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1、供水系統(tǒng)方案圖變頻恒壓供水系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理1系統(tǒng)的構(gòu)成控制面枷變頻器切換邏輯用戶管網(wǎng)壓力傳感器圖3-1系統(tǒng)原理圖如圖3-1所示,整個(gè)系統(tǒng)由三臺(tái)水泵,一臺(tái)變頻調(diào)速器,一臺(tái)PL(»一個(gè)壓力傳感器及若干輔助部件構(gòu)成。三臺(tái)水泵中每臺(tái)泵的出水管均裝有手動(dòng)閥,以供維修和調(diào)節(jié)水量之用,三臺(tái)泵協(xié)調(diào)工作以滿足供水需要;變頻供水系統(tǒng)中檢測(cè)管路壓力的壓力傳感器,一般采用電阻式傳感器(反饋05Vfe壓信號(hào))或壓力變送器(反饋420m她流);變頻器是供水系統(tǒng)的核心,通過改變電機(jī)的頻率實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無極調(diào)速、無波動(dòng)穩(wěn)壓的效果和各項(xiàng)功能。從原理框圖,我們可以看出變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)檢測(cè)、控制系統(tǒng)、人
2、機(jī)界面、以及報(bào)警裝置等部分組成。(1)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由一組水泵組成,它們用于將水供入用戶管網(wǎng),圖2.3中的3個(gè)水泵分為二種類型:調(diào)速泵:是由變頻調(diào)速器控制、可以進(jìn)行變頻調(diào)整的水泵,用以根據(jù)用水量的變化改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速,以維持管網(wǎng)的水壓恒定。恒速泵:水泵運(yùn)行只在工頻狀態(tài),速度恒定。它們用于在用水量增大而調(diào)速泵的最大供水能力不足時(shí),對(duì)供水量進(jìn)行定量的補(bǔ)充。(2)信號(hào)檢測(cè)在系統(tǒng)控制過程中,需要檢測(cè)的信號(hào)包括自來水出水水壓信號(hào)和報(bào)警信號(hào):水壓信號(hào):它反映的是用戶管網(wǎng)的水壓值,它是恒壓供水控制的主要反饋信號(hào)。報(bào)警信號(hào):它反映系統(tǒng)是否正常運(yùn)行,水泵電機(jī)是否過載、變頻器是否有異常。該信號(hào)為開關(guān)量信號(hào)。(3
3、)控制系統(tǒng)供水控制系統(tǒng)一般安裝在供水控制柜中,包括供水控制器(PLCS統(tǒng))、變頻器和電控設(shè)備三個(gè)部分。供水控制器:它是整個(gè)變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的核心。供水控制器直接對(duì)系統(tǒng)中的工況、壓力、報(bào)警信號(hào)進(jìn)行采集,對(duì)來自人機(jī)接口和通訊接口的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、實(shí)施控制算法,得出對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方案,通過變頻調(diào)速器和接觸器對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(即水泵)進(jìn)行控制。變頻器:它是對(duì)水泵進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制的單元。變頻器跟蹤供水控制器送來的控制信號(hào)改變調(diào)速泵的運(yùn)行頻率,完成對(duì)調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速控制。電控設(shè)備:它是由一組接觸器、保護(hù)繼電器、轉(zhuǎn)換開關(guān)等電氣元件組成。用于在供水控制器的控制下完成對(duì)水泵的切換、手/自動(dòng)切換等。(4)人機(jī)界面人機(jī)界
