PLC無塔供水畢業(yè)設(shè)計無塔供水系統(tǒng)的設(shè)計

1、目 錄中文摘要英文摘要前言第一章 課題設(shè)計任務(wù)及要求11.1 設(shè)計主要內(nèi)容11.2 設(shè)計要求11.3 設(shè)計主要工作1第二章 無塔供水系統(tǒng)的介紹32.1 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)簡介32.2 變頻調(diào)速的節(jié)能、調(diào)速原理4第三章 無塔供水系統(tǒng)的設(shè)計63.1 系統(tǒng)的設(shè)計方案論證63.2 工藝過程分析63.3 主電路的設(shè)計103.4 控制柜的設(shè)計12第四章 plc控制的設(shè)計144.1 plc的基本組成144.2 可編程控制器的特點及應(yīng)用154.3 plc的工作原理154.4 plc程序的設(shè)計164.5 plc程序的解釋24第五章 器件選擇275.1可編程控制器plc的選擇275.2變頻器的選擇275.3壓力

2、傳感器的選擇295.4壓力調(diào)節(jié)器的選擇305.4其它器件的選擇30結(jié)論32參考文獻33致謝34 無塔供水系統(tǒng)的設(shè)計摘 要本論文介紹了恒壓供水的基本原理以及系統(tǒng)構(gòu)成的基礎(chǔ)，說明了可編程控制器（plc）在恒壓供水系統(tǒng)中所擔(dān)任的角色，在分析了供水自動控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和優(yōu)點的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國中小城市樓宇供水的現(xiàn)狀，從系統(tǒng)的整體設(shè)計方案和實際需求分析開始，緊密的聯(lián)系實際生活的需要，力求做到使系統(tǒng)運行穩(wěn)定，操作簡便，解決實際中問題，保證供水安全、快捷、可靠?；谏鲜龇治鲈O(shè)計了一套變頻調(diào)速技術(shù)為基礎(chǔ)的恒壓供水系統(tǒng)。該系統(tǒng)綜合運用了變頻調(diào)速技術(shù)以及自動控制技術(shù)，為了提高恒壓供水系統(tǒng)的控制精度和可靠性，所以設(shè)

3、計中采用三臺大功率電機驅(qū)動水泵在用水高峰期運行供水，在用水低谷時轉(zhuǎn)化為兩臺小功率電機驅(qū)動水泵運行供水。供水方式為分組控制輪流變頻的控制策略。變頻恒壓供水保證了供水質(zhì)量，以plc為主機的控制系統(tǒng)豐富了系統(tǒng)的控制功能，提高了系統(tǒng)的可靠性。因為此設(shè)計是基于用水量的變化，所以很可觀的節(jié)省了水資源。關(guān)鍵詞： plc，恒壓供水系統(tǒng)，變頻調(diào)速，節(jié)能abstractthis paper introduced the constant pressure water supply system and the basic principles constitute the basis that the progr

4、ammable logic controller (plc) in water supply system in the role, the analysis of water supply development of the automatic control system and on the basis of merit, small and medium-sized cities in china with the status of building water supply, from the systems overall design and analysis of actu

5、al demand, closer ties with the needs of real life, to make sure that the system is running stable, simple and practical solution in the issue, and ensure water supply safety, efficiency and reliability.based on the above analysis and design a set of vvvf technology-based water supply system. the sy

6、stem integrated use of the vvvf technology and automatic control technology, in order to improve the constant pressure of the water supply system control accuracy and reliability, so the design of high-power motor drive using three water pumps at the peak of running water, in water low ebb when conv

7、erted into two small power motor-driven pumps running water. water supply for the control group rotation frequency of the control strategy.frequency water supply guarantee the quality of the water supply to the plc for the host control system enriches the system control functions, improve the reliab

8、ility of the system. because this design is based on changes in water consumption, so the very substantial savings in water resources.key words: plc, water supply system, frequency control, energy saving前 言近年來隨著控制技術(shù)的發(fā)展與完善，變頻器以廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域之中。但在城市供水系統(tǒng)中，有很多仍采用高位水塔方式供水。這種非匹配方式供水經(jīng)常會因為用水量的變化而出現(xiàn)用水高峰期時供

9、水壓力不足，用水低峰期時供水壓力過高，不僅十分浪費能源而且存在事故隱患（例如壓力過高容易造成爆管事故），且建造水塔需花費大量財力。日常的生活用水量隨季節(jié)、晝夜、上下班的時間不同而有較大變化，因而經(jīng)常出現(xiàn)供水用水的不平衡，主要表現(xiàn)在水壓上，用水多而供水少則水壓低，用水少而供水多則水壓高。為保證某小區(qū)的供水正常，我們利用 plc，配以不同功能的傳感器，根據(jù)網(wǎng)管的壓力，通過變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，使水管中的壓力始終保持在合適的范圍。采用變頻恒壓供水系統(tǒng)直接取代水塔、高位水箱及傳統(tǒng)的氣壓罐供水裝置。另外水泵耗電功率與電機轉(zhuǎn)速的三次方成正比關(guān)系，所以水泵調(diào)速運行的節(jié)能效果非常明顯。恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)實現(xiàn)水泵

