PLC控制恒壓供水系統(tǒng)

1、高級(jí)技師職業(yè)資格鑒定論文文章題目：PLC在控制恒壓供水系統(tǒng)的應(yīng)用姓 名： 劉恩龍所在省市：山東省濟(jì)寧市兗州區(qū)所在 單位：山東省濟(jì)寧兗州通力輪胎有限公司職業(yè)（工種）： 維 修 電 工摘 要：本設(shè)計(jì)是針對(duì)居民生活用水/消防用水而設(shè)計(jì)的。由變頻 器、PLC控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)水泵的輸出流量。電動(dòng)機(jī)泵組由三臺(tái)水泵并 聯(lián)而成，由變頻器或工頻電網(wǎng)供電，根據(jù)供水系統(tǒng)出口水壓和流量來(lái) 控制變頻器電動(dòng)機(jī)泵組之間的切換及速度，使系統(tǒng)運(yùn)行在最合理的狀 態(tài)，保證按需供水。采用PLC控制的變頻調(diào)速供水系統(tǒng)，由PLC進(jìn)行 邏輯控制，由變頻器進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)。通過(guò) PLC控制變頻與工頻切換， 實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)恒壓供水。運(yùn)行結(jié)果表明，

2、該系統(tǒng)具有壓力穩(wěn)定， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠操作方便等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：供水系統(tǒng)變頻器 PLC目錄第一章概述（ 1）1-1 常見(jiàn)的供水方式及變頻恒壓調(diào)節(jié)的（ 1）一、原理 （1）二、水泵選擇的一般性原則 （1）1-2 PLC、變頻器控制的恒壓供水系統(tǒng)方案 （3）一、恒壓供水系統(tǒng)組成及主要自控設(shè)備的作用 （3）二、方案特點(diǎn) （3）三、變頻-工頻雙回路恒壓供水方案優(yōu)點(diǎn) （3）四、設(shè)備選型及目的 （4）第二章硬件部分設(shè)計(jì)（6）2-1硬件選擇（ 6）一、PLC 介紹 （6）二、變頻器介紹 （7）2-2變頻驅(qū)動(dòng)方式和傳感變頻器的使用（7）、當(dāng)區(qū)動(dòng)方式 （7）二、調(diào)節(jié)方式 （7）三、關(guān)于壓力傳感變頻器的使用 （8

3、）2-3電動(dòng)機(jī)調(diào)速方案的比較 （9）一、電動(dòng)機(jī)的選擇 （9）二、模擬供水系統(tǒng)的擬定 （10）第三章 主電路設(shè)計(jì) （11）3-1硬件電路（11）一、電路介紹 （11）二、控制流程圖 （14）三、輸入輸出元件與PLC地址對(duì)照表（15）第四章軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)（17）4-1 PLC程序設(shè)計(jì) （17）總結(jié)（20）致謝（21）參考文獻(xiàn)（22）第一章概述變頻供水的一種典型方式是變頻恒壓供水。 變頻恒壓供水時(shí)使用 變頻器的調(diào)速功能通過(guò)調(diào)節(jié)供水的水泵的轉(zhuǎn)速，以維持供水始端壓 力，變使之保持相對(duì)的恒定，故又稱(chēng)恒壓供水?，F(xiàn)在變頻供水以逐步 滲透到各種行業(yè)，品種也從單一簡(jiǎn)單的變頻恒壓供水向?qū)I(yè)多功能和 高級(jí)的變頻、變壓供

4、水及職能化控制的方向發(fā)展?；谟|摸屏和PLC作為控制變頻器作為驅(qū)動(dòng)調(diào)速的恒壓供水技 術(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)的技術(shù)而言具有節(jié)能效益明顯、 控制和保護(hù)功能完善、 可實(shí)現(xiàn)機(jī)組的軟件停機(jī)、輸入電壓范圍寬、電磁沖擊小、泵機(jī)運(yùn)行組 合切換靈活方便等優(yōu)越性，目前廣泛應(yīng)用于水廠(chǎng)送水泵站、二次加壓 站、工業(yè)鍋爐供水、小區(qū)和高樓給水、其他工業(yè)供水等領(lǐng)域。觸摸屏和PLC在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)和設(shè)備的自動(dòng)控制上顯示出令人鼓 舞的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)代的供水系統(tǒng)已隨著微型計(jì)算機(jī)及電力電子技術(shù)的發(fā) 展，在傳統(tǒng)的供水基礎(chǔ)上將觸摸屏、PLC和變頻器等應(yīng)用到其中，不 斷的提高供水的質(zhì)量以及整個(gè)供水系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。1-1 常見(jiàn)的供水方式及變頻恒壓調(diào)節(jié)的原理