4、面是人與機(jī)器進(jìn)行信息交流的場(chǎng)所。通過人機(jī)界面,使用者可以更改設(shè)定壓力,修改一些系統(tǒng)設(shè)定以滿足不同工藝的需求,同時(shí)使用者也可以從人機(jī)界面上得知系統(tǒng)的一些運(yùn)行情況及設(shè)備的工作狀態(tài)。人機(jī)界面還可以對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行過程進(jìn)行監(jiān)示,對(duì)報(bào)警進(jìn)行顯示。(5)通訊接口通訊接口是本系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分,通過該接口,系統(tǒng)可以和組態(tài)軟件以及其他的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,同時(shí)通過通訊接口,還可以將現(xiàn)代先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到本系統(tǒng)中來,例如可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程的診斷和維護(hù)等(6)報(bào)警裝置作為一個(gè)控制系統(tǒng),報(bào)警是必不可少的重要組成部分。由于本系統(tǒng)能適用于不同的供水領(lǐng)域,所以為了保證系統(tǒng)安全、可靠、平穩(wěn)的運(yùn)行,防止因電機(jī)過載、變
5、頻器報(bào)警、電網(wǎng)過大波動(dòng)、供水水源中斷、出水超壓、泵站內(nèi)溢水等等造成的故障,因此系統(tǒng)必須要對(duì)各種報(bào)警量進(jìn)行監(jiān)測(cè),由PLCJ斷報(bào)警類別,進(jìn)行顯示和保護(hù)動(dòng)作控制,以免造成不必要的損失2工作原理合上空氣開關(guān),供水系統(tǒng)投入運(yùn)行。將手動(dòng)、自動(dòng)開關(guān)打到自動(dòng)上,系統(tǒng)進(jìn)入全自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài),PLg程序首先接通KM6并起動(dòng)變頻器。根據(jù)壓力設(shè)定值(根據(jù)管網(wǎng)壓力要求設(shè)定)與壓力實(shí)際值(來自于壓力傳感器)的偏差進(jìn)行PID調(diào)節(jié),并輸出頻率給定信號(hào)給變頻器。變頻器根據(jù)頻率給定信號(hào)及預(yù)先設(shè)定好的加速時(shí)間控制水泵的轉(zhuǎn)速以保證水壓保持在壓力設(shè)定值的上、下限范圍之內(nèi),實(shí)現(xiàn)恒壓控制。同時(shí)變頻器在運(yùn)行頻率到達(dá)上限,會(huì)將頻率到達(dá)信號(hào)送給PL
6、CPLOW根據(jù)管網(wǎng)壓力的上、下限信號(hào)和變頻器的運(yùn)行頻率是否到達(dá)上限的信號(hào),由程序判斷是否要起動(dòng)第2臺(tái)泵(或第3臺(tái)泵)。當(dāng)變頻器運(yùn)行頻率達(dá)到頻率上限值,并保持一段時(shí)間,則PLS將當(dāng)前變頻運(yùn)行泵切換為工頻運(yùn)行,并迅速起動(dòng)下1臺(tái)泵變頻運(yùn)行。此時(shí)PID會(huì)繼續(xù)通過由遠(yuǎn)傳壓力表送來的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行分析、計(jì)算、判斷,進(jìn)一步控制變頻器的運(yùn)行頻率,使管壓保持在壓力設(shè)定值的上、下限偏差范圍之內(nèi)。增泵工作過程:假定增泵順序?yàn)镮、2、3泵。開始時(shí),1泵電機(jī)在PLC空制下先投入調(diào)速運(yùn)行,其運(yùn)行速度由變頻器調(diào)節(jié)。當(dāng)供水壓力小于壓力預(yù)置值時(shí)變頻器輸出頻率升高,水泵轉(zhuǎn)速上升,反之下降。當(dāng)變頻器的輸出頻率達(dá)到上限,并穩(wěn)定運(yùn)行后,
