基于PLC的新型變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)_圖文

1、第2期(總第165期2011年4月機(jī)械工程與自動(dòng)化M ECHA N ICAL EN GI NEER IN G &AU T O M A T IO N N o.2Apr.文章編號(hào):1672-6413(201102-0141-03基于PLC 的新型變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)胡盤(pán)峰1,陳慧敏2(1.常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇常州213164; 2.常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇常州213164摘要:介紹了一種基于PL C 控制的新型變頻恒壓供水系統(tǒng),整個(gè)供水系統(tǒng)的運(yùn)行采用閉環(huán)變頻恒壓供水控制。該系統(tǒng)具有節(jié)能環(huán)保、簡(jiǎn)單實(shí)用、可靠性好、便于維護(hù)等特點(diǎn),利用P L C 與變頻器結(jié)合,能夠很好地解決恒壓供水問(wèn)題

2、。詳細(xì)介紹了三菱FX 系列P LC 以及變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中的硬件配置及軟件設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞:P L C ;變頻器;恒壓供水系統(tǒng)中圖分類(lèi)號(hào):T P273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A收稿日期:2010-09-25;修回日期:2010-10-27作者簡(jiǎn)介:胡盤(pán)峰(1978-,男,江蘇宜興人,講師,碩士,研究方向:機(jī)電一體化、C AD 、CAM 。0引言“節(jié)能、環(huán)?！边@一主題越來(lái)越被當(dāng)今社會(huì)重視,在現(xiàn)代生活小區(qū)供水系統(tǒng)的建設(shè)中不僅要考慮供水的可靠性、穩(wěn)定性,也要考慮供水的經(jīng)濟(jì)節(jié)能性。傳統(tǒng)的恒速泵加壓供水、水塔高位水箱供水、氣壓罐供水等供水方式不同程度地存在效率低、可靠性差、自動(dòng)化程度不高等缺點(diǎn),難以滿足當(dāng)前經(jīng)濟(jì)生活

3、的需要。與傳統(tǒng)的通過(guò)閥門(mén)調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)恒壓供水相比,采用變頻調(diào)速來(lái)實(shí)現(xiàn)恒壓供水,節(jié)能的效果將十分明顯。本文以某住宅小區(qū)供水系統(tǒng)為控制對(duì)象,采用PLC 和變頻技術(shù)相結(jié)合的技術(shù),設(shè)計(jì)了一套有7段速度的城市小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)。1控制系統(tǒng)的基本原理變頻恒壓供水系統(tǒng)控制的基本要求如下: 供水壓力基本恒定,換泵時(shí)的水壓波動(dòng)小; 共有3臺(tái)水泵,2臺(tái)運(yùn)行,1臺(tái)備用,運(yùn)行與備用10天輪換一次; 變頻器的速度以及工、變頻運(yùn)行由管網(wǎng)壓力傳感器來(lái)控制; 水泵投入工頻運(yùn)行時(shí),電動(dòng)機(jī)的過(guò)載由熱繼電器保護(hù),并有報(bào)警信號(hào)指示。由三菱變頻器FR-E700、水泵、PLC 、A/D 模塊以及壓力變送器等構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。其中主要通過(guò)PL

4、C 對(duì)水泵進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化控制,調(diào)整水泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)和運(yùn)行速度,達(dá)到穩(wěn)定水壓和節(jié)約電能的目的。系統(tǒng)最終要求達(dá)到的效果是用戶供水水管壓力能穩(wěn)定在系統(tǒng)設(shè)定的值。首先通過(guò)傳感器系統(tǒng)采集壓力信號(hào),再由A /D 轉(zhuǎn)換模塊將設(shè)定值與采集信號(hào)值進(jìn)行比較,PID 根據(jù)變頻器的參數(shù)設(shè)置進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,將處理結(jié)果以運(yùn)行頻率的形式輸出。PID 控制模塊具有比較和差分的功能,當(dāng)管網(wǎng)供水壓力低于設(shè)定壓力時(shí),變頻器將升高運(yùn)行頻率,反之則降低,而且將由壓力變化的快慢進(jìn)行差分調(diào)節(jié)。供水壓力經(jīng)PID 調(diào)節(jié)后的輸出量將通過(guò)交流接觸器組切換后輸出給水泵的電動(dòng)機(jī),最終由PLC 根據(jù)頻率變化來(lái)控制水泵的運(yùn)行數(shù)量和工變頻情況,以此來(lái)確保管網(wǎng)水壓