5、一、原理生產(chǎn)和生活中的供水方式有多種，常見(jiàn)的供水方式通常會(huì)設(shè)一臺(tái) 或多臺(tái)泵；有多臺(tái)泵時(shí)會(huì)根據(jù)不同的用水量啟動(dòng)不同數(shù)量的泵運(yùn)行， 供水水壓式波動(dòng)的。要保證供水質(zhì)量，穩(wěn)定供水出口（或管網(wǎng)）的壓 力，變頻恒壓供水是最好的方式之一。變頻恒壓供水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)恒壓的工作過(guò)程和原理：安裝于供水管或 主管道上的壓力傳感變送器將供水管網(wǎng)壓力轉(zhuǎn)換成 420mA（020mA 010y的標(biāo)準(zhǔn)電彳t號(hào)，送到PID調(diào)節(jié)器（或過(guò)程控制器、PLC DCS 等），經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理后仍以標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)直接送到具有內(nèi)置 PID調(diào)節(jié)功 能的變頻器；變頻器根據(jù)調(diào)速的給定信號(hào)或?qū)毫鞲凶兯推鞯臉?biāo)準(zhǔn) 電信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理后，決定其輸出頻率實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)典

6、動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào) 節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)供水的水量及供水壓力調(diào)節(jié)， 最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)供水管網(wǎng) 的壓力調(diào)節(jié)，即實(shí)現(xiàn)恒壓供水。實(shí)際應(yīng)用中，除了要實(shí)現(xiàn)變頻恒壓供水系統(tǒng)的 PID調(diào)節(jié)功能外，還需配備外圍輔助電路及 PLC和觸摸屏控制系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)切換選擇等 自動(dòng)控制功能，以保證自動(dòng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)刻通過(guò)人工調(diào)節(jié)方式 維持系統(tǒng)運(yùn)行，保證連續(xù)生產(chǎn)。圖1-1 控制原理示意圖二、水泵選擇的一般性原則1 .供水系統(tǒng)的水泵應(yīng)盡量選用先進(jìn)的低噪音、節(jié)能型水泵，不可米用淘汰產(chǎn)品。2 .根據(jù)實(shí)際流量、揚(yáng)程選泵?？紤]因磨損等原因造成水泵出力下 降，可按計(jì)算所得的揚(yáng)程值乘以1.051.1后選泵，應(yīng)能保證水泵工 作在高效率的地方。3 .對(duì)單

7、位及小規(guī)模的供水系統(tǒng)因盡量減少泵的臺(tái)數(shù)，以用一臺(tái)為宜，且配小型氣壓罐；當(dāng)一臺(tái)運(yùn)行能滿(mǎn)足要求時(shí)，則不宜采用多臺(tái)泵 并聯(lián)方式；若必須采用多臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行或大小泵搭配方式時(shí)，其型號(hào)不宜太雜，臺(tái)數(shù)不宜過(guò)多，型號(hào)一般不宜超過(guò)兩種，泵的揚(yáng)程范圍應(yīng)相 同；并聯(lián)運(yùn)行時(shí)仍能保證每臺(tái)泵在高效率范圍內(nèi)運(yùn)行4 .對(duì)于水廠(chǎng)及供水規(guī)模較大的供水系統(tǒng)及用水不均勻，且流量變 化大的供水系統(tǒng)，則宜采用多臺(tái) 水泵組合供水，或多臺(tái)水泵運(yùn)行時(shí)， 可按1或2臺(tái)進(jìn)行變頻調(diào)速其余為工頻恒速的方式運(yùn)行。5 .同一供水系統(tǒng)所配水泵的揚(yáng)程要相同，主供水泵之間的流量應(yīng) 相同或相近，液壓泵流量和主供水泵流量的流量之比以不小于 1/3為 宜。6 .應(yīng)注意

