【正文】 再生運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)于需要更精密速度或快速響應(yīng)的場(chǎng)合，運(yùn)算還應(yīng)包含由變頻器主電路和傳動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)出來的信號(hào)和保護(hù)電路信號(hào)，即防止因變頻器主電路的過電壓、過電流引起的損失外，還應(yīng)保護(hù)異步電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)等 圖 變頻器的構(gòu)成 ⑴、主電路 給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，稱為主電路。在同時(shí)控制 M1電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)接觸器 KM KM0線圈中分別串入了對(duì)方的常閉觸頭形成電氣互 鎖 。本系統(tǒng)選用 FXos30MRD型 PLC。 ⑷、輸出鎖存器中的數(shù)據(jù)，由上一個(gè)刷新時(shí)間輸出映像寄存器的狀態(tài)決定； ⑸、輸出端子上的輸出狀態(tài)，由輸出鎖存器中的狀態(tài)決定。在發(fā)達(dá)的工業(yè)化國家，可編程控制器已經(jīng)廣泛的 應(yīng)用在所有的工業(yè)部門，其應(yīng)用已擴(kuò)展到樓宇自動(dòng)化、家 庭自動(dòng)化、商業(yè)、公用事業(yè)、測(cè)試設(shè)備和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。美國電氣制造商協(xié)會(huì) (NEMA)將其正式命名為可編程控制器 (Programmable Controller)，簡(jiǎn)稱 PC，但是為了和個(gè)人計(jì)算機(jī) (Persona1 Computer)的簡(jiǎn)稱 PC相區(qū)別，人們常常把可編程控制器仍簡(jiǎn)稱為 PLC。在實(shí)際應(yīng)用中，其硬件可根據(jù)實(shí)際需要選用配置，其軟件則需要根據(jù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)?？删幊炭刂破鞯漠a(chǎn)生和發(fā)展與繼電器控制系統(tǒng)有很大的關(guān)系。當(dāng)出現(xiàn)水池?zé)o水停機(jī)、電動(dòng)機(jī)欠壓、過壓、錯(cuò)相、電機(jī)故障等情況時(shí)，均能由蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲。 當(dāng)出現(xiàn)消防報(bào)警信號(hào)時(shí)，系 統(tǒng)立即按照消防壓力運(yùn)行。在小流量水泵的選擇上，其功率一般是主水泵功率的 1/4 到 1/6，揚(yáng)程和主泵相同。若變頻器輸出頻率低于某一設(shè)定值（水泵出水頻率，一般為 25Hz），而出水壓力仍高于設(shè)定壓力值時(shí)， PLC開始計(jì)時(shí)，若在一定時(shí)間內(nèi)，出水壓力降低到設(shè)定壓力， PLC放棄計(jì)時(shí)，繼續(xù)變頻調(diào)速運(yùn)行；若在一定時(shí)間內(nèi)出水壓力仍高于設(shè)定壓力，根據(jù)先投先停的原則， PLC將停止正在運(yùn)行的水泵中運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的工頻泵，直至出水壓力達(dá)到設(shè)定值。 圖 1 二、工作原理 該系統(tǒng)具有手動(dòng)和自動(dòng)兩種運(yùn)行方式： ㈠ 手動(dòng)運(yùn)行方式 選擇此方式時(shí)，按啟動(dòng)按鈕泵或停止按鈕，可根據(jù)需要而分別啟停各水泵。 (五 )、 當(dāng)出現(xiàn)意外的情況 (如突然停水、斷電、泵、變頻器或軟啟動(dòng)器故障等 )時(shí)，系統(tǒng)能根據(jù)泵及變頻器或軟啟動(dòng)器的狀態(tài)，電網(wǎng)狀況及水源水位，管網(wǎng)壓力等工況點(diǎn)自動(dòng)進(jìn)行切換，保證管網(wǎng)內(nèi)壓力恒定。同時(shí)用于水泵轉(zhuǎn)速控制的變頻器也存在一定的滯后效應(yīng)。變頻恒壓供水方式與過去的水塔或高位水箱以及氣壓供水方式相比，不論是設(shè)備的 投資，運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、自動(dòng)化程度等方面都具有無法比擬的優(yōu)勢(shì)，而且具有顯著的節(jié)能效果。該系統(tǒng)還設(shè)有多種保護(hù)功能，尤其是強(qiáng)電邏輯硬件互鎖功能，從而保證正常供水，且可以做到無人值守。這里介紹一種由可編程控制器控制的變頻恒壓供水系統(tǒng)，它既能解決人工操作的繁雜勞動(dòng)和精神壓力，又能節(jié)約能源。系統(tǒng)采用變頻調(diào)速方式自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速，保持供水壓力的 恒定，在用水低谷時(shí)投入小流量泵，降低電能損耗。具體講述了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)與軟件的實(shí)現(xiàn)，并對(duì)系統(tǒng)采取的可靠性措施進(jìn)行了說明。 