1 0 KA1 NO 1號水泵手/自轉(zhuǎn)換2 1 KA2 NO 2號水泵手/自轉(zhuǎn)換3 2 KA3 NO 3號水泵手/自轉(zhuǎn)換4 3 KA4 NO 4號水泵手/自轉(zhuǎn)換5 4 R02RF1 NO 1號水泵過載6 5 R02RF2 NO 2號水泵過載7 6 R02RF3 NO 3號水泵過載8 7 R0

41、2RF4 NO 4號水泵過載9 8 KM2 NO 1號水泵工頻運行10 9 KM6 NO 2號水泵工頻運行11 10 BJX NO 報警消除12 11 KAP NO 低水壓報警13 100 KM4 NO 1號水泵變頻運行14 101 KM8 NO 2號水泵變頻運行15 102 KM12 NO 3號水泵變頻運行16 103 KM16 NO 4號水泵變頻運行17 104 KM10 NO 3號水泵工頻運行18 105 KM14 NO 4號水泵工頻運行19 02CH/DL P1 小區(qū)供水管網(wǎng)壓力20 02CH/HL P2 市供水管網(wǎng)壓力21 03CH/DL F 變頻器當(dāng)前頻率22 03CH/HL 備用

42、 輸出點：序號 PLC地址 電氣符號 狀態(tài) 原理說明1 1000 變頻器起?？刂? 1001 SWD 低水壓報警指示燈3 1002 BJD 系統(tǒng)故障報警指示燈4 1003 BJQ 系統(tǒng)故障報警蜂鳴器5 1004 KM1 1號水泵工頻運行6 1005 KM4 1號水泵變頻運行7 1006 KM5 2號水泵工頻運行8 1007 KM8 2號水泵變頻運行9 1100 KM9 3號水泵工頻運行10 1101 KM12 3號水泵變頻運行11 1102 KM13 4號水泵工頻運行12 1103 KM16 4號水泵變頻運行13 12CH/DL P11 小區(qū)供水管網(wǎng)壓力4 系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1 模擬量閉環(huán)控制管

43、網(wǎng)水壓控制采用PID算法。帶有積分變速積分的PID控制方案，大大減小了超調(diào)量。因此PLC內(nèi)部的PID算式改造為(1)式中Kc調(diào)節(jié)器的比例Ti調(diào)節(jié)器的積分時間Td調(diào)節(jié)器的微分時間e調(diào)節(jié)器的偏差信號f(e)變速積分控制系數(shù)，取其中參數(shù)A用于確定變速積分的分離區(qū)間，取A=(1/3)SP（其中SP為管網(wǎng)水壓設(shè)定值）經(jīng)現(xiàn)場調(diào)試，當(dāng)SP=0.42MPa時，系統(tǒng)最佳運行參數(shù)值為Kc=0.8,Ti=108s,Td=3s。圖4-1模擬量閉環(huán)控制框圖為實現(xiàn)在變頻器故障情況下的全自動供水方案，采用以管網(wǎng)水壓為目標(biāo)的水泵工頻切換方式。為防止在水泵在水泵停開一臺水壓不足而增開一臺水壓過高所造成的切換振蕩，系統(tǒng)采用在線辯

44、識水壓控制區(qū)間的控制方案，即只有越過控制區(qū)間，泵才進行切換?？刂茀^(qū)間設(shè)定方法如下：假設(shè)當(dāng)前水壓控制區(qū)間為X01X02（X01SPX02）。當(dāng)管網(wǎng)水壓越過這個區(qū)間時，經(jīng)一定延時，泵即開始切換。待系統(tǒng)切換完后，水壓值為P1，則以P1為依據(jù)從新建立水壓控制區(qū)間X11X12，并按式（3）取值即可避免系統(tǒng)切換振蕩7。4.2 系統(tǒng)流程圖圖4-1為系統(tǒng)流程圖。變頻器根據(jù)PLC的輸入調(diào)整電機頻率管網(wǎng)壓力當(dāng)前值高于變頻器設(shè)定值時，變頻器就會提高其頻率；當(dāng)前值低于變頻器設(shè)定時，變頻器就會降低其頻率。本系統(tǒng)設(shè)置外部反饋回路，當(dāng)變頻器的運行頻率達到50hz時，若管網(wǎng)壓力仍低，系統(tǒng)將從外部進行控制，將自動啟動一臺工頻泵