10、電機無級調(diào)速，在用水量發(fā)生變化時保持水壓恒定以滿足用水要求，是當(dāng)今最先進、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻器的功能也越來越強。充分利用變頻器內(nèi)置的各種功能，對合理設(shè)計變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備，降低成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量等方面有著非常重要的意義。 第一章 課題設(shè)計任務(wù)及要求1.1 設(shè)計主要內(nèi)容某居民小區(qū)內(nèi)生活用水泵站采用變頻調(diào)速系統(tǒng)進行控制。主要設(shè)備為三臺籠型電機和一臺變頻器拖動，在用水較少的夜間由兩臺輔助電機拖動。電氣控制部分用plc作為主控制器。其中，三臺33kw主電機在正常情況下要兩臺運行一臺備用，為防止備用泵長期閑置銹蝕，要求備用機組可在操作臺上用開關(guān)按鈕任意切換，運行中任

11、意一組出現(xiàn)故障，備用機組應(yīng)立即投入運行。兩臺7.5kw輔助電機在用水量特別少的時候驅(qū)動水泵供水，此時拖動電機均工頻運行。當(dāng)供水量仍大于用水量時，多余的供水需通過溢流閥返回水源處。1.2 設(shè)計要求要求設(shè)計手動自動兩種工作方式。在手動方式時，可由操作人員分別起動每臺水泵，各臺水泵不進行聯(lián)動；在自動方式時，根據(jù)壓力大小實時調(diào)節(jié)，且起動時要求聯(lián)動?？刂品桨改芨鶕?jù)用水量的需求來自動調(diào)整拖動水泵運行的電機的方式，并且工作機組和備用機組需要經(jīng)常更換。1.3 設(shè)計主要工作1.3.1變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的介紹主要介紹變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的工作原理；介紹變頻器的節(jié)能、調(diào)速原理；詳細(xì)敘述恒壓無塔供水系統(tǒng)的組成以及各

12、個器件的作用；仔細(xì)分析設(shè)計方案。1.3.2變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的內(nèi)容及要求，詳細(xì)論證變頻恒壓供水系統(tǒng)的在供水系統(tǒng)中的優(yōu)點，分析工藝流程及供水系統(tǒng)的工作方式。根據(jù)分析的結(jié)果，由s7-200系列的編程軟件繪制本設(shè)計的梯形圖語句，并仿真出結(jié)果。1.3.3 圖紙繪制 根據(jù)設(shè)計的要求及控制方式繪制圖紙。完成設(shè)計后需提交以下圖紙：系統(tǒng)主電路圖工作流程圖設(shè)計控制柜plc外部接線圖i/o表及地址分配表梯形圖。1.3.4 元器件的選擇根據(jù)所涉及內(nèi)容的要求，分析計算出本設(shè)計所需的最佳元器件，例寫出一些主要元器件的技術(shù)參數(shù)。第二章 無塔供水系統(tǒng)的介紹2.1 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)簡介變頻調(diào)速恒壓供

13、水系統(tǒng)由電動機、泵組和變頻調(diào)速系統(tǒng)、壓力儀表、管路系統(tǒng)等組成。電動機泵組多由同型號的水泵并聯(lián)而成。電機由變頻器和工頻電網(wǎng)供電，根據(jù)供水系統(tǒng)的運行狀況自動調(diào)節(jié)和切換。恒壓供水泵的系統(tǒng)簡圖的構(gòu)成如圖2-1。圖21其主要優(yōu)點：對電網(wǎng)沖擊小，保護功能完善。消除了水泵電機直接啟動時對電網(wǎng)的沖擊和干擾，并且設(shè)備控制系統(tǒng)具有短路、過流、過壓、過載、欠壓、過熱等多種保護功能，大大提高了工作效率，延長了水泵的使用壽命。當(dāng)變頻器發(fā)生故障時，能夠轉(zhuǎn)換至工頻運行，確保供水不間斷。因為實現(xiàn)恒壓自動控制，不需要操作人員頻繁操作節(jié)省了人力。由于變量泵工作在變頻運行狀態(tài)，在其運行過程中，其轉(zhuǎn)速是由外供水量決定的，故系統(tǒng)在運行