8、的問(wèn)題：抽水揚(yáng)程越低，電機(jī)負(fù)荷越小一這是種錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí).1-2 PLC、變頻器控制的恒壓供水系統(tǒng)方案通常，生產(chǎn)和生活中常見(jiàn)的供水系統(tǒng)的控制并不復(fù)雜， 但是對(duì)供 水系統(tǒng)的質(zhì)量及可靠性卻有較為嚴(yán)格的要求。根據(jù)該供水系統(tǒng)的設(shè)備 配置情況及供水系統(tǒng)的特點(diǎn)做如下方案：該自動(dòng)供水系統(tǒng)的控制核心 采用PLC并配置常規(guī)電氣配電控制系統(tǒng)。一、恒壓供水系統(tǒng)組成及主要自控設(shè)備的作用1 .在主系統(tǒng)中配置一臺(tái)變頻器分別驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)泵， 使兩臺(tái)均為雙主 回路（變頻-工頻）的驅(qū)動(dòng)方式。2 .控制系統(tǒng)有壓力傳感器、壓力開(kāi)關(guān)、液位控制器、PLC與觸摸屏及電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)等組成。1）壓力傳感器。用來(lái)測(cè)量供水水壓。2） PID調(diào)節(jié)器。用

9、來(lái)實(shí)現(xiàn)恒壓控制。3）壓力開(kāi)關(guān)。作為水泵啟動(dòng)后能否投入供水系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的信號(hào)。4）液位控制器。用來(lái)監(jiān)視并向PLC傳遞供水水箱的液位信號(hào)。PLC電氣控制系統(tǒng)用來(lái)完成整個(gè)供水系統(tǒng)的自動(dòng)控制。二、方案特點(diǎn)1 .該供水系統(tǒng)控制方案可以在原有的供水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上改造，也可以作為新建供水系統(tǒng)的控制方案。2 .采用PLC為控制核心，利用變頻器調(diào)速，控制面板采用常規(guī)的 按鈕開(kāi)關(guān)控制。3 .保護(hù)配置：1）水泵電動(dòng)機(jī)在工頻狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，受熱繼電器（過(guò)載）和空氣斷 路器（短路、過(guò)電流）保護(hù)。2）水泵電動(dòng)機(jī)在變頻狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，受變頻器（過(guò)載、短路、過(guò)電流、過(guò)電壓、缺相）保護(hù)。變頻器又受空氣斷路器（短路、過(guò)電流）保護(hù)。三、變頻-工

10、頻雙回路恒壓供水方案優(yōu)點(diǎn)1 .具有自動(dòng)調(diào)節(jié)及控制功能。2 .可設(shè)置跳躍頻率避開(kāi)管路的不良。3 .變頻系統(tǒng)與工頻控制系統(tǒng)互為備用，合理利用現(xiàn)有設(shè)備。4 .系統(tǒng)保護(hù)功能完善，如電機(jī)過(guò)電流、過(guò)載、過(guò)熱；電源缺相， 過(guò)、欠電壓；電機(jī)接地故障；系統(tǒng)水壓過(guò)高、水壓過(guò)低；管網(wǎng)泄漏、 堵塞等。5 .可設(shè)變頻、工頻自動(dòng)切換任務(wù)。系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)：傳感器、變頻器、 PLC與觸摸屏及電氣自動(dòng)控制 系統(tǒng)等組成。四、設(shè)備選型及目的1 .可編程控制器整個(gè)控制系統(tǒng)的核心是PLC選用日本三菱Fx2n-32MR-001可編 程控制器。FX2n系列是FX系歹U PLC家族中最先進(jìn)的系列。由于FX2n 系列具備如下特點(diǎn)：最大范圍的包容