7、如果供水壓力仍沒達(dá)到預(yù)置值,則需進(jìn)入增泵過程。在PLC勺邏輯控制下將1泵電機(jī)與變頻器連接的電磁開關(guān)斷開,1泵電機(jī)切換到工頻運(yùn)行,同時(shí)變頻器與2泵電機(jī)連接,控制2泵投入調(diào)速運(yùn)行。如果還沒到達(dá)設(shè)定值,則繼續(xù)按照以上步驟將2泵切換到工頻運(yùn)行,控制3泵投入變頻運(yùn)行。減泵工作過程:假定減泵順序依次為3、2、1泵。當(dāng)供水壓力大于預(yù)置值時(shí),變頻器輸出頻率降低,水泵速度下降,當(dāng)變頻器的輸出頻率達(dá)到下限,并穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間后,把變頻器控制的水泵停機(jī),如果供水壓力仍大于預(yù)置值,則將下一臺(tái)水泵由工頻運(yùn)行切換到變頻器調(diào)速運(yùn)行,并繼續(xù)減泵工作過程。如果在晚間用水不多時(shí),當(dāng)最后一臺(tái)正在運(yùn)行的主泵處于低速運(yùn)行時(shí),如果供水壓
8、力仍大于設(shè)定值,則停機(jī)并啟動(dòng)輔泵投入調(diào)速運(yùn)行,從而達(dá)到節(jié)能效果。3變頻恒壓供水系統(tǒng)中加減水泵的條件分析在上面的工作流程中,我們提到當(dāng)一臺(tái)調(diào)速水泵己運(yùn)行在上限頻率,此時(shí)管網(wǎng)的實(shí)際壓力仍低于設(shè)定壓力,此時(shí)需要增加恒速水泵來滿足供水要求,達(dá)到恒壓的目的。當(dāng)調(diào)速水泵和恒速水泵都在運(yùn)行且調(diào)速水泵己運(yùn)行在下限頻率,此時(shí)管網(wǎng)的實(shí)際壓力仍高于設(shè)定壓力,此時(shí)需要減少恒速水泉來減少供水流量,達(dá)到恒壓的目的。那么何時(shí)進(jìn)行切換,刁能使系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的供水壓力,同時(shí)使機(jī)組不過于頻繁的切換。盡管通用變頻器的頻率都可以在0-400HZ范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié),但當(dāng)它用在供水系統(tǒng)中,其頻率調(diào)節(jié)的范圍是有限的,不可能無限地增大和減小。
9、當(dāng)正在變頻狀態(tài)下運(yùn)行的水泵電機(jī)要切換到工頻狀態(tài)下運(yùn)行時(shí),只能在50Hz寸進(jìn)行。由于電網(wǎng)的限制以及變頻器和電機(jī)工作頻率的限制,50H瞰為頻率調(diào)節(jié)的上限頻率。當(dāng)變頻器的輸出頻率己經(jīng)到達(dá)50Hz時(shí),即使實(shí)際供水壓力仍然低于設(shè)定壓力,也不能夠再增加變頻器的輸出頻率了。要增加實(shí)際供水壓力,正如前面所講的那樣,只能夠通過水泵機(jī)組切換,增加運(yùn)行機(jī)組數(shù)量來實(shí)現(xiàn)。另外,變頻器的輸出頻率不能夠?yàn)樨?fù)值,最低只能是0Hz。其實(shí),在實(shí)際應(yīng)用中,變頻器的輸出頻率是不可能降低到0Hz。因?yàn)楫?dāng)水泵機(jī)組運(yùn)行,電機(jī)帶動(dòng)水泵向管網(wǎng)供水時(shí),由于管網(wǎng)中的水壓會(huì)反推水泵,給帶動(dòng)水泵運(yùn)行的電機(jī)一個(gè)反向的力矩,同時(shí)這個(gè)水壓也在一定程度上阻止
10、源水池中的水進(jìn)入管網(wǎng),因此,當(dāng)電機(jī)運(yùn)行頻率下降到一個(gè)值時(shí),水泵就己經(jīng)抽不出水了,實(shí)際的供水壓力也不會(huì)隨著電機(jī)頻率的下降而下降。這個(gè)頻率在實(shí)際應(yīng)用中就是電機(jī)運(yùn)行的下限頻率。這個(gè)頻率遠(yuǎn)大于0Hz,具體數(shù)值與水泵特性及系統(tǒng)所使用的場(chǎng)所有關(guān),一般在20Hz&右。由于在變頻運(yùn)行狀態(tài)下,水泵機(jī)組中電機(jī)的運(yùn)行頻率由變頻器的輸出頻率決定,這個(gè)下限頻率也就成為變頻器頻率調(diào)節(jié)的下限頻率。在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)當(dāng)在確實(shí)需要機(jī)組進(jìn)行切換的時(shí)候才進(jìn)行機(jī)組的切換。所謂延時(shí)判別,是指系統(tǒng)僅滿足頻率和壓力的判別條件是不夠的,如果真的要進(jìn)行機(jī)組切換,切換所要求的頻率和壓力的判別條件必須成立并且能夠維持一段時(shí)間(比如1-2分鐘