14、過程中可節(jié)約可觀的電能，其經(jīng)濟效益是十分明顯的。由于其節(jié)電效果明顯，所以系統(tǒng)具有收回投資快、長期受益的特點，其產(chǎn)生的社會效益也是非常巨大的。無塔供水系統(tǒng)不需要水塔、高位水箱和氣罐，設(shè)備簡單，控制實時性好，且能滿足不斷增加的供水需求。建筑高度增加時，無塔供水器只需要改變水壓設(shè)定值和修正流量參數(shù)就能滿足要求，而無需改變供水需求。2.2 變頻調(diào)速的節(jié)能、調(diào)速原理2.2.1 變頻調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速原理由電機學(xué)的基本公式 (2-1)式中電動機定子繞組的磁極對數(shù)一定，改變電源頻率，即可改變電動機同步轉(zhuǎn)速。異步電動機的實際轉(zhuǎn)速總低于同步轉(zhuǎn)速，而且隨著同步轉(zhuǎn)速而變化。電源頻率增加，同步轉(zhuǎn)速增加，實際轉(zhuǎn)速也增加；電

15、源頻率下降，電機轉(zhuǎn)速也下降，這種通過改變電源頻率實現(xiàn)的速度調(diào)解過程稱為變頻調(diào)速。2.2.2 變頻調(diào)速系統(tǒng)的節(jié)能原理 變頻調(diào)速技術(shù)的通常意義旨在：使用變頻調(diào)速器（簡稱變頻器）去拖動電機。主要運行特點：實現(xiàn)電動機的無級調(diào)速；電動機的啟動電流小，即實現(xiàn)軟啟動；方便地進行加減速控制；使鼠籠式異步電動機獲得高性能卻基本上不需對電機進行維護。變頻調(diào)速運行的節(jié)能原理圖1為水泵用閥門控制時，當(dāng)流量要求從q1減小到q2，必須關(guān)小閥門。這時閥門的磨擦阻力變大，管路曲線從r移到r，揚程則從ha上升到hb，運行工況點從a點移到b點。 圖2為調(diào)速控制時，當(dāng)流量要求從q1減小到q2，由于阻力曲線r不變，泵的特性取決于轉(zhuǎn)速

16、。如果把速度從n降到n，性能曲線由（q-h）變?yōu)椋╭-h）,運行工況點則從a點移到c點，揚程從ha下降到hc。 根據(jù)離心泵的特性曲線公式： nrqh102式中：n水泵使用工況軸功率（kw） q使用工況點的流量（m3s）； h使用工況點的揚程（m）； r輸出介質(zhì)單位體積重量（kgm3）； 使用工況點的泵效率（%）。 可求出運行在b點泵的軸功率和c點泵的軸功率分別為： nbrq2hb102 ncrq2hc102 兩者之差為： nncnb=rq2（hbhc）102 也就是說，用閥門控制流量時，有n功率被損耗浪費掉了，且隨著閥門不斷關(guān)小，這個損耗還要增加。而用轉(zhuǎn)速控制時，由于流量q與轉(zhuǎn)速n的一次方成正

17、比；揚程h與轉(zhuǎn)速n的平方成正比；軸功率p與轉(zhuǎn)速n的立方成正比，即功率與轉(zhuǎn)速n成3次方的關(guān)系下降。如果不是用關(guān)小閥門的方法，而是把電機轉(zhuǎn)速降下來，那么在轉(zhuǎn)運同樣流量的情況下，原來消耗在閥門的功率就可以全避免，取得良好的節(jié)能效果，這就是水泵調(diào)速節(jié)能原理。第三章 無塔供水系統(tǒng)的設(shè)計3.1 系統(tǒng)的設(shè)計方案論證我們采用高性能、模塊化結(jié)構(gòu)、帶模擬量通道功能的西門子s7-200可編程控制器，配合變頻器，完成無塔供水自動控制。恒壓供水泵站一般需要設(shè)多臺水泵及電機，這比設(shè)單臺水泵電機節(jié)能而可靠。配單臺電機及水泵時，它們的功率必須足夠大，在用水量少時來開一臺大電機肯定是浪費的，電機選小了用水量大時供水量則相應(yīng)的會

18、不足。而且水泵與電機維修的時候，備用泵是必要的。而恒壓供水的主要目標(biāo)是保持管網(wǎng)水壓的恒定，水泵電機的轉(zhuǎn)速要跟隨用水量的變化而變化的，那么這就是要用變頻器為水泵電機供電。在此這里有兩種配置方案，一種是為每一臺水泵電機配一臺相應(yīng)的變頻器，從解決問題方案這個比較簡單和方便，電機與變頻器間不須切換，但是從經(jīng)費的角度來看的話這樣比較昂貴。另一種方案則是數(shù)臺電機配一臺變頻器，變頻器與電機間可以切換的，供水運行時，一臺水泵變頻運行，一臺水泵工頻運行，以滿足不同的水量需求。 壓力傳感器用于檢測管網(wǎng)中的水壓，常裝設(shè)在泵站的出水口。當(dāng)用水量大時，水壓降低;用水量小時，水壓升高。壓力傳感器將水壓的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕?/p>

