基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì).

1、課題名稱PLC恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)名稱：班 級(jí)：學(xué) 號(hào)：姓 名：指導(dǎo)教師：日 期：2012314-2012.5.7摘 要第一章緒 論1.1變頻恒壓供水系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀1.2課題來(lái)源及本文的主要研究?jī)?nèi)容1.3本論文中所做的工作1.4恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成第二章 PLC功能選擇及應(yīng)用2.1可編程控制器的產(chǎn)生2.2 PLC的命名與定義2.3 PLC的工作原理2.4 PLC的主要特點(diǎn)及應(yīng)用范圍2.4.1 PLC的特點(diǎn)2.5 PLC的分類及發(fā)展趨勢(shì)2.5.1 PLC的分類2.5.2 PLC的發(fā)展第三章變頻器和壓力傳感器3.1變頻器的分類及工作原理3.2變頻器硬件選擇3.3壓力傳感器第四章系統(tǒng)設(shè)計(jì)4

2、.1系統(tǒng)要求4.2控制系統(tǒng)的I/O分配4.3電氣控制系統(tǒng)原理圖4.3.1主電路圖4.3.2控制電路4.4變頻器的參數(shù)設(shè)置4.5系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)4.6系統(tǒng)調(diào)試參考文獻(xiàn)PLC恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（電氣自動(dòng)化專業(yè) 0933班，徐慧虹）摘要：本文介紹基于變頻器、觸摸屏和 PLC的恒壓供水系統(tǒng)的構(gòu)成 及工作原理。系統(tǒng)采用變頻調(diào)速的方式，自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速，保 持供水壓力的恒定，PLC控制投入工作水泵的臺(tái)數(shù)，在用水量的高峰 及低谷都能滿足系統(tǒng)的需要。系統(tǒng)具有節(jié)能、工作可靠、自動(dòng)化程度 咼等優(yōu)點(diǎn)，提咼了供水質(zhì)量。關(guān)鍵詞：變頻器、觸摸屏、PLC、恒壓供水1.引言隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，水對(duì)人民生活與工業(yè)生產(chǎn)的影

3、響日益 加強(qiáng)，人民對(duì)供水的質(zhì)量和供水系統(tǒng)可靠性的要求不斷提高。把先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)、控制技術(shù)、通訊及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等應(yīng)用到供水領(lǐng)域，成為 對(duì)供水系統(tǒng)的新要求。變頻恒壓供水系統(tǒng)集變頻技術(shù)、電氣技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)于一體。 采用該系統(tǒng)進(jìn)行供水可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，方便地實(shí) 現(xiàn)供水系統(tǒng)的集中管理與監(jiān)控；同時(shí)系統(tǒng)具有良好的節(jié)能性，這在能 量日益緊缺的今天尤為重要，所以研究設(shè)計(jì)該系統(tǒng)，對(duì)于提高企業(yè)效 率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.1變頻恒壓供水系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀變頻恒壓供水是在變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展之后逐漸發(fā)展起來(lái)的。在早期，由于國(guó)外生產(chǎn)的變頻器的功能主要限定在頻率控制、升降

4、速控制、正反轉(zhuǎn)控制、起制動(dòng)控制、壓頻比控制及各種保護(hù)功能。應(yīng)用在 變頻恒壓供水系統(tǒng)中，變頻器僅作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，為了滿足供水量大小 需求不同時(shí)，保證管網(wǎng)壓力恒定，需在變頻器外部提供壓力控制器和 壓力傳感器，對(duì)壓力進(jìn)行閉環(huán)控制。從查閱的資料的情況來(lái)看，國(guó)外的恒壓供水工程在設(shè)計(jì)時(shí)都采用 一臺(tái)變頻器只帶一臺(tái)水泵機(jī)組的方式，幾乎沒(méi)有用一臺(tái)變頻器拖動(dòng)多 臺(tái)水泵機(jī)組運(yùn)行的情況，因而投資成本高。隨著變頻技術(shù)的發(fā)展和變 頻恒壓供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性以及自動(dòng)化程度高等方面的優(yōu)點(diǎn)以 及顯著的節(jié)能效果被大家發(fā)現(xiàn)和認(rèn)可后，國(guó)外許多生產(chǎn)變頻器的廠家 開始重視并推出具有恒壓供水功能的變頻器，像日本三菱公司，就推出了恒壓供水