45、；當(dāng)變頻器的運行頻率降到10hz時，若管網(wǎng)壓力仍高，系統(tǒng)將自動摘除一臺工頻泵。加泵、減泵時均需考慮30秒的延時，要做到無擾切換，以免電機產(chǎn)生震蕩，流程圖如下：圖4-2系統(tǒng)流程圖4.3 程序設(shè)計4.3.1 總體思路及部分程序注解說明本程序的設(shè)計設(shè)計到不同工況下不同泵的工作時序不同。首先，對PID模塊進行參數(shù)整定。涉及到對PID控制器中的比例度，積分時間，微分時間三個參數(shù)的大小進行確定，可以利用經(jīng)驗試湊法，臨界比例法，衰減曲線法等辦法對控制器參數(shù)進行整定。其中臨界比例帶法就是單純調(diào)節(jié)比例常數(shù)，使輸出出現(xiàn)等幅振蕩后，記錄前兩個波峰時間差，查表來確定PID參數(shù)；衰減曲線法也是利用類似臨界比例帶的辦法，

46、不斷的調(diào)節(jié)比例系數(shù)，使輸出出現(xiàn)4:1huozhe 10:1波形，利用表格算出PID參數(shù)；試湊法就是利用人們的整定經(jīng)驗來判斷；動態(tài)參數(shù)法是在系統(tǒng)處于開環(huán)的狀態(tài)下，作對象的階躍擾動試驗，記錄階躍響應(yīng)曲線求取特征參數(shù)，再根據(jù)經(jīng)驗公式算出各個參數(shù)。隨后在PLC運行的第一個周期里，將數(shù)值#C2F3送入13CH。處理002CH通道中的數(shù)值，利用常ON指令，將002CH的內(nèi)容與數(shù)值#00FF進行邏輯與操作，目的是屏蔽高八位，保留低八位。最后輸出的結(jié)果傳送到數(shù)據(jù)區(qū)DM210中，DM210取做P1。同樣的處理將DM230取作P2 。將DM220中的高八位傳送到DM230的低八位中，再將DM230中的二進制數(shù)值轉(zhuǎn)

47、換成BCD碼后傳送到DM240中。 處理003CH通道中的數(shù)值，利用常ON指令，將003CH的內(nèi)容與數(shù)值#00FF進行邏輯與操作，目的是屏蔽高八位，保留低八位。最后輸出的結(jié)果傳送到數(shù)據(jù)區(qū)DM310中，記作F。 處理003CH通道中的數(shù)值，將常ON指令當(dāng)作控制指令，將003CH的內(nèi)容與數(shù)值#FF00進行邏輯“與”操作，最后輸出的結(jié)果傳送到數(shù)據(jù)區(qū)DM320中，這個數(shù)據(jù)區(qū)我們當(dāng)作備用。LD PFirstCycleMOV(21) #C23F13LD P_OnANDW(34) 2#00FFDM210LD P_OnANDW(34) 2#FF00DM220LD P_OnMOVD(83) DM220#012D

48、M230LD P_OnBIN(23) DM230DM240LD P_OnANDW(34) 3#00FFDM310LD P_OnANDW(34) 3#FF00DM320LD P_OnMOVD(83) DM320#012DM330LD P_OnBOM(23) DM330DM340LD P_OnMOV(21) DM210124.3.2 手動或電機過載的信號處理程序當(dāng)正常情況下1號泵手/自動轉(zhuǎn)換信號處于手動位置或者異常狀況出現(xiàn)，即出現(xiàn)電源故障、變頻器自動調(diào)節(jié)失靈、1號泵電機過載等現(xiàn)象時，會給微機輸入一個手動或故障信號。 當(dāng)2號泵手/自動轉(zhuǎn)換信號在手動位置或者異常狀況出現(xiàn)，即出現(xiàn)電源故障、變頻器自動調(diào)節(jié)

49、失靈、2號泵電機過載等現(xiàn)象時，會給微機輸入一個手動或故障信號。當(dāng)3號泵手動/自動轉(zhuǎn)換信號在手動位置或者異常狀況出現(xiàn)，即出現(xiàn)電源故障、變頻器自動調(diào)節(jié)失靈、3號泵電機過載等現(xiàn)象時，會給微機輸入一個手動或故障信號。 當(dāng)4號泵手動/自動轉(zhuǎn)換信號在手動位置或者異常狀況出現(xiàn)，即出現(xiàn)電源故障、變頻器自動調(diào)節(jié)失靈、3號泵電機過載等現(xiàn)象時，會給微機輸入一個手動或故障信號。如表，本程序?qū)⒅虚g標(biāo)志35.0135.04分別與ka1gka4g的上升沿操作結(jié)合，將上升沿信號與變頻器控制信號進行“與”操作，得到的新信號用作始能信號，即在供水泵處于變頻工作時，當(dāng)出現(xiàn)一系列被當(dāng)作故障的情況后，該信號用來控制關(guān)閉變頻器的運行。表