19、變化送給調(diào)節(jié)器。壓力變送器的輸出信號一般是模擬信號，4-20ma變化的電流信號或0-10v間變化的電壓信號。3.2 工藝過程分析3.2.1 系統(tǒng)工作過程首先開機，壓力繼電器自動輸出信號，如果壓力比較低，不能滿足泵運行的要求，則整個系統(tǒng)不能工作。當(dāng)壓力滿足要求時，開始選擇操作方式，一般先選用自動操作，當(dāng)自動操作方式無故障時，變頻器開始工作，電機開始驅(qū)動水泵供水，在壓力不能滿足要求時，根據(jù)壓力來改變電機的轉(zhuǎn)速或投入切斷電機。當(dāng)自動操作有故障不能運行時，采用手動操作供水。3.2.2 系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)中由壓力傳感器將水壓的變化轉(zhuǎn)換為電信號通過電壓調(diào)節(jié)器送給變頻器，變頻器則根據(jù)傳感器的采樣值與變頻器的設(shè)

20、定值進行比較，通過內(nèi)置的pid功能進行數(shù)據(jù)處理，將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果以頻率的形式輸出（050hz之間變化）。壓力傳感器常裝設(shè)在泵站的出口?，F(xiàn)代的變頻器一般都具有pid調(diào)節(jié)功能。 壓力傳感器與整個變頻供水系統(tǒng)的具體接法的具體接法見圖3-1： 圖3-1由圖可知：變頻器有兩個控制信號：（1） 目標(biāo)信號xt 即給定端vrf上得到的信號，該信號是一個與壓力的控制目標(biāo)相對應(yīng)的值。目標(biāo)信號可以直接由鍵盤給定，而不必通過外電路來給定。（2） 反饋信號xf 是壓力傳感器bp反饋回來的信號，該信號是一個反應(yīng)實際壓力的信號。xt和xf 兩者是相減的，其合成信號xdxtxf,經(jīng)過pid調(diào)節(jié)處理后得到頻率給定信號，決定變頻

21、器的輸出頻率fx。 當(dāng)用水流量減少時，供水能力用水流量，則供水壓力上升，xf合成信號（xtxf）變頻器輸出頻率fx電動機轉(zhuǎn)速nx供水能力直至壓力大小回復(fù)到目標(biāo)值供水能力于用水流量重又平衡時為止；反之亦然。3.2.3 工藝過程在本設(shè)計系統(tǒng)運行的過程中會發(fā)生以下情況：由一臺大電機供水時，用水量大到水泵全速運行也不能保證管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定時，plc根據(jù)變頻器的頻率上限信號自動將原工作在變頻狀態(tài)下的泵投入工頻運行狀態(tài)。同時，將下一臺水泵用變頻器起動投入變頻運行以加大管網(wǎng)的供水量來保證恒壓供水的目的。由一臺大電機工頻運行另一臺大電機變頻運行同時供水時，當(dāng)供水量大于用水量，plc根據(jù)變頻器的頻率下限信號自動將

22、變頻運行水泵切除，同時使另一臺水泵進入變頻運行供水。當(dāng)只有一臺大電機變頻運行時，供水量仍大于用水量時，plc根據(jù)變頻器的頻率設(shè)定最小值到達輸出信號，將大電機退出運行，同時起動小電機進入工頻運行。此時若供水量大于用水量時，多余的水通過溢流閥返回水源處；若供水量不足時，啟動另一臺小電機進入工頻運行供水。當(dāng)由兩臺小電機供水時，若供水量大于用水量時，多余的水通過溢流閥返回水源處；若供水量不能滿足要求時，切斷小電機，同時起動大電機驅(qū)動的水泵運行。之后，重復(fù)上述操作。若電機發(fā)生故障,立即投入備用電機。以1m2m運行 3m備用為例，流程圖見3-2：圖3-23.3 主電路的設(shè)計 3.3.1 主電機的控制分析根