5、基板，備有“變頻泵固定方式”，“變頻泵循環(huán)方式”兩 種模式。它將PID調(diào)節(jié)器和PLC可編程控制器等硬件集成在變頻器 控制基板上，通過(guò)設(shè)置指令代碼實(shí)現(xiàn)PLC和PID等電控系統(tǒng)的功能， 只要搭載配套的恒壓供水單元，便可直接控制多個(gè)內(nèi)置的電磁接觸器 工作，可構(gòu)成最多7臺(tái)電機(jī)（泵）的供水系統(tǒng)。這類設(shè)備雖微化了電路 結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)備成本，但其輸出接口的擴(kuò)展功能缺乏靈活性，系統(tǒng) 的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)定性不高，與別的監(jiān)控系統(tǒng) （如BA系統(tǒng)）和組態(tài)軟件 難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，并且限制了帶負(fù)載的容量，因此在實(shí)際使用時(shí)其 范圍將會(huì)受到限制。目前國(guó)內(nèi)有不少公司在做變頻恒壓供水的工程， 大多采用國(guó)外的 變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，水

6、管管網(wǎng)壓力的閉環(huán)調(diào)節(jié)及多臺(tái)水泵的循環(huán) 控制，有的采用可編程控制器（PLC）及相應(yīng)的軟件予以實(shí)現(xiàn)；有的采用單片機(jī)及相應(yīng)的軟件予以實(shí)現(xiàn)。但在系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能、穩(wěn)定性能、抗擾性能以及開放性等多方面的綜合技術(shù)指標(biāo)來(lái)說(shuō)，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)能達(dá)到所 有用戶的要求。艾默生電氣公司和成都希望集團(tuán)（森蘭變頻器）也推出 恒壓供水專用變頻器（5。5kW-22kW），無(wú)需外接PLC和PID調(diào)節(jié)器, 可完成最多4臺(tái)水泵的循環(huán)切換、定時(shí)起、停和定時(shí)循環(huán)。該變頻器 將壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)與循環(huán)邏輯控制功能集成在變頻器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，但其輸出接口限制了帶負(fù)載容量，同時(shí)操作不方便且不具有數(shù)據(jù)通信功能， 因此只適用于小容量，控制要求不高的供水場(chǎng)所?？梢钥?/p>

7、出，目前在國(guó)內(nèi)外變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng)的研究設(shè) 計(jì)中，對(duì)于能適應(yīng)不同的用水場(chǎng)合，結(jié)合現(xiàn)代控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通訊 技術(shù)同時(shí)兼顧系統(tǒng)的電磁兼容性 （EMC）的變頻恒壓供水系統(tǒng)的水壓 閉環(huán)控制研究得不夠。因此，有待于進(jìn)一步研究改善變頻恒壓供水系 統(tǒng)的性能，使其能被更好的應(yīng)用于生活、生產(chǎn)實(shí)踐。1.2課題來(lái)源及本文的主要研究?jī)?nèi)容1、課題來(lái)源本課題來(lái)源于生產(chǎn)、生活供水的實(shí)際應(yīng)用。2、研究的主要內(nèi)容本系統(tǒng)是2個(gè)水泵生活/消防雙恒壓供水系統(tǒng)，變頻恒壓供水系 統(tǒng)主要由變頻器、可編程控制器、觸摸屏、壓力傳感器組成。本文研 究的目標(biāo)是對(duì)恒壓控制技術(shù)給予提升，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和節(jié)能效果進(jìn) 一步提高，操作更加簡(jiǎn)捷，故障報(bào)