50、4-3 控制信號表KA1 RF1 Ka1g KA2 RF2 Ka2g0 0 1 0 0 10 1 1 0 1 11 0 1 1 0 11 1 0 1 1 0KA3 RF3 Ka3g KA4 RF4 Ka4g0 0 1 0 0 10 1 1 0 1 11 0 1 1 0 11 1 0 1 1 0當(dāng)市供水系統(tǒng)，當(dāng)水壓力超低（T80經(jīng)延時后）、循環(huán)倒泵的上升沿（35.07）、變頻泵故障的上升沿這些地方出現(xiàn)任意信號時（35.09），將輸出禁止變頻泵工作信號。在此設(shè)定2秒解鎖，循環(huán)倒泵時間為24小時，系統(tǒng)設(shè)置定時器，一旦時間到達便輸出倒泵信號，禁止變頻泵運行。并設(shè)置移位程序?qū)ψ冾l運行標(biāo)志二進制數(shù)進行左移

51、操作，將變頻運行標(biāo)志移交到下一臺泵上。在程序中設(shè)置初始化，將PLC第一次運行或變頻運行標(biāo)志超界時設(shè)定為第一臺泵為變頻泵。LD KAPLTIM 80#200LD yhdbDIFU(13) 35.07LD pbgzDIFU(13) 35.09LD 35.07LD 35.09ANDNOT pqgzORLDLD TIM020KEEP(11) jzkbLD P_1minLD TIM010OR P_First_CycleCNT 50#1440LD yhdbLD pbgzANDNOT pbgzORLDTIM 10#4074 TIM 20#20LD 38.08LD TIM020LD 38.09SFT(10)

52、38LD P_First_CycleOR 38.05MOV(21) #2現(xiàn)在討論在變頻泵處于自動運行狀態(tài)下，并且無過載現(xiàn)象。與此同時假設(shè)市供水管網(wǎng)壓力正常、無循環(huán)倒泵信號、變頻泵無故障、變頻器無故障。當(dāng)上述的各聯(lián)鎖狀態(tài)出現(xiàn)任何一個時，變頻器運行允許將進入停止?fàn)顟B(tài)，隨后關(guān)閉變頻器信號發(fā)出從而關(guān)閉變頻器的工作。在程序中我們?nèi)藶榈脑O(shè)置工頻加泵頻率區(qū)間和摘泵區(qū)間，假定頻率設(shè)定在48Hz52Hz范圍內(nèi)（程序中用二進制表示）時，我們以此作為加工頻泵的上限頻率，頻率設(shè)定在在0Hz10Hz區(qū)間時，我們以此作為減工頻泵的下限頻率。用變頻器輸出頻率的當(dāng)前值，即DM30數(shù)據(jù)區(qū)域內(nèi)的值，將它去與DM10至DM40數(shù)據(jù)

53、區(qū)進行比較，并將得到的對比結(jié)果置于039通道中。LDNOT ka1gAND bpb1LDNOT ka2gAND bpb2ORLDLDNOT ka3gAND bpb3ORLDLDNOT ka4gAND bpb4ORLDANDNOT pysANDNOT yhdbANDNOT pqgzANDNOT pbgzOUT yxbpLD P_OnIL(02) LD p_OnMOV(21) #00FFDM12LD p_OnMOV(21) #00FFDM13LD p_OnMOV(21) #0000DM14LD p_OnMOV(21) #0006DM15LD P_OnBCMP(68) DM310一旦變頻器的頻率值低

54、于10Hz時，系統(tǒng)無法做到立即摘泵，整個系統(tǒng)會出現(xiàn)一大部分的延時，因此需要進行一定時間的延時。延時結(jié)束后，要注意摘泵的順序并不是先投先摘，后投后摘，而是先投入的工頻泵要最后摘，而后投入的工頻泵則優(yōu)先摘，要注意無擾切換。隨后的下一段程序是為工頻泵被摘做聯(lián)鎖保護，即在規(guī)定的延時時限下才有操作權(quán)限。并且一旦做工頻調(diào)整就需要重新設(shè)定PID值。LD INKM2ANDNOT INKM4SET ls1LD INKM2ANDNOT INKM4DIFD(14) 36.05LD 36.05SET 36.11LD 36.11#300LD TIM001RSET ls1RSET 36.11LD INKM6ANDNOT INKM8SET ls2LD INKM6ANDNOT INKM8DIFD(14) 36.06LD 36.06SET 36.12LD 36.12TIM 2#300LD TIM002RSET ls2RSET 36.12LD INKM10ANDNOT INKM12SET ls3LD INKM10ANDNOT INKM12 DIFD(14) 36.07LD 36.07SET 36.13LD 36.13TIM 3LD TIM003RSET ls3RSET