23、據(jù)現(xiàn)場實際情況，一天之中用水量會有若干個高峰，變頻器會根據(jù)出水口的壓力調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速與投切。 在本設(shè)計中采用三臺功率為33kw的主電機在用水高峰期驅(qū)動水泵提供用水,且在工作過程中要求兩臺運行一臺備用。在實際控制中，避免備用電機長期不用而銹蝕，所以要定期更換備用電機。對主電機進行分組控制：第一組：1m2m運行 3m備用 第二組：2m3m運行 1m備用 第三組：1m3m運行 2m備用本設(shè)計中是通過工作備用組合選擇開關(guān)k1k2來選擇工作機組和備用機組。 根據(jù)設(shè)計任務(wù)的要求，在供水過程中要求根據(jù)用水量的多少自動調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速來改變供水量的大小，使供水量和用水量始終保持平衡，所以在驅(qū)動電機前必須加一個能

24、夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動電機無級調(diào)速的設(shè)備。又由于三臺主驅(qū)動電機需工作在工頻恒速方式下，所以主驅(qū)動電機必須有兩路通電，一路通過開關(guān)保護設(shè)備控制設(shè)備和調(diào)速設(shè)備接至電源，另一路通過開關(guān)保護設(shè)備控制設(shè)備接至電源處。3.3.2 輔助電機的控制分析為了達到經(jīng)濟運行的目的，在用水低谷時采用兩臺7.5kw的輔助電機驅(qū)動水泵供水，他們始終工作在工頻恒速狀態(tài)下，所以它們只通過斷路器控制設(shè)備及保護設(shè)備接到電源處。3.3.3 系統(tǒng)主電路圖由上述分析可畫主電路圖：如圖33 圖333.4 控制柜的設(shè)計3.4.1 控制方式分析根據(jù)設(shè)計任務(wù)的要求，為了滿足plc或中間繼電器故障時仍然可以為用戶提供水，在設(shè)計中需要選擇兩種控制方式相結(jié)合的

25、方法，及手動和自動方式相結(jié)合的方法。通過萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)來選擇控制方式。在自動控制方式時，plc啟動后，根據(jù)程序設(shè)定來自動控制供水的壓力，對壓力進行適時地調(diào)整。當(dāng)plc發(fā)生故障時就通過采用手動的控制方式，在按手動按鈕發(fā)出控制命令給控制回路來實現(xiàn)用戶的需水量?？刂苹芈方臃ㄒ妶D34 圖343.4.2控制過程分析：自動方式下，通過中間繼電器常開觸點ka1ka2分別控制電機工作運行狀態(tài)，為保護水泵和變頻器，每臺電機驅(qū)動的水泵km1km2之間進行了電氣互鎖。手動方式下，通過按鈕sb1來控制電動機工作運行狀態(tài)，并設(shè)置了電機運行的自鎖。3.4.3控制電路的設(shè)計如圖3-5： 圖35第四章 plc控制的設(shè)計4.1

26、plc的基本組成4.1.1 plc的硬件組成一中央處理單元(cpu) cpu是plc的核心,plc中所配置的cpu隨機型不同而不同。二存儲器存儲器主要有兩種：一種是可讀/寫操作的隨機存儲器ram，另一種是只讀存儲器rom、prom、eprom和eeprom。在plc中，存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。三輸入/輸出單元輸入/輸出單元通常也稱i/o單元或i/o模塊，是plc與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場之間的連接部件。plc通過輸入接口可以檢測被控對象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為plc對被控對象控制的依據(jù)；同時plc又通過輸出接口將處理結(jié)果送給被控對象，以實現(xiàn)控制目的。plc的i/o接口所能接受的輸

27、入信號個數(shù)和輸出信號個數(shù)稱為plc輸入/輸出（i/o）點數(shù)。i/o點數(shù)是選擇plc的重要依據(jù)之一。當(dāng)系統(tǒng)的i/o點數(shù)不夠時，可通過plc的i/o擴展接口對系統(tǒng)進行擴展。四通信接口五智能接口模塊六編程裝置七電源 plc配有開關(guān)電源，以供內(nèi)部電路使用。與普通電源相比，plc電源的穩(wěn)定性好、抗干擾能力強。4.1.2 plc的軟件組成 plc的軟件由系統(tǒng)程序和用戶程序組成。 系統(tǒng)程序由plc制造商設(shè)計編寫的，并存入plc的系統(tǒng)存儲器中，用戶不能直接讀寫與更改。 plc的用戶程序是用戶利用plc的編程語言，根據(jù)控制要求編制的程序。在plc的應(yīng)用中，最重要的是用plc的編程語言來編寫用戶程序，以實現(xiàn)控制目

28、的， plc的主要編程語言采用比計算機語言相對簡單、易懂、形象的專用語言。4.2 可編程控制器的特點及應(yīng)用早期的可編程序控制器(programmable logic controller，plc)，主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，plc的功能得到大大的增強，具有以下特點：1可靠性高。2具有豐富的i/o接口模塊。3采用模塊化結(jié)構(gòu)。4易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 。5安裝簡單，維修方便。4.3 plc的工作原理掃描工作原理: 當(dāng)plc運行時，是通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來完成控制任務(wù)的，需要執(zhí)行眾多的操作，但cpu不可能同時去執(zhí)行多個操作，它只能按分時操作（串