5、的穩(wěn)定。供水系統(tǒng)原理圖如圖1所示。2系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)利用三菱FR -E700變頻器、三菱FX2N -48M RPLC 、三菱FX 0N -3A 模擬量處理模塊、PM M 201壓力變送器等器件構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng),以調(diào)節(jié)水泵的工變頻情況,實(shí)現(xiàn)恒壓供水。2.1主電路電氣原理圖恒壓供水系統(tǒng)主電路接線圖如圖2所示,接觸器KM 2、KM 4、KM 6分別控制電動(dòng)機(jī)M 1、M 2、M 3的工頻運(yùn)行,接觸器KM 1、KM 3、KM 5分別控制電動(dòng)機(jī)M 1、M 2、M 3的變頻運(yùn)行,PLC 的輸出端子Y 0控制變頻器的啟動(dòng),FR1、FR2、FR3為電機(jī)M 1、M 2、M 3過(guò)載保護(hù)用的熱繼電器。2.2恒壓供水系統(tǒng)

6、的PLC 接線恒壓供水系統(tǒng)PLC 的I /O 分配見(jiàn)表1。系統(tǒng)的PLC 接線圖如圖3所示,PLC 的輸出端子Y1Y6分別控制接觸器KM 1KM 6的線圈。為防止電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)短路,在電路設(shè)計(jì)中必須加入電氣互鎖,同時(shí)在電動(dòng)機(jī)M 1的兩個(gè)接觸器KM 1、KM 2的線圈中分別串接對(duì)方的常閉觸頭,形成電氣互鎖。系統(tǒng)管網(wǎng)壓力值由變頻器的端子2和端子5(0V 5V 進(jìn)行設(shè)定,頻率檢測(cè)的上/下限信號(hào)由OL 和FU 分別輸出到PLC 的輸入端X1、X2,PLC 控制相應(yīng)接觸器線圈實(shí)現(xiàn)工頻電源或變頻電源的切換,以控制水泵的運(yùn)行數(shù)量和運(yùn)行速度 。圖1供水系統(tǒng)原 理圖圖2恒壓供水系統(tǒng)主電路電氣原理圖表1PL C 的I

7、/O 分配表輸入功能輸出功能X0自動(dòng)Y0運(yùn)行(ST FX 1水壓下限檢測(cè)Y 11#泵變頻X2水壓上限檢測(cè)Y21#泵工頻X3停止按鈕Y32#泵變頻X4FR1(常開(kāi)Y42# 泵工頻X 5FR 2(常開(kāi)Y 53#泵變頻X6FR3(常開(kāi)Y63#泵工頻本系統(tǒng)采用的是三菱經(jīng)濟(jì)型高性能變頻器FR -E 700,帶有PID 調(diào)節(jié)功能,能夠保證供水系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性,具體參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表2。3系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)啟動(dòng)運(yùn)行時(shí),1#泵的交流接觸器吸合,電機(jī)與變頻器連通,變頻器輸出頻率從0Hz 定值。如果進(jìn)入用水高峰,管網(wǎng)內(nèi)水壓過(guò)低,已經(jīng)達(dá)到上限設(shè)定值時(shí),變頻器的OL 端將輸出“上限”信號(hào),PLC 根據(jù)上限信號(hào)將使觸