11、),如果在這一段延時(shí)的時(shí)間內(nèi)切換條件仍然成立,則進(jìn)行實(shí)際的機(jī)組切換操作;如果切換條件不能夠維持延時(shí)時(shí)間的要求,說明判別條件的滿足只是暫時(shí)的,如果進(jìn)行機(jī)組切換將可能引起一系列多余的切換操作。4主電路接線圖變頻器RSTUVW圖3-2主電路圖電機(jī)有兩種工作模式即:在工頻電下運(yùn)行和在變頻電下運(yùn)行。KM1KM&KM5分別為電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3工頻運(yùn)行時(shí)接通電源的控制接觸器,KM0KM2、KM4分別為電動(dòng)機(jī)M1M2M3變頻運(yùn)行時(shí)接通電源的控制接觸器。熱繼電器(FR)是利用電流的熱效應(yīng)原理工作的保護(hù)電路,它在電路中的用作電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)。熔斷器(FU是電路中的一種簡(jiǎn)單的短路保護(hù)裝置。使用中,由于電
12、流超過允許值產(chǎn)生的熱量使用接于主電路中的熔體熔化而切斷電路,防止電氣設(shè)備短路和嚴(yán)重過載。相關(guān)器件的選型及接線.PLC的選型水泵M1、M2M3可變頻運(yùn)行,也可工頻運(yùn)行,需PLC的6個(gè)輸出點(diǎn),變頻器的運(yùn)行與關(guān)斷由PLC的1個(gè)輸出點(diǎn),控制變頻器使電機(jī)正轉(zhuǎn)需1個(gè)輸出信號(hào)控制,報(bào)警器的控制需要1個(gè)輸出點(diǎn),輸出點(diǎn)數(shù)量一共9個(gè)??刂破饎?dòng)和停止需要2個(gè)輸入點(diǎn),變頻器極限頻率的檢測(cè)信號(hào)占用PLC2個(gè)輸入點(diǎn),系統(tǒng)自動(dòng)/手動(dòng)起動(dòng)需1輸入點(diǎn),手動(dòng)控制電機(jī)的工頻/變頻運(yùn)行需6個(gè)輸入點(diǎn),控制系統(tǒng)停止運(yùn)行需1個(gè)輸入點(diǎn),檢測(cè)電機(jī)是否過載需3個(gè)輸入點(diǎn),共需15個(gè)輸入點(diǎn)。系統(tǒng)所需的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)量共為24個(gè)點(diǎn)。本系統(tǒng)選用FXs-
13、30MR-D型PLGPLC的接線MlM2M3MlMlM2M2M3M3自動(dòng)/手動(dòng)變起初停止FU0L過載過載過載工頻變頻工頻變頻工頻變厥手動(dòng)頻器起動(dòng)圖4-1PLC的接線圖Y0gKM腔制M酌變頻運(yùn)行,Y1接KM控制M1的工頻運(yùn)行;Y2gKM2s制M2勺變頻運(yùn)行,Y3gKM鴕制M2勺工頻運(yùn)行;Y4®KM4空制M3勺變頻運(yùn)行,Y5gKM毓制M3勺工頻運(yùn)行。X0g起動(dòng)按鈕,X1接停止按鈕,X2g變頻器的Fig口,X3g變頻器的O戢口,X4gM1的熱繼電器,X5gM2勺熱繼電器,X6gM3勺熱繼電器。為了防止出現(xiàn)某臺(tái)電動(dòng)機(jī)既接工頻電又接變頻電設(shè)計(jì)了電氣互鎖。在同時(shí)控制M1電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)接觸器KM1K