8、警及時(shí)迅速，同時(shí)具有開放的數(shù)據(jù) 傳輸。該系統(tǒng)可以生活供水和消防供水的雙用供水系統(tǒng)。1.3本論文中所做的工作根據(jù)系統(tǒng)要求，設(shè)計(jì)出滿足要求的恒壓供水系統(tǒng)， 對(duì)PLC、變頻 器、觸摸屏、壓力傳感器進(jìn)行選型，根據(jù)系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)出能滿足控制 要求的控制電路和控制程序。1.4恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成恒壓供水泵站一般需沒(méi)多臺(tái)水泵及電機(jī)， 這比設(shè)單臺(tái)水泵及電機(jī) 節(jié)能而可靠。配單臺(tái)電機(jī)及水泵時(shí)，它們的功率必須足夠的大，在用 水量少時(shí)開一臺(tái)大電機(jī)肯定是浪費(fèi)的.電機(jī)選小了用水量大時(shí)供水會(huì) 不足。而且水泵與電機(jī)都有維修的時(shí)候，備用是必要的。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(jī)的轉(zhuǎn)速要跟隨用水量的變 化而變化

9、，這就要用變頻器為水泵電機(jī)供電。這也有兩種配置方案， 一是為每臺(tái)水泵電機(jī)配一臺(tái)變頻器， 這當(dāng)然方便，電機(jī)與變頻器間不 須切換，但購(gòu)變頻器的費(fèi)用較高。另一種方案是數(shù)臺(tái)電機(jī)配一臺(tái)變頻 器，變頻器與電機(jī)間可以切換，供水運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)水泵變頻運(yùn)行。其 余水泵工頻運(yùn)行，以滿足不同用水量的需求。調(diào)節(jié)器是一種電子裝置，在系統(tǒng)中完成以下幾種功能：(1) 設(shè)定水管壓力的給定值。恒壓供水水壓的高低依需要設(shè)定。 供水距離越遠(yuǎn)，用水地點(diǎn)越高，系統(tǒng)所需供水壓力越大。給定值即是 系統(tǒng)正常工作時(shí)的恒壓值。另外有些供水系統(tǒng)可能有多種用水目的，(2 )接收傳感器送來(lái)的管網(wǎng)水壓的實(shí)測(cè)值。管網(wǎng)實(shí)測(cè)水壓回送到泵 站控制裝置成為反饋，調(diào)

10、節(jié)器是反饋的接收點(diǎn)。(3)根據(jù)結(jié)定值與實(shí)測(cè)值的綜合，依一定的調(diào)節(jié)規(guī)律發(fā)出系統(tǒng)調(diào)節(jié)信號(hào)。調(diào)節(jié)器接收了水壓的實(shí)測(cè)反饋信號(hào)后，將它與結(jié)定值比較，得 到給定值與實(shí)測(cè)值之差。如給定位大于實(shí)際值，說(shuō)明系統(tǒng)水壓低于理 想水壓，要加大水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速.如水壓高于理想水壓，要降低水泵 電機(jī)的轉(zhuǎn)速。這些都由調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)控制。為了實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)的快速 性與系統(tǒng)的穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)器工作中還有個(gè)調(diào)節(jié)規(guī)律問(wèn)題， 傳統(tǒng)調(diào)節(jié)器 的調(diào)節(jié)規(guī)律多是比例-積分-微分調(diào)節(jié)，俗稱PID調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器的調(diào) 節(jié)參數(shù)，如P、I、D參數(shù)均是可以由使用者通過(guò)觸摸屏設(shè)定的。PID調(diào)節(jié)過(guò)程視調(diào)節(jié)器的內(nèi)部構(gòu)成有數(shù)字式調(diào)節(jié)及模擬量調(diào)節(jié)兩類，以微計(jì)算機(jī)為核心的調(diào)節(jié)