8、點(diǎn)KM 1KM 2吸合,此時(shí)1#水泵由變頻運(yùn)行轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行同時(shí)接觸器觸點(diǎn)KM 3吸合,啟動(dòng)2#水泵變頻運(yùn)行。圖3PL C 接線圖表2變頻器參數(shù)設(shè)置142機(jī)械工程與自動(dòng)化2011年第2期低、管網(wǎng)內(nèi)水壓過(guò)高時(shí),變頻器將輸出下限信號(hào),PLC 運(yùn)行控制水泵的程序,停止正在運(yùn)行的“變頻泵”,另一臺(tái)水泵由工頻運(yùn)行變?yōu)樽冾l運(yùn)行。設(shè)置運(yùn)行和備用的轉(zhuǎn)換時(shí)間以保證所有水泵的均衡使用。PLC 程序流程見(jiàn)圖4 。圖4PL C 程序流程圖4結(jié)束語(yǔ)本文就某住宅小區(qū)恒壓供水的實(shí)際要求,采用PLC 可編程序控制器和變頻器調(diào)速對(duì)水泵控制系統(tǒng)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)可以根據(jù)設(shè)定水壓來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的運(yùn)行速度和水泵運(yùn)行的數(shù)量,使供水

9、系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力保持在給定的值,以求最大限度地節(jié)能、節(jié)水。該系統(tǒng)能處于可靠運(yùn)行狀態(tài),來(lái)實(shí)現(xiàn)變頻恒壓供水。參考文獻(xiàn):1廖常初.F X 系列PL C 編程及應(yīng)用M .北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.2趙華軍.基于通用變頻器控制的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)J .機(jī)電工程技術(shù),2007(2:30-31.3阮友德.電氣控制與PL C M .北京:人民郵電出版社,2009.4鐘肇新,范建東,馮太合.可編程序控制器原理與應(yīng)用M .廣州:華南理工大學(xué)出版社,2008.5張小娟.變頻調(diào)速器在恒壓供水系統(tǒng)的應(yīng)用J .機(jī)械與電子,2009(9:66-68.6魯遠(yuǎn)棟.P L C 機(jī)電控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)技術(shù)M .北京:電子工業(yè)出版

10、社,2006.7殷洪義.可編程序控制器選擇設(shè)計(jì)與維護(hù)M .北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.8吳陽(yáng).恒壓供水自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究J.機(jī)械工程與自動(dòng)化,2010(2:170-172.New Variable Frequency Constant PressureWater Supply System Based on PLCHU Pan -feng 1,CHEN Hui -min 2(1.Changzhou College of Information T echnology ,Changzh ou 213164,Ch ina; 2.Ch ang zhou In stitute of Light I

11、n dustry Techn ology,Ch angz hou 213164,ChinaAbstract :T his pa per int ro duces a new va ria ble fr equency constant pr essur e w ater supply system based on PL C,the operat ion of the entir e wa ter supply system is contr oled by a clo sed loo p contr ol system .T he sy st em is sim ple in str uct

12、ure ,r eliable in perfo rmance and easy in maintenance .T his paper det ailedly intr oduces the hardw are configura tio n and so ftwa re design of the system ,including the application of a M itsubishi FX ser ies P LC and frequency co nv ert er in t he w ater supply system.Key words :P LC;inv ert er

13、;constant pressure w ater supply sy stem(上接第140頁(yè)參考文獻(xiàn):1王天靈,李駿,吳君華,等.EGR 和VN T 的匹配對(duì)增壓柴油機(jī)排放的影響J .吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版,2006,36(4:493-496.2孫魏.廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的研究D .南京:南京林業(yè)大學(xué),2003:39.Calibration Strategy of Electrical EGR on Diesel EngineFENG Xian(Taihu College ,Jiangnan U nivers ity ,Wuxi 214000,Chin a Abstract :Ex haust g

14、 as r ecirculat ion (EGR techno lo gy is a simple and effectiv e m ethod t o restr ain N O x em ission of diesel engine .In this paper ,the metho d to calibr ate the electr ical EG R in commo n air system is discussed .I n additio n ,the paper intr oduces the w ay to co nt ro l the air system and po sitio n g ov ernor sy st em .T he r esult sho