14、M0I圈中分別用入了對(duì)方的常閉觸頭形成電氣互鎖。頻率檢測(cè)的上/下限信號(hào)分別通過O你DFU俞出至PLCX2與X3俞入端作為PLG曾泵減泵控制信號(hào)3變頻器的選型根據(jù)設(shè)計(jì)的要求,本系統(tǒng)選用FR-A54Q8列變頻器,如下圖所示:正腦動(dòng)(JSTF|反普詢TR!起動(dòng)自保持選擇TOP|,高速0RH多強(qiáng)度選擇J中速加i點(diǎn)動(dòng)版,0G|第二切減速時(shí)間iB§RTI輸出停止jlRSI復(fù)位g?es電趟娉擇6口薛瞬電再起動(dòng)選擇j)C5|霸型輸入嫉翔*DJ«IIFVII控制幽輸福號(hào)(無電源輸入)解設(shè)定信號(hào)(模搦.I1OE(+1OV)公共瑞一1輔助%A)一電源輸為一!10C+5V)2就憫5模儺號(hào)公糖14(
15、四珈網(wǎng)圖4-2FR-A540的管腳說明4變頻器的接線管腳ST我PLCW7管腳,控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)。X2g變頻器的FU8口,X3g變頻器的OL接口。頻率檢測(cè)的上/下限信號(hào)分別通過OLF口Fl®出至PLCX2與X3俞入端作為PLG曾泵減泵控制信號(hào)<50-24V5-直流電源圖4-3變頻器接線圖5PID調(diào)節(jié)器僅用網(wǎng)作控制,不能完全消除偏差。為了消除殘留偏差,一般采用增加I動(dòng)作的PI控制。用PI控制時(shí),能消除由改變目標(biāo)值和經(jīng)常的外來擾動(dòng)等引起的偏差。但是,I動(dòng)作過強(qiáng)時(shí),對(duì)快速變化偏差響應(yīng)遲緩。對(duì)有積分元件的負(fù)載系統(tǒng)可以單獨(dú)使用網(wǎng)作控制。對(duì)于PD空制,發(fā)生偏差時(shí),很快產(chǎn)生比單獨(dú)D動(dòng)作還要大的操
16、作量,以此來抑制偏差的增加。偏差小時(shí),P動(dòng)作的作用減小??刂茖?duì)象含有積分元件的負(fù)載場(chǎng)合,僅網(wǎng)作控制,有時(shí)由于此積分元件的作用,系統(tǒng)發(fā)生振蕩。在該場(chǎng)合,為使網(wǎng)作的振蕩衰減和系統(tǒng)穩(wěn)定,可用PD空制。換言之,該種控制方式適用于過程本身沒有制動(dòng)作用的負(fù)載。利用I動(dòng)作消除偏差作用和用DM乍抑制振蕩彳用,在結(jié)合網(wǎng)作就不成了PID控制,本系統(tǒng)就是采用了這種方式。采用PID控制較其它組合控制效果要好,基本上能獲得無偏差、精度高和系統(tǒng)穩(wěn)定的控制過程。這種控制方式用于從產(chǎn)生偏差到出現(xiàn)響應(yīng)需要一定時(shí)間的負(fù)載系統(tǒng)(即實(shí)時(shí)性要求不高,工業(yè)上的過程控制系統(tǒng)一般都是此類系統(tǒng),本系統(tǒng)也比較適合PID調(diào)節(jié))效果比較好r設(shè)定點(diǎn)反
17、饋值驅(qū)動(dòng)電路變頻器執(zhí)行量IFi,PID運(yùn)算KpU+l/Ti/Td3旦圖4-4PID控制框圖通過對(duì)被控制對(duì)象的傳感器等檢測(cè)控制量(反饋量),將其與目標(biāo)值(溫度、流量、壓力等設(shè)定值)進(jìn)行比較。若有偏差,則通過此功能的控制動(dòng)作使偏差為零。也就是使反饋量與日標(biāo)值相一致的一種通用控制方式。它比較適用于流量控制、壓力控制、溫度控制等過程量的控制。在恒壓供水中常見的PID控制器的控制形式主要有兩種:(1)硬件型:即通用PID控制器,在使用時(shí)只需要進(jìn)行線路的連接和PI、D參數(shù)及日標(biāo)值的設(shè)定。(2)軟件型:使用離散形式的PID控制算法在可編程序控制器(或單片機(jī))上做PID控制器此次使用硬件型控制形式。根據(jù)設(shè)計(jì)的