29、行工作）方式，每一次執(zhí)行一個操作，按順序逐個執(zhí)行。由于cpu的運算處理速度很快，所以從宏觀上來看，plc外部出現(xiàn)的結(jié)果似乎是同時（并行）完成的。這種串行工作過程稱為plc的掃描工作方式。 用掃描工作方式執(zhí)行用戶程序時，掃描是從第一條程序開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按程序存儲順序的先后，逐條執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束。然后再從頭開始掃描執(zhí)行，周而復(fù)始重復(fù)運行。4.4 plc程序的設(shè)計4.4.1 輸入點的確定 見圖41圖414.4.2 輸出點的確定 見圖42圖424.4.3 梯形圖4.5 plc程序的解釋4.5.1 主程序的解釋給可編程控制器plc接通電源后，通過i0.4i0.5兩個工作備用

30、組合選擇開關(guān)的常開常閉狀態(tài)來選擇工作機組m0.1（1m2m運行，3m備用） m0.2（2m3m運行,1m備用）m0.3(1m3m運行，2m備用)。當(dāng)輔助繼電器m0.1有效，則執(zhí)行子程序，在子程序中若m1.0有效輸出q0.0，代表1m工頻運行；若m1.1有效輸出q0.3，代表1m變頻運行；若m2.0有效輸出q0.1，代表2m工頻運行；若m2.1有效輸出q0.4，代表2m變頻運行。若輔助繼電器m0.2m0.3m10.0有效,則執(zhí)行跳轉(zhuǎn)指令，跳至lbl 1繼續(xù)執(zhí)行。當(dāng)輔助繼電器m0.2有效，則執(zhí)行子程序，在子程序中若m1.0有效輸出q0.1，代表2m工頻運行；若m1.1有效輸出q0.4，代表2m變頻

31、運行；若m2.0有效輸出q0.2，代表3m工頻運行；若m2.1有效輸出q0.5，代表3m變頻運行。若輔助繼電器m0.1m0.3m10.0有效,則執(zhí)行跳轉(zhuǎn)指令，跳至lbl 2繼續(xù)執(zhí)行。當(dāng)輔助繼電器m0.3有效，則執(zhí)行子程序，在子程序中若m1.0有效輸出q0.2，代表3m工頻運行；若m1.1有效輸出q0.5，代表3m變頻運行；若m2.0有效輸出q0.0，代表1m工頻運行；若m2.1有效輸出q0.3，代表1m變頻運行。若輔助繼電器m0.1m0.2m10.0有效,則執(zhí)行跳轉(zhuǎn)指令，跳至lbl 3繼續(xù)執(zhí)行。 當(dāng)輔助繼電器m10.0有效，并且輔助繼電器m0.1m0.2m0.3的觸點均閉合，則輸出q0.6，代

32、表4m工頻運行。q0.6有效時，若下限壓力信號i1.5有效且溢流閥開關(guān)信號i1.3閉合時，則輸出q0.7，代表5m工頻運行；若上限壓力信號i1.4和溢流閥開關(guān)信號i1.3同時有效時，則輸出q2.4,代表溢流閥動作顯示。 當(dāng)輸出信號q0.6、q0.7同時有效時，若下限壓力信號i1.5有效且溢流閥開關(guān)信號i1.3閉合時，則輸出m3.0，代表啟動主機運行；若上限壓力信號i1.4和溢流閥開關(guān)信號i1.3同時有效時，則輸出q2.4,代表溢流閥動作顯示。若輔助繼電器m0.1m0.2m0.3有效,則執(zhí)行跳轉(zhuǎn)指令，跳至lbl 4繼續(xù)重新開始循環(huán)執(zhí)行。4.5.2 子程序的解釋當(dāng)啟動按鈕i0.0或者主機啟動信號m

33、3.0有效并且停止按鈕閉合時，q2.2置位，代表變頻器驅(qū)動；同時，m1.1有效，代表驅(qū)動一臺主電機變頻運行的接觸器接通。當(dāng)q2.2且m1.1有效，或者m1.1有效時，q2.3置位q2.1復(fù)位，代表變頻器啟動，并且啟動與停止之間進行互鎖。當(dāng)i1.0變頻器上限頻率有效時，q2.3復(fù)位q2.1置位，代表變頻器停止，并且啟動與停止之間進行互鎖；q2.1有效時，m1.1復(fù)位，代表驅(qū)動一臺主電機變頻運行的接觸器斷開；m1.1閉合時，m1.0置位，代表驅(qū)動一臺主電機工頻運行的接觸器接通m2.1置位代表驅(qū)動另一臺主電機變頻運行的接觸器接通。當(dāng)m2.1有效，q2.3置位q2.1復(fù)位，代表變頻器啟動，并且啟動與停