11、了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程式執(zhí)行更快、全 面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國(guó)不同的電源以及滿(mǎn)足單個(gè)需要的大 量特殊功能模塊，F(xiàn)X2n系列三菱PLC可以為你的工廠(chǎng)自動(dòng)化應(yīng)用提 供最大的靈活性和控制能力。2 .變頻器變頻器連續(xù)調(diào)速功能是使用變頻器的追蹤速度模擬給定信號(hào)來(lái) 改變輸出頻率功能，在此選擇的變頻器主要從其所驅(qū)動(dòng)的負(fù)載特性、 穩(wěn)定性、品牌、價(jià)格及用戶(hù)的要求幾個(gè)方面來(lái)考慮，本文選用三菱 FR-A540-2.2KW-CK變頻器。3 .其他開(kāi)關(guān)電源、繼電器、接觸器、變壓器、斷路器等設(shè)備均應(yīng)選用性 能穩(wěn)定、質(zhì)量?jī)?yōu)良的產(chǎn)品。變頻系統(tǒng)的初次投資容易給投資者一種投資高、風(fēng)險(xiǎn)大的感覺(jué)， 這主要是對(duì)變頻節(jié)能效果不很了解或?qū)⒆?/p>

12、頻系統(tǒng)的初次投資于傳統(tǒng) 的一些如液力耦合、滑輪電機(jī)、變速等調(diào)速裝置的初次投資在為充分 考慮節(jié)能效果及變頻器功能的情況下進(jìn)行比較，以及對(duì)變頻器的質(zhì) 量、穩(wěn)定性、售后服務(wù)等還不太了解；變頻節(jié)能系統(tǒng)（裝置）在各類(lèi) 調(diào)速系統(tǒng)中使用時(shí)，其節(jié)能效果對(duì)于單臺(tái)設(shè)備可做到5%-75%在風(fēng)機(jī)水泵這類(lèi)設(shè)備的一般應(yīng)用的節(jié)能效果中，這些均值也可做到8%-50%在未受到其他因素影響的情況下一般可取上限節(jié)能效果平均 值，是在實(shí)際應(yīng)用中得到，權(quán)威性數(shù)據(jù)可由市場(chǎng)上公開(kāi)出售的資料書(shū)查到；通過(guò)這些數(shù)據(jù)在進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的投資回收率的計(jì)算可知：變頻節(jié)能系統(tǒng)（裝置）的投資回收期一般為 4-20個(gè)月。采用變頻-工頻雙回路恒壓供水裝置及觸摸屏

13、監(jiān)控使各類(lèi)供水最 大限度地得到經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定和持續(xù)的保障。綜合上述，采用自動(dòng)化程度較高的變頻恒壓供水系統(tǒng)，不僅能夠 最大限度地提高整個(gè)系統(tǒng)效率、延長(zhǎng)壽命、節(jié)約能源，而且靈活性好， 能構(gòu)成復(fù)雜的、功能強(qiáng)大的供水系統(tǒng)。第二章硬件部分設(shè)計(jì)2-1硬件選擇一、PLC介紹PLC即可編程控制器，是針對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的、 適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工作的、以現(xiàn)代微處理技術(shù)為核心的控制器。PLC的控制功能可以根據(jù)使用者所編輯的軟件的不同而不同，且可實(shí)現(xiàn)多種 功能。從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC 包括CPUK、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成 一個(gè)不可拆卸的整體。模

14、塊式 PLC包才§ CPIM塊、I/O模塊、內(nèi)存、 電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。CPU勺構(gòu)成CP屏PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個(gè)CPU 它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)， 用掃描 的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器 中，同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法 錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶(hù)程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后 再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。CPL&要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、 控制及狀態(tài)總線(xiàn)構(gòu)成，

15、CP0元還包括外圍芯片、總線(xiàn)接口及有關(guān)電 路。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是 PLC不可缺少的組成單元?？删幊炭刂破髯鳛橐环N通用的自動(dòng)控制裝置。 它在控制系統(tǒng)中具 有一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。1、可靠性高：PLC平均無(wú)故障時(shí)間可達(dá)幾十萬(wàn)小時(shí)，也就是說(shuō)一臺(tái) PLC連續(xù)運(yùn)行30多年不出故障?？煽啃苑浅：?。2、具有豐富的I/O接口模塊。PLC針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，有相 應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備直接連接。另外為了提高操作 性能，它還有多種人機(jī)對(duì)話(huà)的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它 還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊。3、采用模塊化結(jié)構(gòu)。為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以為，絕大多數(shù)PLC