18、要求,本系統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)器內(nèi)置于變頻器中。電源轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)正反QSTF60-24V6直流電源圖4-5PID控制接線圖6壓力傳感器的接線圖壓力傳感器使用CY-YZ-1001型絕對(duì)壓力傳感器。改傳感器采用硅壓阻效應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量的力一電轉(zhuǎn)換。傳感器由敏感芯體和信號(hào)調(diào)理電路組成,當(dāng)壓力作用于傳感器時(shí),敏感芯體內(nèi)硅片上的惠斯登電橋的輸出電壓發(fā)生變化,信號(hào)調(diào)理電路將輸出的電壓信號(hào)作放大處理,同時(shí)進(jìn)行溫度補(bǔ)償、非線性補(bǔ)償,使傳感器的電性能滿足技術(shù)指標(biāo)的要求。該傳感器的量程為02.5MPa,工作溫度為5c60C,供電電源為28±3V(DQ7原件表水泵:M1、M2選用40-160(I)A型,M3選用40-
19、160(1)型,參數(shù)見表4.1所示。P2200U-380:5.8AP3000U-380:7.9A熱繼電器的選擇:選用最小的熱繼電器作為電機(jī)的過載保護(hù)熱繼電器FRFRFR2可選用規(guī)格其型號(hào)為TK-E02T-C,額定電流5-8A,FR可選用規(guī)格其型號(hào)為TK-E02U-C額定電流為6-9A熔斷器的選擇:在控制回路中熔斷器FU選用RT18系列接觸器的選擇:對(duì)于接觸器KM選擇的是規(guī)格SC-E03-C功率3Kw按鈕SB的選擇:PLC各輸入點(diǎn)的回路的額定電壓直流24V,各輸入點(diǎn)的回路的額定電流均小于40mA按鈕均只需具有1對(duì)常開觸點(diǎn),按鈕均選用LAY3-11型,其主要技術(shù)參數(shù)為:UN=24VDCIn=0.3
20、A,含1對(duì)常開和1對(duì)常閉觸點(diǎn)。元件符號(hào)型號(hào)個(gè)數(shù)可編程控制器PLCFXoS30MR-D1變頻器FR-A540系列5.5型1接觸器KMSC-E03-C7水泵M1,M240-160(I)A2M340-160(I)1閘力開關(guān)QSHD11-100/181熔斷器FU1,FU2RT186A2FU3RT188A1熱繼電器FR1FR2TK-E02T-C2FR3K-E02U-C1按鈕SBLAY31110表4-1元件表總圖水泵符號(hào)型號(hào)流里3(m3/h)揚(yáng)程(m)轉(zhuǎn)速(r/min)電機(jī)功率(kw)M1,M240-160(I)A112829002.2M340-160(I)12.53229003.0表4-2水泵的參數(shù)變頻
21、器適用電機(jī)容量(KW)輸出額定容量(KVA)輸出額定電流(A)過載能力電源額定輸入交流電壓/頻率冷卻方式FR-A540系列5.5型(二菱)5.59.112150%60s,200%0.5s(反時(shí)限特T4)3相,380V至480V50Hz/60Hz強(qiáng)制風(fēng)冷表4-3變頻器的參數(shù)PLC控制及編程1PLC控制PLC在系統(tǒng)中的作用是控制交流接觸器組進(jìn)行工頻一變頻的切換和水泵工作數(shù)量的調(diào)整。工作流程如圖5-1所示隹動(dòng)運(yùn)行模式J否/根據(jù)輸入按鈕,執(zhí)行相應(yīng)的操作住動(dòng)/保持2,起動(dòng)變頻器/保持現(xiàn)有的運(yùn)行狀態(tài)供水壓力過高,需要減少水泵的工作數(shù)量供水壓力過低,需要增加水泵的工作數(shù)量圖5-1PLC程序流程圖系統(tǒng)起動(dòng)之后
22、,檢測(cè)是自動(dòng)運(yùn)行模式還是手動(dòng)運(yùn)行模式。如果是手動(dòng)運(yùn)行模式則進(jìn)行手動(dòng)操作,人們根據(jù)自己的需要操作相應(yīng)的按鈕,系統(tǒng)根據(jù)按鈕執(zhí)行相應(yīng)操作。如果是自動(dòng)運(yùn)行模式,則系統(tǒng)根據(jù)程序及相關(guān)的輸入信號(hào)執(zhí)行相應(yīng)的操作。手動(dòng)模式主要是解決系統(tǒng)出錯(cuò)或器件出問題在自動(dòng)運(yùn)行模式中,如果PLC接到頻率上限信號(hào),則執(zhí)行增泵程序,增加水泵的工作數(shù)量。如果PLC接到頻率下限信號(hào),則執(zhí)行減泵程序,減少水泵的工作數(shù)量。沒接到信號(hào)就保持現(xiàn)有的運(yùn)行狀態(tài)。2系統(tǒng)運(yùn)行模式手動(dòng)運(yùn)行當(dāng)按下SB放鈕,用手動(dòng)方式。按下SB1行動(dòng)啟動(dòng)變頻器。當(dāng)系統(tǒng)壓力不夠需要增加泵時(shí),按下SBn(n=1,3,5)按鈕,此時(shí)切斷電機(jī)變頻,同時(shí)啟動(dòng)電機(jī)工頻運(yùn)行,再起動(dòng)下
