基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上課題名稱 PLC 恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專心-專注-專業(yè)專業(yè)名稱：班級：學(xué)號：姓名：指導(dǎo)教師：日期： 2012.3.14-2012.5.7目錄摘要第一章緒論1.1 變頻恒壓供水系統(tǒng)的國內(nèi)研究現(xiàn)狀1.2 課題來源及本文的主要研究內(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2.4PLC 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2.5.1PLC 的分類2.5.2PLC 的發(fā)展第三章變頻器和壓力傳感器3.1 變頻器的分

2、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)4.1 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、自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)，提高了供水質(zhì)量。關(guān)鍵

3、詞：變頻器、觸摸屏、 PLC、恒壓供水1. 引言隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展， 水對人民生活與工業(yè)生產(chǎn)的影響日益加強(qiáng)，人民對供水的質(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)的國內(nèi)研究現(xiàn)狀變頻恒壓

4、供水是在變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展之后逐漸發(fā)展起來的。 在早期，由于國外生產(chǎn)的變頻器的功能主要限定在頻率控制、 升降速控制、正反轉(zhuǎn)控制、起制動控制、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，對壓力進(jìn)行閉環(huán)控制。從查閱的資料的情況來看， 國外的恒壓供水工程在設(shè)計(jì)時(shí)都采用一臺變頻器只帶一臺水泵機(jī)組的方式， 幾乎沒有用一臺變頻器拖動多臺水泵機(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)

5、現(xiàn)和認(rèn)可后， 國外許多生產(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

6、負(fù)載的容量， 因此在實(shí)際使用時(shí)其范圍將會受到限制。目前國內(nèi)有不少公司在做變頻恒壓供水的工程， 大多采用國外的變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速， 水管管網(wǎng)壓力的閉環(huán)調(diào)節(jié)及多臺水泵的循環(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)來說， 還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒能達(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) ，無需外接 PLC 和 PID 調(diào)節(jié)器，可完成最多 4 臺水泵的循環(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)

7、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所?？梢钥闯?，目前在國內(nèi)外變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)中，對于能適應(yīng)不同的用水場合，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 課題來源及本文的主要研究內(nèi)容1、課題來源本課題來源于生產(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

8、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，操作更加簡捷， 故障報(bào)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 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多臺水泵及電機(jī)， 這比設(shè)單臺水泵及電機(jī)節(jié)能而可靠。配單臺電機(jī)及水泵時(shí)，它們的功率必須足夠的大，在用水量少時(shí)開一臺大電機(jī)肯定是浪費(fèi)的 電機(jī)選小了

9、用水量大時(shí)供水會不足。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，這就要用變頻器為水泵電機(jī)供電。這也有兩種配置方案，一是為每臺水泵電機(jī)配一臺變頻器， 這當(dāng)然方便， 電機(jī)與變頻器間不須切換，但購變頻器的費(fèi)用較高。 另一種方案是數(shù)臺電機(jī)配一臺變頻器，變頻器與電機(jī)間可以切換，供水運(yùn)行時(shí)，一臺水泵變頻運(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

10、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)接收傳感器送來的管網(wǎng)水壓的實(shí)測值。管網(wǎng)實(shí)測水壓回送到泵站控制裝置成為反饋，調(diào)節(jié)器是反饋的接收點(diǎn)。(3)根據(jù)結(jié)定值與實(shí)測值的綜合，依一定的調(diào)節(jié)規(guī)律發(fā)出系統(tǒng)調(diào)節(jié)信號。調(diào)節(jié)器接收了水壓的實(shí)測反饋信號后，將它與結(jié)定值比較，得到給定值與實(shí)測值之差。 如給定位大于實(shí)際值， 說明系統(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)，

11、如 P、I、D 參數(shù)均是可以由使用者通過觸摸屏設(shè)定的。 PID 調(diào)節(jié)過程視調(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)器多為數(shù)字式調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)器的輸出信號一般是模擬信號，420mA 變化的電流信號或 010V 間變化的電壓信號。信號的量值與前邊提到的差值成比例，用于驅(qū)動執(zhí)行設(shè)備工作。 在變頻恒壓供水系統(tǒng)中， 執(zhí)行設(shè)備就是變頻器。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 PLC可處理的數(shù)