16、均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個(gè)部件，包 括CPU電源、I/O等均采用模塊化設(shè)計(jì)，有機(jī)架及電纜將各模塊連 接起來(lái)，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶(hù)的需要自行組合。4、對(duì)環(huán)境要求低：它對(duì)溫度，濕度要求不高，抗震和抗沖擊性能好， 對(duì)電源電壓要求也不高，還有很強(qiáng)的抗電磁干擾能力。因此可以用于 輸惡劣的環(huán)境中。由于PLC強(qiáng)大功能和優(yōu)點(diǎn)，使得PLJE我國(guó)的工業(yè)自動(dòng)化中得到 廣泛的應(yīng)用。二、變頻器介紹變頻器是以電子技術(shù)、微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論在交流調(diào)速系 統(tǒng)中的應(yīng)用為基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的智能型的調(diào)速設(shè)備。變頻器原用于交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速，其性能不僅超過(guò)以往的多種交、直流調(diào)速方式，而 且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高、

17、控制靈活、安裝調(diào)試使用方 便、保護(hù)功能完善、運(yùn)行穩(wěn)定可靠，并且極大地簡(jiǎn)化了調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng) 用，這也使得變頻器在各行各業(yè)的調(diào)速系統(tǒng)及節(jié)能降耗中被越來(lái)越多 的使用。值得一提的是當(dāng)變頻器用在變轉(zhuǎn)矩的負(fù)載時(shí)， 其節(jié)能效果尤 為顯著，已經(jīng)成為變轉(zhuǎn)矩回轉(zhuǎn)設(shè)備節(jié)電的最佳方式及選擇，解決了傳統(tǒng)的調(diào)速系統(tǒng)所無(wú)法解決的問(wèn)題。變頻器在各種調(diào)速領(lǐng)域已逐漸成為 必不可少的設(shè)備，并成為最有發(fā)展前途的一種交流調(diào)速方式。2-2變頻驅(qū)動(dòng)方式和傳感變頻器的使用一、驅(qū)動(dòng)方式由于變頻器的價(jià)格比常規(guī)電氣設(shè)備高， 故對(duì)于系統(tǒng)，從節(jié)省投資 的角度考慮，可以采用“一拖二”或一拖三”等的驅(qū)動(dòng)方式，即只用 一個(gè)變頻器，其額定功率按需進(jìn)行變頻驅(qū)動(dòng)的

18、群泵中最大的額定功率 考慮。本案例為一拖二的驅(qū)動(dòng)方式。二、調(diào)節(jié)方式為了保持供水管道的壓力恒定，使用的恒壓供水控制方式以單 級(jí)PID調(diào)節(jié)為主要手段，也有的采用了模糊控制等現(xiàn)代控制理論方 法。一般情況下，PID的調(diào)節(jié)方式就能夠滿(mǎn)足恒壓供水管網(wǎng)壓力的穩(wěn)定調(diào) 節(jié)。然而，這種類(lèi)型的閉環(huán)系統(tǒng)也存在著一些難以解決的問(wèn)題。如在系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行過(guò)程中，水泵電動(dòng)機(jī)會(huì)出現(xiàn)速度超調(diào)甚至不穩(wěn)定的現(xiàn) 象，對(duì)整個(gè)的供水設(shè)備具有很大的破壞性，還會(huì)減小整個(gè)系統(tǒng)的效率。 通常，這些問(wèn)題是通過(guò)選用優(yōu)化的 PID算法來(lái)解決，具體的說(shuō)，最好 是使用專(zhuān)業(yè)的智能儀表、過(guò)程控制器等。一般來(lái)說(shuō)，專(zhuān)業(yè)的智能儀表、 過(guò)程控制器的PID調(diào)節(jié)功能要比變