23、一臺(tái)電機(jī)。為了變頻向工頻切換時(shí)保護(hù)變頻器免于受到工頻電壓的反向沖擊,在切換時(shí),用時(shí)間繼電器作了時(shí)間延遲,當(dāng)壓力過大時(shí),可以手動(dòng)按下SBn(n=2,4,6)按鈕,切斷工頻運(yùn)行的電機(jī),同時(shí)啟動(dòng)電機(jī)變頻運(yùn)行??筛鶕?jù)需要,停按不同電機(jī)對(duì)應(yīng)的啟停按鈕,可以依次實(shí)現(xiàn)手動(dòng)啟動(dòng)和手動(dòng)停止三臺(tái)水泵.該方式僅供自動(dòng)故障時(shí)使用.自動(dòng)運(yùn)行由PL仍別控制某臺(tái)電機(jī)工頻和變頻繼電器,在條件成立時(shí),進(jìn)行增泵升壓和減泵降壓控制.升壓控制:系統(tǒng)工作時(shí),每臺(tái)水泵處于三種狀態(tài)之一,即工頻電網(wǎng)拖動(dòng)狀態(tài)、變頻器拖動(dòng)調(diào)速狀態(tài)和停止?fàn)顟B(tài).系統(tǒng)開始工作時(shí),供水管道內(nèi)水壓力為零,在控制系統(tǒng)作用下,變頻器開始運(yùn)行,第一臺(tái)水泵M1,啟動(dòng)且轉(zhuǎn)速逐漸升
24、高,當(dāng)輸出壓力達(dá)到設(shè)定值,其供水量與用水量相平衡時(shí),轉(zhuǎn)速才穩(wěn)定到某一定值,這期間M處在調(diào)速運(yùn)行狀態(tài).當(dāng)用水量增加水壓減小時(shí),通過壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)水泵按設(shè)定速率加速到另一個(gè)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速;反之用水量減少水壓增加時(shí),水泵按設(shè)定的速率減速到新的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速.當(dāng)用水量繼續(xù)增加,變頻器輸出頻率增加至工頻時(shí),水壓仍低于設(shè)定值,由PLC空制切換至工頻電網(wǎng)后恒速運(yùn)行;同時(shí),使第二臺(tái)水泵M般入變頻器并變速運(yùn)行,系統(tǒng)恢復(fù)對(duì)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié),直到水壓達(dá)到設(shè)定值為止。如果用水量繼續(xù)增加,每當(dāng)加速運(yùn)行的變頻器輸出頻率達(dá)到工頻時(shí),將繼續(xù)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換,并有新的水泵投人并聯(lián)運(yùn)行.當(dāng)最后一臺(tái)水泵M3s人運(yùn)-14-行,變頻器輸出頻率達(dá)到工頻,壓
25、力仍未達(dá)到設(shè)定值時(shí),控制系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出故障報(bào)警降壓控制:當(dāng)用水量下降水壓升高,變頻器輸出頻率降至起動(dòng)頻率時(shí),水壓仍高于設(shè)定值,系統(tǒng)將工頻運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的一臺(tái)水泵關(guān)掉,恢復(fù)對(duì)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié),使壓力重新達(dá)到設(shè)定值.