34、止之間進行互鎖。當(dāng)i1.1變頻器下限頻率有效時，q2.3復(fù)位q2.1置位，代表變頻器停止，并且啟動與停止之間進行互鎖；m2.1復(fù)位，代表驅(qū)動另一臺主電機變頻運行的接觸器斷開。q2.1有效時，m1.0復(fù)位，代表驅(qū)動一臺主電機工頻運行的接觸器斷開。m1.1置位，代表驅(qū)動一臺主電機變頻運行的接觸器接通。 當(dāng)i1.2變頻器頻率最小值信號有效時，q2.3復(fù)位q2.1置位，代表變頻器停止，并且啟動與停止之間進行互鎖；m1.1復(fù)位，代表驅(qū)動一臺主電機變頻運行的接觸器斷開；m10.0置位，代表輔助電機開始啟動運行。第五章 器件選擇5.1可編程控制器plc的選擇：根據(jù)供水系統(tǒng)的控制要求以及i/o口的數(shù)量，其全為

35、數(shù)字量輸入/輸出,屬于小型的控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)用一般的plc均可滿足要求，依據(jù)經(jīng)濟性原則選擇：西門子s7-200系列plc，型號為：cpu226繼電器輸出型，它是24輸入16輸出型。所以，選擇西門子s7-200系列cpu型號為：6es7.216-2bd23-0xby。5.2 變頻器的選擇根據(jù)設(shè)計的需求，選擇由西門子公司生產(chǎn)的 micromaster 430 系列變頻器 。 micromaster 430 是用于控制三相交流電動機速度的變頻器系列。本系列有多種型號，額定功率范圍從7.5kw 到90kw，可供用戶選用。在采用變頻器的出廠設(shè)定功能和缺省設(shè)定值時，micromaster 430 變頻器

36、特別適合用于水泵和風(fēng)機的驅(qū)動。 本變頻器由微處理器控制，并采用具有現(xiàn)代先進技術(shù)水平的絕緣柵雙極型晶體管（igbt）作為功率輸出器件。因此，它們具有很高的運行可靠性和功能的多樣性,其脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)頻率是可選的，因而降低了電動機運行的噪聲,全面而完善的保護功能為變頻器和電動機提供了良好的保護。 一主要特性 易于安裝，參數(shù)設(shè)置和調(diào)試 易于調(diào)試 牢固的emc 設(shè)計 可由it （中性點不接地）電源供電 對控制信號的響應(yīng)是快速和可重復(fù)的 參數(shù)設(shè)置的范圍很廣，確保它可對廣泛的應(yīng)用對象進行配置 電纜連接簡便 具有多個繼電器輸出 具有多個模擬量輸出（0 20 ma） 6 個帶隔離的數(shù)字輸入，并可切換為 np

37、n/pnp 接線 2 個模擬輸入： ain1：0 10 v， 0 20 ma 和 10 至 +10 v ain2：0 10 v， 0 20 ma 2 個模擬輸入可以作為第7 和第8 個數(shù)字輸入 模塊化設(shè)計，配置非常靈活 脈寬調(diào)制的頻率高，因而電動機運行的噪音低 詳細(xì)的變頻器狀態(tài)信息和全面的信息功能 有多種可選件供用戶選用：用于與pc通訊的通訊模塊，基本操作面板（bop-2）和用于進行現(xiàn)場總線通訊的profibus模塊用于水泵和風(fēng)機控制時的特點： 電動機的分級控制 節(jié)能控制方式 手動/ 自動控制（手動操作/ 自動操作） 傳動皮帶故障的檢測（對水泵無水空轉(zhuǎn)的檢測） 旁路二性能特征 v / f 控制

38、 磁通電流控制（fcc），改善了動態(tài)響應(yīng)和電動機的控制特性 多點 v/f 控制特性 快速電流限制（fcl）功能，避免運行中不應(yīng)有的跳閘 內(nèi)置的直流注入制動 復(fù)合制動功能改善了制動特性 加速/減速斜坡特性具有可編程的平滑功能 起始和結(jié)束段帶平滑圓弧 起始和結(jié)束段不帶平滑圓弧 具有比例，積分和微分（pid）控制功能的閉環(huán)控制 各組參數(shù)的設(shè)定值可以相互切換 電動機驅(qū)動數(shù)據(jù)組（dds） 命令數(shù)據(jù)組和設(shè)定值信號源 三保護特性 過電壓 / 欠電壓保護 變頻器過熱保護 接地故障保護 短路保護 i2t 電動機過熱保護 ptc/kty 電動機保護5.3壓力傳感器的選擇根據(jù)設(shè)計的要求，選擇一種恒壓供水專用壓力傳感