11、器多為數(shù)字式調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)一般是模擬信號(hào)，420mA變化的電流信號(hào) 或010V間變化的電壓信號(hào)。信號(hào)的量值與前邊提到的差值成比例， 用于驅(qū)動(dòng)執(zhí)行設(shè)備工作。在變頻恒壓供水系統(tǒng)中，執(zhí)行設(shè)備就是變頻 第二章 PLC功能選擇及應(yīng)用2.1 PLC模擬量擴(kuò)展單元的配置及應(yīng)用PLC的普通輸入輸出端口均為開關(guān)量處理端口， 為了使PLC能完成模擬量的 處理，常見的方法是為整體式PLC加配模擬量擴(kuò)展單元。模擬量擴(kuò)展單元可將外 部模擬量轉(zhuǎn)換為PL（可處理的數(shù)字量及將PLC內(nèi)部運(yùn)算結(jié)果轉(zhuǎn)換為機(jī)外所需的模 擬量。模擬量擴(kuò)展單元有單獨(dú)用于模/數(shù)轉(zhuǎn)換的，單獨(dú)用于數(shù)/模轉(zhuǎn)換的，也有兼 具模/數(shù)及數(shù)/模兩種功能的。以下

12、介紹三菱FX2N系列PLC勺模擬量模塊以及，它 們分別具有FX2N-4AD及FX2N-2DA，它們分別具有4路模擬量輸入及2路模擬量輸 出，可以用于恒壓供水控制中。2.2模擬量輸入模塊的功能及與 PLC系統(tǒng)的連接FX2N-4AD 4模擬量輸入模塊具有4個(gè)通道，可同時(shí)接受并處理4路模擬量輸 入信號(hào)，最大分辨率為12位。輸入信號(hào)可以是-10+10V勺電壓信號(hào)（分辨率為 5MV，也可以420mV（分辨率為16卩A）或-20+20mA（分辨20卩A）的電流信 號(hào)。模擬量信號(hào)可通過(guò)雙絞屏蔽電纜接入，連接及方法如圖2-1所示，當(dāng)使用電流輸入時(shí)，需將V+及I+端短接。24VD C電流輸入420nA電壓輸入.

13、ID+10V圖2-1 FX 2n -4AD模塊的連接圖FX2N-4AD的寬及高與FX2N相同，在安裝時(shí)裝在FX2N基本單元的右邊，將總 線連接器接入左側(cè)單元的總線插孔中。FX系列可編程控制器中，與PLC連接的特殊功能擴(kuò)展模塊位置從左至右依次編號(hào)（擴(kuò)展單元不所示。占編號(hào)），如圖4-所示F%n-4AD將消耗基本單元或電源擴(kuò)展單元的+5VD（電源（內(nèi)部電源）30mAl 流，+24VD（電源（外部電源）55mAfe流。其通常轉(zhuǎn)換速度為15ms/道，高速轉(zhuǎn)換 速度為6/ms道。2.3模擬量輸入模塊緩沖存儲(chǔ)器（BFM ）的分配為了能適用于多種規(guī)格的輸入、輸出量，模擬量處理模塊都設(shè)成可編程的。FX2N -4

14、AD模塊利用緩沖存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱模BFM的設(shè)置完成編輯工作。F%N -4AD擬量 量輸入模塊共有32個(gè)緩沖存儲(chǔ)器，但目前只使用了以下21個(gè)BFML11FrirF%n-32MRA/D F：X 2N -8EX /D D/Ak FX2N#0#1 #2基本單元2-1特殊功能模塊2.4 模擬量輸出模塊的功能及 PLC系統(tǒng)連接FX2N-2DA模塊用來(lái)將12位數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電壓或電流輸出。它具有2個(gè)模擬量輸出通道。這兩個(gè)通道都可以輸出010VVDC（分辨率2。5mV）、 05DVC （分辨率1。25mV）的電壓信號(hào)，或420Ma（分辨率為4卩A）的電流信 號(hào)。模擬量輸出可通過(guò)雙絞屏蔽電纜與驅(qū)動(dòng)負(fù)載相連，當(dāng)使