19、頻器內(nèi)置的PID功能強(qiáng) 三、關(guān)于壓力傳感變頻器的使用壓力傳感變送器的信號(hào)是弱電信號(hào)，其傳輸距離通常不易太長(zhǎng)， 同時(shí)不易與強(qiáng)電電纜近距離并行；傳輸距離太長(zhǎng)及與強(qiáng)電電纜并行會(huì) 使信號(hào)衰減，同時(shí)容易受干擾，不能反映真實(shí)的數(shù)據(jù)，還易出現(xiàn)故障c 對(duì)于較小范圍的供水系統(tǒng)及單位供水系統(tǒng)等， 在對(duì)供水壓力的控制精 度無(wú)特殊要求的情況下，常用供水母管或供水出口的壓力作為反饋壓 力，這樣做比較簡(jiǎn)單，壓力傳感器的信號(hào)的傳輸距離也不長(zhǎng)，也便于 應(yīng)用；而對(duì)于大型及整個(gè)供水管網(wǎng)的壓力控制則選擇供水管網(wǎng)中的多 點(diǎn)壓力或是終端壓力等作為反饋壓力，傳輸距離很長(zhǎng)的會(huì)采用高級(jí)的 信號(hào)傳輸系統(tǒng)，以保證信號(hào)的準(zhǔn)確性.2-3電動(dòng)機(jī)調(diào)速方

20、案的比較一、電動(dòng)機(jī)的選擇調(diào)速系統(tǒng)分為直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)。在本設(shè)計(jì)中選擇交 流水泵電機(jī)，用調(diào)速系統(tǒng)來(lái)改變水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到恒壓供水的要 求。故在此對(duì)交流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行比較選擇：1 .異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速設(shè)定頻率不變，調(diào)節(jié)電機(jī)對(duì)數(shù)，即可使同步轉(zhuǎn)速得到調(diào)節(jié)，這是 調(diào)速的方法。該方法有以下特點(diǎn)；它屬于有級(jí)調(diào)速，即調(diào)變式調(diào)速； 要實(shí)施調(diào)速，必須通過(guò)外接定子繞組控制線(xiàn)路的切換來(lái)完成。 這種調(diào) 速方式適用于繞線(xiàn)式異步電動(dòng)2 .異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速實(shí)現(xiàn)串級(jí)調(diào)速的方法是：轉(zhuǎn)子電路中，轉(zhuǎn)子繞組電動(dòng)勢(shì)與外加電 動(dòng)勢(shì)迭加，由于是正弦電動(dòng)勢(shì)，因此要求附加電動(dòng)勢(shì)也是正弦電動(dòng)勢(shì) 并有相同的頻率，要做到這一點(diǎn)技術(shù)難度相當(dāng)大，故

21、通過(guò)大功率整流 元件將正弦電動(dòng)勢(shì)變?yōu)橹绷?，而附加電?dòng)勢(shì)也是直流電動(dòng)勢(shì)，但附加 電動(dòng)勢(shì)是由可控硅可控整流，通過(guò)控制可控制硅開(kāi)通關(guān)端時(shí)間， 來(lái)調(diào) 整附加電動(dòng)勢(shì)的平均值即控制了轉(zhuǎn)子電路中的總電動(dòng)勢(shì)， 這樣通過(guò)調(diào) 節(jié)總電動(dòng)勢(shì)來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流進(jìn)而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。在當(dāng)今社會(huì)出現(xiàn)了一種高功率因數(shù)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，它采用了方脈沖觸發(fā)可控硅通斷的 工作方式，較好的改進(jìn)了傳統(tǒng)的串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的一些固有缺點(diǎn)。這種調(diào)速方式適用于繞線(xiàn)式異步電機(jī)。串級(jí)調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)：調(diào)速性能好。當(dāng)電動(dòng)機(jī)減速時(shí)，轉(zhuǎn)子電路 中的電能將通過(guò)逆變器反饋回電網(wǎng)，使減速過(guò)程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電 能，無(wú)損失地送回電網(wǎng)。因此，這種調(diào)速方式節(jié)能效果顯著。串級(jí)調(diào)速的缺點(diǎn)