12、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。以下介紹三菱FX2N 系列 PLC的模擬量模塊以及，它們分別具有 FX2 N -4AD及 FX2 N -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FX 2 N -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， 最大分辨率為 12位。輸入信號可以是 -10 +10V的電壓信號（分辨率為5Mv），也可以 4 20mV（

13、分辨率為 16A）或 -20 +20mA（分辨 20 A）的電流信號。模擬量信號可通過雙絞屏蔽電纜接入，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。圖 2-1 FX 2 N -4AD 模塊的連接圖FX2 N -4AD的寬及高與 FX2 N 相同，在安裝時(shí)裝在 FX2 N 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（擴(kuò)展單元不所示。占編號），如圖 4-所示 FX2 N -4AD將消耗基本單元或電源擴(kuò)展單元的 +5VDC電源（內(nèi)部電源） 30mA電流，+24VDC電源（外部電源）

14、 55mA電流。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。FX2 N -4AD模塊利用緩沖存儲器 ( 簡稱模 BFM)的設(shè)置完成編輯工作。 FX2 N -4AD擬量量輸入模塊共有 32個(gè)緩沖存儲器，但目前只使用了以下 21個(gè)BFM：L1FX2 N -32MRA/D FX2 N -8EX A/D D/A FX 2N基本單元#0#1#22-1 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FX 2 N -2DA 模塊用來將 12 位數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬電壓

15、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，或420Ma(分辨率為4A) 的電流信號。模擬量輸出可通過雙絞屏蔽電纜與驅(qū)動負(fù)載相連，當(dāng)使用電壓輸出時(shí)，需要 IOUT 和 COM 端短接?；綟X 2N-2DA單元COMIOUTCOMIOUT電流輸出電壓輸出記錄儀器變頻器等圖 2-2 FX 2N -2DA 模塊的連接圖FX 2 N -2DA 安裝時(shí)裝在 FX 2 N 基本單元的右邊。 FX 2 N -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，+24VD

16、C 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，在我國是每秒50Hz。而交流電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。60 f 1N1P（3-1）式中 N1-同步轉(zhuǎn)速， r/min； f 1-定子頻率， Hz； P -電機(jī)的磁極對數(shù)。而異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速N N1 (1 s)60 f1 (1s)P（3-2）式中 s-異步電機(jī)轉(zhuǎn)差率， s ( N1N ) / N1 ，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

17、而，改變頻率可以方便地改變電機(jī)的運(yùn)行速度， 也就是說變頻對于交流電機(jī)的調(diào)運(yùn)來說是十分合適的。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） U f 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)載主要是電動機(jī)，出于電動機(jī)磁場恒定的考慮，在變頻的同時(shí)都要伴隨著電壓的調(diào)節(jié)。Uf 控制由于忽略了電動機(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 U f 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。

18、從電動機(jī)的轉(zhuǎn)速角度看， 這是一種以電動機(jī)的實(shí)際運(yùn)行速度加上該速度下電動機(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，通過對轉(zhuǎn)差率的控制，可以實(shí)現(xiàn)對電機(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)良的直流電動機(jī)磁場電流及轉(zhuǎn)矩電流可分別控制啟發(fā)而設(shè)計(jì)的一種控制方式。矢量控制將交流電動機(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分量及轉(zhuǎn)矩分量， 并分別控制， 從而大大提高了變頻器對電動機(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器。通用變頻器按工作方式分類的主要工程意義在于各

19、類變頻器對負(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。通過變頻器面板設(shè)定一個(gè)給定頻率作為壓力給定值， 壓力傳感器反饋來的壓力信號 (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

20、出頻率的檢測輸出信號端， 該信號進(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面板可以設(shè)定。 MA 、MC 為變頻器發(fā)生故障的輸出信號，該兩端連接信號燈，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)三個(gè)接觸器分別接M1、M2、M3 泵電機(jī)，變頻器可分別驅(qū)動三臺泵，另外這三臺泵電機(jī)還通過另外三個(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