15、用電壓輸出時(shí)，需要IOUT和COM端短接。電流輸人42。砧電壓輸入基一:本單 元圖2-2 FX 2n -2DA模塊的連接圖FX2N -2DA安裝時(shí)裝在FX2N基本單元的右邊。FX2N-2DA將消耗基本單元或電源擴(kuò)展單元的+5VDC電源單元的（內(nèi)部電源）20mA電流，+24VDC電源5mA 電流。轉(zhuǎn)換時(shí)間為4ms通道。3. 變頻器和壓力傳感器交流變頻器是微計(jì)算機(jī)及現(xiàn)代電力電子技術(shù)高度發(fā)展的結(jié)果。 微 計(jì)算機(jī)是變頻器的核心，電力電子器件構(gòu)成了變頻器的主電路。 大家 都知道，從發(fā)電廠送出的交流電的頻率是恒定不變的，在我國(guó)是每秒 50Hz。而交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速60 f1Ni-P（3-1）式中Ni -

16、同步轉(zhuǎn)速，r/min; fl -定子頻率，Hz; p -電機(jī)的磁極 對(duì)數(shù)。而異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速60 f-N = N“（1 -s）-（1 -s）P（ 3-2）式中s-異步電機(jī)轉(zhuǎn)差率，s =（NiN）/Ni，一般小于3%。均與送入電機(jī)的電流頻率/成正比例或接近于正比例。因而，改 變頻率可以方便地改變電機(jī)的運(yùn)行速度， 也就是說(shuō)變頻對(duì)于交流電機(jī) 的調(diào)運(yùn)來(lái)說(shuō)是十分合適的。3.1變頻器的分類及工作原理變頻器的較詳細(xì)的工作原理還與變頻器的工作方式有關(guān)，通用變頻器按工作方式分類如下：（1）Uf控制。U f控制即電壓與頻率成比例變化控制。由于通用變頻器的負(fù)載主要是電動(dòng)機(jī)，出于電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)恒定的考慮，在變 頻的同時(shí)都要

17、伴隨著電壓的調(diào)節(jié)。U f控制由于忽略了電動(dòng)機(jī)漏阻抗 的作用，在低頻段工作特性不理想。因而實(shí)際變頻器中采用E f控制。 采用控制方式的變頻器通常被稱為普通功能變頻器。（2）轉(zhuǎn)差頻率控制。轉(zhuǎn)差頻率控制是在E f控制基礎(chǔ)上增加轉(zhuǎn)差控制的一種控制方式。從電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速角度看，這是一種以電動(dòng)機(jī)的 實(shí)際運(yùn)行速度加上該速度下電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差頻率確定變頻器的輸出頻 率的控制方式。更重要的是，在 E f =常數(shù)的條件下，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)差率 的控制，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制。采用轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻器通 常屬于多功能型變頻器。(3) 矢量控制。矢量控制是受調(diào)速性能優(yōu)良的直流電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)電流及轉(zhuǎn)矩電流可分別控制啟發(fā)而設(shè)計(jì)的一種控制

18、方式。矢量控制將交流電動(dòng)機(jī)的定子電流采用矢量分解的方法， 計(jì)算出定子電流的磁場(chǎng)分 量及轉(zhuǎn)矩分量，并分別控制，從而大大提高了變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及 力矩控制的精度及性能。采用矢量控制的變頻器通常稱為高功能變頻通用變頻器按工作方式分類的主要工程意義在于各類變頻器對(duì) 負(fù)載的適應(yīng)性。普通功能型變頻器適用于泵類負(fù)載及要求不高的反抗 性負(fù)載，而高功能變頻器可適用于位能性負(fù)載。3.2變頻器硬件選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求，變頻器選用日本三菱變頻器FR-A500產(chǎn)品。該產(chǎn)品可以和三菱PLC工作協(xié)調(diào)。變頻器選用日本三菱變頻器FR-A500 產(chǎn)品，適配電機(jī)15 kW，該變頻器基本配置中帶有 PID功能。通過(guò)變 頻器面板設(shè)定一個(gè)