22、；由于串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)使用了較多的開(kāi)關(guān)元件與電 網(wǎng)耦合連接，系統(tǒng)中高次諧波竄入電網(wǎng)嚴(yán)重；另外，系統(tǒng)功率因數(shù)低。 串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)僅適用于繞線(xiàn)式異步電機(jī)。3 .異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)定子繞組的磁極對(duì)數(shù)一定，改變電源頻率，即可改變電動(dòng) 機(jī)同步轉(zhuǎn)速。異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)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(shí)際轉(zhuǎn)速也增加；電源 頻率下降，電機(jī)轉(zhuǎn)速也下降，這種通過(guò)改變電源頻率實(shí)現(xiàn)的速度調(diào)節(jié) 過(guò)程稱(chēng)為變頻調(diào)速。采用變頻電源供電構(gòu)成的變頻調(diào)速系統(tǒng)是具有高效率和高性能 的調(diào)速系統(tǒng)。通過(guò)改變定子供電頻率，電機(jī)轉(zhuǎn)速可得到寬范圍的無(wú)級(jí) 調(diào)節(jié)。對(duì)定子電壓（或電源）以及頻率按一定規(guī)律進(jìn)行協(xié)

23、調(diào)控制，可 提高傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行特性。通過(guò)控制轉(zhuǎn)差率，電機(jī)可獲得較理想的快 速響應(yīng)特性。一旦采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，整個(gè)拖動(dòng)及傳動(dòng)系統(tǒng)可獲得高 精度及優(yōu)良的傳動(dòng)特性。變頻調(diào)速技術(shù)的通常意旨在：使用變頻調(diào)節(jié) 器（簡(jiǎn)稱(chēng)變頻器）去拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)。主要運(yùn)行特點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí) 調(diào)速；電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流小，即實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)；方便地進(jìn)行加減速控制。主要用途：較大幅度地節(jié)約電能；使控制傳動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)化、高性 能化；提高生產(chǎn)效率，增加產(chǎn)量；改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量等。二、模擬供水系統(tǒng)的擬定本系統(tǒng)以六層樓宇供水為例，系統(tǒng)設(shè)水泵兩臺(tái)，供水由兩臺(tái)主、 鋪泵交替循環(huán)運(yùn)行、壓力正常時(shí)用變頻器驅(qū)動(dòng)一臺(tái)泵運(yùn)行， 壓力低是 用一臺(tái)工頻運(yùn)行加一臺(tái)變頻運(yùn)行，

24、壓力恢復(fù)正常時(shí)又切斷工頻只留一 臺(tái)變頻運(yùn)行、這樣按照先開(kāi)先停，后開(kāi)后停的方式切換水泵、使水泵 的壽命平衡。用一臺(tái)壓力傳感器來(lái)檢測(cè)誰(shuí)的壓力，把壓力信號(hào)傳給變頻器的內(nèi)置PI來(lái)調(diào)節(jié)變頻器的輸出，從而改變水泵的轉(zhuǎn)速來(lái)控制供 水壓力.主水泵：選擇IS50-32-160A。主要參數(shù)為：流量Q=14相h,揚(yáng)程 H=22m配電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y90L-2,功率P=2.2KW輔助水泵：選擇IS50-32-160A。主要參數(shù)為：流量Q=14r3/h ,揚(yáng) 程H=22rp配電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y90L-2,功率P=2.2KW第三章主電路設(shè)計(jì)3-1硬件電路一、電路介紹在硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用一臺(tái)變頻器連接 2臺(tái)電動(dòng)機(jī)，每臺(tái)水泵 電機(jī)都有

25、變頻/工頻兩種工作狀態(tài)，每臺(tái)電機(jī)都通過(guò)兩個(gè)接觸器與工 頻電源和變頻器輸出電源相聯(lián)如圖（3-1）。變頻器輸入電源前面接 入一個(gè)自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)，來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)、變頻器的過(guò)流過(guò)載保護(hù)接通，空 氣開(kāi)關(guān)的容量依據(jù)大機(jī)的額定電流來(lái)確定。 對(duì)于有變頻/工頻兩種狀 態(tài)的電動(dòng)機(jī)，還需要在工頻電源下面接入兩個(gè)同樣的自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)， 來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的過(guò)流過(guò)載保護(hù)接通，空氣開(kāi)關(guān)的容量依據(jù)小機(jī)的額定電 流來(lái)確定。所有接觸器的選擇都要依據(jù)電動(dòng)機(jī)的容量適當(dāng)選擇。圖3-1 主電路 電氣控制系統(tǒng)接線(xiàn)原理圖及說(shuō)明1 .端子SR SE和5為輸出信號(hào)公共端，這些端子不要接地（見(jiàn)圖 3-2)2 .控制回路端子的接線(xiàn)應(yīng)使用屏蔽線(xiàn)或雙絞線(xiàn)，而且必須與