39、器。ptp501/502/503/504壓力傳感器采用全不銹鋼封焊結(jié)構(gòu)，具有良好的防潮能力及優(yōu)異的介質(zhì)兼容性。廣泛用于工業(yè)設(shè)備、水利、化工、醫(yī)療、電力、空調(diào)、金剛石壓機、冶金、車輛制動、樓宇供水等壓力測量與控制。所以，選擇ptp501型壓力傳感器。其主要參數(shù)為：量程:01450(mpa) 綜合精度:0.1%fs、0.2%fs、0.5%fs、1.0%fs 輸出信號:420ma(二線制)、05v、15v、010v(三線制) 供電電壓:24dcv(936dcv) 介質(zhì)溫度:-2085150 環(huán)境溫度:常溫(-2085) 負(fù)載電阻:電流輸出型：最大800；電壓輸出型：大于50k 絕緣電阻:大于2000

40、m(100vdc) 密封等級:ip65 振動影響:在機械振動頻率20hz1000hz內(nèi)，輸出變化小于0.1%fs 電氣接口(信號接口):四芯屏蔽線、四芯航空接插件、緊線螺母5.4壓力調(diào)節(jié)器的選擇根據(jù)設(shè)計的要求，選擇yty-4型液體壓力調(diào)節(jié)器。yty-4型液體壓力調(diào)節(jié)器是閥前式液體壓力調(diào)節(jié)器（即一般所說的減壓閥），可控制其前部裝置的壓力為一恒定值，使用該壓力調(diào)節(jié)器要另引氣源。它具有外型美觀，體積?。ㄩy體外徑為80mm），重量輕（總重為2.3kg）,耐高壓、抗腐蝕、調(diào)壓準(zhǔn)確、性能可靠，維修方便和使用范圍廣等優(yōu)點。5.5 其它器件的選擇 由“馬達加倍”原理可知:主電機的額定電流：in=332=66a

41、 輔助電機的額定電流：in=7.52=15a一熔斷器的選擇： 1熔斷器的額定電壓必須等于或高于熔斷器安裝處的額定電壓。即：in（熔斷器）380a2對于多臺并聯(lián)電動機的電路，考慮一般不同時啟動，故熔體電流 ifu= in (1.52.5)+in=261a327a可以選擇：nt3系列 rt16-3/355型熔斷器二 斷路器的選擇： 1過載保護動作電流整定值等于電動機額定電流：大電機的動作電流等于66a。 小電機的動作電流等于15a。 2. 脫扣器額定電流確定主電機：in=【1.3*7（籠型異步電動機動作電流整定值）*60）】/1063a 可選：dz20-100 in=63型 輔助電機：in=1.3

42、*7*15/10=13.6516a 可選：dz20-100 in=16型三接觸器的選擇： 1.接觸器主觸電的un應(yīng)大于或等于負(fù)載回路的un,即un220v. 2.接觸器主觸電的in應(yīng)稍大于或等于負(fù)載回路的in，因為柜內(nèi)安裝，所以：主電機： in2*66132a 可選cj20t-150輔助電機： in2*1530a 可選cj21t-40 四熱繼電器的選擇： 主電機：熱繼電器整定值為：0.951.05 in0.95*661.05*6662.7 a69.3a 可選 jr16-150d/3輔助電機：熱繼電器整定值為：0.951.05 in0.95*151.05*1514.5 a 15.75 a 可選

43、jr16-20d/3五中間繼電器的選擇：中間繼電器在繼電接觸器系列電控系統(tǒng)中主要具有控制電路傳遞與轉(zhuǎn)換信號，擴大控制路數(shù)，將小功率控制信號轉(zhuǎn)換為大容量的觸頭控制，擴充交流接觸器及其它電器控制作用的功能。所以選擇jz11系列中間繼電器。六壓力繼電器的選擇： 選擇pf-l8h1型壓力繼電器pf型壓力繼電器采用差動式結(jié)構(gòu)，利用液體壓力信號，使微動開關(guān)動作將微動開關(guān)所連接的電路切斷或閉合。在電液控制系統(tǒng)中能控制系統(tǒng)程序動作或起安全保護作用。七溢流閥的選擇：選擇ay42h型安全溢流閥，它可用于高壓注水泵站的管路上，作為超壓保護裝置。結(jié) 論變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)具有節(jié)能、安全、高品質(zhì)的供水質(zhì)量等優(yōu)點。采用 plc 作為控制器，硬件結(jié)構(gòu)簡單，成本低，系統(tǒng)實現(xiàn)水泵電機無級調(diào)速，依