19、給定頻率作為壓力給定值，壓力傳感器反饋來(lái)的壓 力信號(hào)(010 V)接至變頻器的輔助輸入端FI、FC,作為壓力反饋， 變頻器根據(jù)壓力給定和實(shí)測(cè)壓力，調(diào)節(jié)輸出頻率，改變水泵轉(zhuǎn)速，控 制管網(wǎng)壓力保持在給定壓力值上。M1、M2為變頻器的極限輸出頻率 的檢測(cè)輸出信號(hào)端，該信號(hào)進(jìn)PLC,作為泵變頻與工頻切換的控制信 息之一，變頻器的極限輸出頻率通過(guò)面板可以設(shè)定。MA、MC為變頻器發(fā)生故障的輸出信號(hào)，該兩端連接信號(hào)燈，以顯示變頻器故障，變頻器面板上有故障復(fù)位按鍵，輕故障用復(fù)位按鍵復(fù)位，可重新啟動(dòng) 變頻器。S1和S2短接，并與S3連接到PLC的輸出點(diǎn)上，由PLC控 制變頻器的運(yùn)行與關(guān)斷；U、V、W輸出端并聯(lián)三

20、個(gè)接觸器分別接 M1、M2、M3泵電機(jī)，變頻器可分別驅(qū)動(dòng)三臺(tái)泵，另外這三臺(tái)泵電 機(jī)還通過(guò)另外三個(gè)接觸器并聯(lián)到工頻電源上，這6個(gè)接觸器線包連接到PLC的四個(gè)輸出點(diǎn)上，由PLC控制其工頻、變頻切換工作。通過(guò)變頻器面板設(shè)定一個(gè)給定頻率作為壓力給定值 （14端），壓力 傳感器反饋來(lái)的壓力信號(hào)（010V）接至變頻器端子的7端、8端，作 為壓力反饋，變頻器根據(jù)壓力給定和實(shí)測(cè)壓力，調(diào)節(jié)輸出頻率，改變 水泵轉(zhuǎn)速。變頻器端子的19端和20端是傳感器壓力設(shè)定的上、下限 值，該信號(hào)進(jìn)PLC，作為工頻切換的控制信息，由 PLC控制水泵的 工頻或變頻運(yùn)行。變頻器有2個(gè)作用，一是作為電機(jī)的軟起動(dòng)裝置，限制電動(dòng)機(jī)的 啟動(dòng)電

21、流；二是改變異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。下圖 3-1為 日本三菱變頻器FR-A500在電路中的接線圖。接PLCZ8接 電 機(jī)接PLC接指示燈圖3-1日本三菱變頻器FR-A500在電路中的接線圖3.3壓力傳感器在智能系統(tǒng)中檢測(cè)是非常重要的一部分，它將檢測(cè)到控制量反饋 給系統(tǒng)，才能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，給系統(tǒng)所用的檢測(cè)的是水壓，這個(gè)系統(tǒng) 中選用壓力傳感器，它的作用是通過(guò)安裝在出水管網(wǎng)上的壓力傳感 器，把出口壓力信號(hào)變成 420mA變化的電流信號(hào)或010V間變 化的電壓信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送入 PLC的端口進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，經(jīng)運(yùn)算與 給定壓力參數(shù)進(jìn)行比較，得出一個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)，送給變頻器，由變頻器 控制水泵的轉(zhuǎn)速，