當(dāng)用水量繼續(xù)下降,每當(dāng)減速運(yùn)行的變頻器輸出頻率降至起動(dòng)頻率時(shí),將繼續(xù)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換,直到剩下最后一臺(tái)變頻泵運(yùn)行為止。3編程及介紹總程序的順序功能圖系統(tǒng)分為自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)運(yùn)行兩部分圖5-2總程序的順序功能圖自動(dòng)運(yùn)行順序功能圖按下SB8按鈕,系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行模式,順序功能圖如5.3所示MtYe油Y?MYi圖5-3自動(dòng)運(yùn)行順序功能圖-YjY0接KM0控制M1的變頻運(yùn)行,Y1接KM1控制M1的工頻運(yùn)行
26、;Y2接KM2空制M2的變頻運(yùn)行,Y3接KM3空制M2的工頻運(yùn)行;Y4接KM4空制M3的變頻運(yùn)行,Y5接KM5控制M3的工頻運(yùn)行系統(tǒng)起動(dòng)時(shí),KM1閉合,#1泵以變頻方式運(yùn)行。當(dāng)變頻器的運(yùn)行頻率超出一個(gè)上限信號(hào)后,PLC通過這個(gè)上限信號(hào)后將1#水泵有變頻運(yùn)行車$為工頻運(yùn)行,KM1斷開KM0吸合,同時(shí)KM31合變頻起動(dòng)第2#水泵。如果再次接收到變頻器上限信號(hào),則KM撕開KM2M合,第2#水泵由變頻轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行,3#水泵變頻起動(dòng)。如果變頻器頻率偏低,即壓力過高,輸出的下限信號(hào)使PLC關(guān)閉KM5KM2開啟KM32#水泵變頻起動(dòng)。再次接到下限信號(hào)就關(guān)閉KM3KM0吸合KM1只剩1#水泵變頻運(yùn)行。為了防止
27、出現(xiàn)某臺(tái)電動(dòng)機(jī)既接工頻電又接變頻電設(shè)計(jì)了電氣互鎖。在同是控制M1電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)接觸器KM1KM瞰圈中分別申入了對(duì)方的常閉觸頭形成電氣互鎖。5.3.3手動(dòng)模式順序功能圖當(dāng)按下SB9按鈕,系統(tǒng)進(jìn)入手動(dòng)運(yùn)行模式。系統(tǒng)的每步動(dòng)作都必須有相應(yīng)的操作。順序功能圖如圖5-4所示。圖5-4自動(dòng)運(yùn)行順序功能圖UQP0M21M7呢按下按鈕SB9之后,啟動(dòng)了變頻器,系統(tǒng)進(jìn)入手動(dòng)運(yùn)行模式。當(dāng)用戶按下SBn(n=1,3,5)三臺(tái)電機(jī)分別處于工頻運(yùn)行,當(dāng)用戶按下SBn(n=2,4,6)三臺(tái)電機(jī)分別處于變頻運(yùn)行。可以多臺(tái)電機(jī)于不同的頻率工作,但一臺(tái)電機(jī)只能以一種頻率下工作。(如#1電機(jī),如果控制它工作的SB1,SB2按鈕被同時(shí)按下則發(fā)出警報(bào)且電機(jī)無法起動(dòng)。)3.4程序說明(1)自動(dòng)運(yùn)行部分。MUU毗IIIPETX01BIICJMl)X000III1IPSTSETSETSET起動(dòng)1#泵按下起動(dòng)按鈕,系統(tǒng)檢測(cè)采用那種運(yùn)行模式。如果按鈕SB7沒按,則使用自動(dòng)運(yùn)行模式變頻起動(dòng)1#水泵。起動(dòng)1#,2#泵:接收到變頻器上限信號(hào),PLC通過這個(gè)上限信號(hào)后將1#水泵由變頻運(yùn)行轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行,KM1斷開KMO合,同時(shí)KM破合變頻起動(dòng)第2#水泵。起動(dòng)1#,2#,3#泵:再次接收到變頻器上限信號(hào),則KM3t開KM2M合,第2#水泵由變頻轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)
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