21、作。通過變頻器面板設(shè)定一個(gè)給定頻率作為壓力給定值 (14 端)，壓力傳感器反饋來的壓力信號 (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)的軟起動裝置， 限制電動機(jī)的啟動電流；二是改變異步電動機(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。380VR ST接S1U電S2V接 PLC機(jī)S3W7FR-A500

22、FI8FCM1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)中檢測是非常重要的一部分， 它將檢測到控制量反饋給系統(tǒng)，才能實(shí)現(xiàn)自動控制，給系統(tǒng)所用的檢測的是水壓，這個(gè)系統(tǒng)中選用壓力傳感器，它的作用是通過安裝在出水管網(wǎng)上的壓力傳感器，把出口壓力信號變成 420mA 變化的電流信號或 010V 間變化的電壓信號的標(biāo)準(zhǔn)信號送入 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， 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)用水量超過一臺泵的供水量時(shí)，通過 PLC

23、 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 Pgh ，下面單位都是估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)單位103 ， g=9.8，一般情況下， h<60 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，其水壓檢測范圍為 01MPa，檢測精度為土 0.01MPa，該傳感器將

24、01MPa范圍的壓力對應(yīng)轉(zhuǎn)換成 010V 的電信號。該傳感器還具有體積小，重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、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)共有倆臺水泵供水，要求一臺運(yùn)行，一臺備用，自動運(yùn)行時(shí)運(yùn)行累計(jì)達(dá) 10 個(gè)小時(shí)自動切換到備用泵， 實(shí)行輪換一次，手動時(shí)候不切換；2）兩臺水泵分別由M1,M2 電機(jī)拖動，由接觸器 KM,KM2 控制；3)切換后啟動很停止后啟動必須5S 報(bào)警，當(dāng)運(yùn)行泵運(yùn)行異常是自動卻換到備用泵，并報(bào)警；4）設(shè)定水壓在 0100Mpa 可調(diào)，通過觸摸屏輸入調(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、電機(jī)轉(zhuǎn)速與報(bào)警信號等。4.2 控制系統(tǒng)的 I/O 分配

25、將系統(tǒng)所有的輸入信號和輸出信號統(tǒng)一進(jìn)行編址，該系統(tǒng)有 7 個(gè)輸入信號和 13 個(gè)輸出信號，表4-1 是將控制系統(tǒng)的輸入輸出信號的名稱、代碼及地址編號。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 元功能軟 元地址設(shè)備名稱地址設(shè)備名稱件件M500自動啟動Y01# 泵 運(yùn) 行 時(shí)X11# 水流開Y0KM1間關(guān)M100手動 1#泵啟動Y12# 泵 運(yùn) 行 指X22# 水流開Y1KM2示關(guān)M101手動 2#泵啟動M201#泵故障Y41#泵故障指示M104清楚報(bào)請D502泵 累 計(jì) 運(yùn) 行Y52#泵故障時(shí)間顯示指示M103運(yùn)行時(shí)間復(fù)位D101當(dāng)前水壓Y10變頻器正轉(zhuǎn)啟動端子 ST

26、FM102停止M212#泵故障Y6開換指示燈D500水壓設(shè)定D102電動機(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；FRl、FR2分別為2 臺水泵電機(jī)過載保護(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)；觸摸屏圖 4-1 電控系統(tǒng)的主電路圖4.3.2 控制電路如下圖中當(dāng)點(diǎn)擊觸摸屏手動按鈕，進(jìn)入手動畫面； 當(dāng)點(diǎn)擊觸摸屏自動畫面，進(jìn)入自動畫面。進(jìn)入手動畫面后，可以控制M1，M2 電機(jī)的啟動，可以調(diào)節(jié)水壓的大小

27、。進(jìn)入自動畫面后，會在plc 程序下自動運(yùn)行。1、 手動運(yùn)行按下按鈕啟動或停止水泵，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 、自動運(yùn)行合上自動開關(guān)后， 點(diǎn)擊觸摸屏自動按鈕， 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鞲衅鞯臉?biāo)準(zhǔn)信號，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)自動恢復(fù)運(yùn)行，然后按自動運(yùn)行方式啟動 1#泵變頻，直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 pr1=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