22、調(diào)節(jié)系統(tǒng)供水量，使供水系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力保持在 給定壓力上；當(dāng)用水量超過(guò)一臺(tái)泵的供水量時(shí)，通過(guò)PLC控制切換器進(jìn)行加減泵。根據(jù)用水量的大小由PLC控制工作泵數(shù)量的增減及變頻器對(duì)水泵的調(diào)速，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。當(dāng)供水負(fù)載變化時(shí)，輸入電機(jī) 的電壓和頻率也隨之變化，這樣就構(gòu)成了以設(shè)定壓力為基準(zhǔn)的閉環(huán)控 制系統(tǒng)。此外，系統(tǒng)還設(shè)有多種保護(hù)功能，尤其是硬件/軟件備用水泵功能，充分保證了水泵的及時(shí)維修和系統(tǒng)的正常供水。供水系統(tǒng)的壓強(qiáng)是PPh，下面單位都是估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)單位 03, g=9.8, 一般情 況下，h60米，所以本系統(tǒng)供水系統(tǒng)輸出壓力一般小于或等于 0.6Mpa，系統(tǒng)選用YTZ-150型帶電接點(diǎn)式的壓力傳感器，

23、其水壓檢 測(cè)范圍為01MPa，檢測(cè)精度為土 0.01MPa,該傳感器將01MPa 范圍的壓力對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換成010V的電信號(hào)。該傳感器還具有體積小， 重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠的特點(diǎn)。4.系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)要求1）恒壓供水系統(tǒng)共有倆臺(tái)水泵供水，要求一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用，自動(dòng)運(yùn)行時(shí)運(yùn)行累計(jì)達(dá)10個(gè)小時(shí)自動(dòng)切換到備用泵，實(shí)行輪換一次， 手動(dòng)時(shí)候不切換；2）兩臺(tái)水泵分別由M1,M2電機(jī)拖動(dòng)，由接觸器KM,KM2控制；3）切換后啟動(dòng)很停止后啟動(dòng)必須 5S報(bào)警，當(dāng)運(yùn)行泵運(yùn)行異常是 自動(dòng)卻換到備用泵，并報(bào)警；4）設(shè)定水壓在0100Mpa可調(diào)，通過(guò)觸摸屏輸入調(diào)節(jié)；5）觸摸屏可以顯示設(shè)定水壓、實(shí)際水壓，水泵運(yùn)行時(shí)間、

24、電機(jī)轉(zhuǎn) 速與報(bào)警信號(hào)等。4.2控制系統(tǒng)的I/O分配將系統(tǒng)所有的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)統(tǒng)一進(jìn)行編址，該系統(tǒng)有7個(gè)輸入信號(hào)和13個(gè)輸出信號(hào)，表4-1是將控制系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)的名稱、代碼及地址編號(hào)觸摸屏軟元件PLC輸入輸出觸摸屏輸入觸摸屏出入PLC輸入PLC輸入軟元件功能軟元件地址設(shè)備名稱地址設(shè)備名稱M500自動(dòng)啟動(dòng)Y01#泵運(yùn)行時(shí) 間X11#水流開 關(guān)Y0KM1M100手動(dòng)1#泵啟動(dòng)Y12#泵運(yùn)行指 示X22#水流開 關(guān)Y1KM2M101手動(dòng)2#泵啟動(dòng)M201#泵故障Y41#泵故障 指示M104清楚報(bào)請(qǐng)D502泵累計(jì)運(yùn)行 時(shí)間顯示Y52#泵故障 指示M103運(yùn)行時(shí)間復(fù)位D101當(dāng)前水壓Y10變頻器正