26、主回 路，弱電回路（含200V繼電器程序回路）分開(kāi)布線(xiàn)。3,由于控制回路的頻率信號(hào)是微小信號(hào)，所以在接點(diǎn)輸入場(chǎng)合， 為了防止接觸不良，微小信號(hào)接點(diǎn)應(yīng)使用兩個(gè)并聯(lián)接點(diǎn)或合用雙生接 點(diǎn)。4.控制回路的接線(xiàn)建議選用0.3mm2-0.75mm2的電纜。L1L2L3N113GS睢傳!X0KH1X3KH2RUN1X123N 2X com 5FUX4OL 1A 1X5 8 X13RS-485-213Y0Y1L10L1KM1L2KH1KM2 KM3 L3KM1Y1Y1KH4YY'0COM2YL8L9L0L6L712M1 口A(yíng)CKM5L5214STFSTR21CC2121co4 STF5 STR m2-

27、 SD電24觸攜屏GOT100025RES4auA-SDr10FSIJRUNFU_AM212N壓力信號(hào)5KM2KM4Icom1516=17- 18222com-U-Pv-w-HZ圖3-2電氣控制系統(tǒng)接線(xiàn)原理圖二、控制流程圖準(zhǔn)備同時(shí)打開(kāi)電磁閥變 頻器得電開(kāi)始準(zhǔn)備好頻率35HzF <頻率 F < 35Hz斷開(kāi)KM5M1繼續(xù)變頻運(yùn)行圖3-3控制流程三、輸入輸出元件與PLC地址對(duì)照表為實(shí)現(xiàn)以PLC為主的控制系統(tǒng)能很好的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，需要將現(xiàn) 實(shí)中的外部設(shè)備與PLC中的軟元件相連接，其輸入輸出元件與PLC得 對(duì)照如表3-1所示。（表 3-1 ）輸入輸入I/O 口輸入元件符號(hào)輸入元件說(shuō)明X0S

28、B1啟動(dòng)前準(zhǔn)備X1SB2啟動(dòng)X2SB3停止X3KH1水泵M1故障X4壓力下降，變頻器滿(mǎn)頻率運(yùn)行X5壓力上升，變頻器頻率下降X6SB6方式選擇開(kāi)關(guān)X10SB7水泵M1手動(dòng)工頻運(yùn)行X11SB8水泵M2手動(dòng)工頻運(yùn)行X12KH2水泵M2故障X13變頻器故障指令輸出輸出I/O 口輸出元件符號(hào)輸出元件說(shuō)明Y0L10停止指示燈Y1KM1準(zhǔn)備Y2KM2M1變頻控制繼電器Y3KM3M1工頻控制繼電器Y4KM4M2頻控制繼電器Y5KM5M2工頻控制繼電器Y6L8M1手動(dòng)工頻指7K燈Y7L9M2手動(dòng)工頻指7K燈Y10L0變頻器故障指7K燈Y11L6水泵M1故障指7K燈Y12L7水泵M2故障指示燈第四章軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4-1 PLC程序設(shè)計(jì)PLC是整個(gè)系統(tǒng)白核心，而PLC也要相應(yīng)的程序驅(qū)動(dòng)，該系統(tǒng)的程序S?71.加TM恥TnJi(III!)T機(jī)總結(jié)通過(guò)這篇論文的學(xué)習(xí)，我深深的感受到PLC在社會(huì)上的應(yīng)用，也 充分的讓我明白在當(dāng)今這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的社會(huì)，只有自己不斷的學(xué)習(xí)， 你才不會(huì)被這個(gè)社會(huì)所淘汰，只有我們堅(jiān)持一個(gè)信念，勇往直前，不 怕艱苦，不斷的提高自己，超越自己，我們才能成功！PLC在城市建筑供水系統(tǒng)中的應(yīng)用，一方面它可以很方便的