25、轉(zhuǎn)啟動(dòng)端子STFM102停止M212#泵故障Y6開換指示燈D500水壓設(shè)定D102電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速4.3電氣控制系統(tǒng)原理圖電氣控制原理圖包括主電路圖、控制電路圖 4.3.1主電路圖如圖4-1所示為電控系統(tǒng)的主電路圖。2臺(tái)電機(jī)分別為M1、M2。接觸器KM1、KM2、分別控制M1、M2的變頻運(yùn)行；FRI、FR2分別為2臺(tái)水泵電機(jī)過(guò)載保護(hù)用的熱繼電器：QS1、QS2別為變頻器和觸摸屏主電路的隔離開關(guān)；L_LL圖4-1電控系統(tǒng)的主電路圖432控制電路如下圖中當(dāng)點(diǎn)擊觸摸屏手動(dòng)按鈕， 進(jìn)入手動(dòng)畫面；當(dāng)點(diǎn)擊觸摸屏 自動(dòng)畫面，進(jìn)入自動(dòng)畫面。進(jìn)入手動(dòng)畫面后，可以控制 M1，M2電 機(jī)的啟動(dòng)，可以調(diào)節(jié)水壓的大小。進(jìn)入自

26、動(dòng)畫面后，會(huì)在 pic程序下 自動(dòng)運(yùn)行。1、手動(dòng)運(yùn)行按下按鈕啟動(dòng)或停止水泵，可根據(jù)需要分別控制1#、2#泵的啟停。該方式主要供檢修及變頻器故障時(shí)用。2、自動(dòng)運(yùn)行合上自動(dòng)開關(guān)后，點(diǎn)擊觸摸屏自動(dòng)按鈕，1#泵電機(jī)通電，變頻器 輸出頻率從0 Hz上升，同時(shí)PID調(diào)節(jié)程序?qū)⒔邮盏阶詨毫鞲衅鞯?標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算與給定壓力參數(shù)進(jìn)行比較，將調(diào)節(jié)參數(shù)送給變頻器， 如壓力不夠，變頻器逐漸上升頻率至給定值，加泵依次類推；如用水 量減小，水泵的速度開始減慢，同時(shí)根據(jù)PID調(diào)節(jié)器給的調(diào)節(jié)參數(shù)使 系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。若有電源瞬時(shí)停電的情況，則系統(tǒng)停機(jī)；待電源恢復(fù) 正常后，系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行，然后按自動(dòng)運(yùn)行方式啟動(dòng)1#泵變頻，直

27、至在給定水壓值上穩(wěn)定運(yùn)行。4.4變頻器的參數(shù)設(shè)置（1）上限頻率pr仁50hz; （2）下線頻率pr2=30hz; （3）基底頻 率pr3=50hz；（ 4）du面板的第三監(jiān)視功能變?yōu)樽冾l器的輸出功率 pr5=14；（ 5）加速時(shí)間pr7=3s;（6）減速時(shí)間pr8=3s;（7）電子過(guò)流 保護(hù)pr9=33A ；（ 8）啟動(dòng)頻率pr13=10hz；（ 9）智能模式選擇為節(jié)能 模式pr60=4;（ 10）設(shè)定端子25間的頻率設(shè)定為電壓010v pr73=0；（11）應(yīng)許所有參數(shù)的讀/寫pr160=4； （12）操作模式pr79=2 ；（13）其他值為默認(rèn)值。4.5系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)硬件連接確定之后，系統(tǒng)的

28、控制功能主要通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)結(jié)合前述 泵站的控制要求，對(duì)泵站軟件設(shè)計(jì)分折如下：plc程序5970MIOM20FROM KOK5D160別塑值KI* PID運(yùn)算后輸出值送出M800070K4M200KIKIKIKIMIOM20井FROM KOK5D160別里值KI* 13016116117119EM8000M8000M8000M500M8014M8000T1K30KIK10K200K10KOPIDPIDD510轉(zhuǎn)化設(shè)走D510轉(zhuǎn)化設(shè)定pivpivMULD160測(cè)里值D160測(cè)里值D120釆樣時(shí)間D120采樣時(shí)間測(cè)里值校正基示D160K10測(cè)里值輸出值校正顯示頻車D150K80輸出值D120釆樣時(shí)間D121負(fù)動(dòng)作方D122濾波常數(shù)D123比例D12