基于 PLC與變頻器通信方式閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 基于 PLC 和變頻器串行通訊的變頻恒壓供水系統(tǒng) 董小丹 摘 要： 隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)供水質(zhì)量和供水系統(tǒng)可靠性的要求不斷提高；再加上目前能源緊缺，利用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)、控制技術(shù)以及通訊技術(shù)，設(shè)計(jì)高性能、高節(jié)能、能適應(yīng)不同領(lǐng)域的恒壓供水系統(tǒng)成為必然的趨勢(shì)。 本論文的變頻恒壓供水系統(tǒng)已在國內(nèi)許多實(shí)際的供水控制系統(tǒng)中得到應(yīng)用，并取得穩(wěn)定可靠的運(yùn)行效果和良好的節(jié)能效果。變頻器故障時(shí)仍能自動(dòng)運(yùn)行，保證不間斷供水，同時(shí)故障消除后能自啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)無人值守全自動(dòng)運(yùn)行。 一、系統(tǒng)介紹 變頻恒壓供水控制系統(tǒng)由 PLC 控制器、觸摸屏顯示器、變頻調(diào)速器、壓力變送器、水位變送器、交流接觸器等其它電控設(shè)備以及 3臺(tái)水泵（水泵數(shù)量可以根據(jù)需要設(shè)置）和一臺(tái)小流量泵等構(gòu)成，如圖 1所示。 隨著變頻技 術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)生活飲用水品質(zhì)要求的不斷提高，變頻恒壓供水系統(tǒng)以其環(huán)保、節(jié)能和高品質(zhì)的供水質(zhì)量等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于多層住宅小區(qū)及高層建筑的生活、消防供水中。目前變頻恒壓供水系統(tǒng)正向著高可靠性、全數(shù)字化微機(jī)控制、多品種系列化的方向發(fā)展。 (二 )、 用戶管網(wǎng)中因?yàn)橛泄茏琛⑺N等因素的影響，同時(shí)又由于水泵自身的一些固有特性，使水泵轉(zhuǎn)速的變化與管網(wǎng)壓力的變化成正比，因此變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)是一個(gè)線性系統(tǒng)。在故障發(fā)生時(shí)，執(zhí)行專門的故障程序，保證在緊急情況下的仍能進(jìn)行供水。這種方式僅供檢修或控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)使用。 泵 對(duì)于居民生活供水或其它用水時(shí)段性較強(qiáng)的供水系統(tǒng)，可設(shè)置一臺(tái)小流量水泵。 在自動(dòng)供水 的過程中， PLC 實(shí)時(shí)檢測(cè)水池水位，若水位低于設(shè)定的報(bào)警水位時(shí)，蜂鳴器發(fā)出缺水報(bào)警信號(hào)；若水位低于設(shè)定的停機(jī)水位時(shí)，停止全部水泵工作，防止水泵干抽，并發(fā)出停機(jī)報(bào)警信號(hào)；若水池水位高于設(shè)定的水池上限水位時(shí)，自動(dòng)關(guān)斷水池給水管電動(dòng)閥門。 變頻故障從冗余設(shè)計(jì)原則考慮，在變頻器發(fā)生故障時(shí)也要不間斷供水。條件許可時(shí)可以添加 MODEM 模塊，在變頻器、電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)能通過遠(yuǎn)程通信口 撥叫值班人員電話，通知有關(guān)人員前來維修。繼電器是一種用弱電信號(hào)控制強(qiáng)電信號(hào)的電磁開關(guān)，但在復(fù)雜的控制系統(tǒng)中，故障的查找和排除非常困難，不適應(yīng)于工藝要求發(fā)生變化的場(chǎng)合。 圖 PLC的硬件結(jié)構(gòu)框圖 可編程邏輯控制器， 采用的是計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想，最初主要用于順序控制，只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算。 事實(shí)上與所有的器件一樣， PLC本身也有其局限性，它無法向操作者顯示動(dòng)態(tài)的設(shè)備狀態(tài)參數(shù)，無法進(jìn)行大批量數(shù)據(jù)的存貯與轉(zhuǎn)化，尤其是當(dāng)系統(tǒng)工藝改變時(shí)，無法方便、快速地改變相關(guān)參數(shù)、配方。歸納可編程控制器主要有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)： ⑴、編程方法簡(jiǎn)單易學(xué) ⑵、功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高 ⑶、硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng) ⑷、無觸點(diǎn)免配線，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) ⑸、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少 ⑹、維修工作量小，維修方便 ⑺、體積小，能耗低。 PLC 的選型 水泵 M M2， M3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)。 PLC 的接線 圖 PLC的接線圖 Y0接 KM0控制 M1的變頻運(yùn)行， Y1接 KM1控制 M1的工頻運(yùn)行； Y2接 KM2控制 M2的變頻運(yùn)行， Y3接 KM3控制 M2的工頻運(yùn)行； Y4接 KM4控制 M3的變頻運(yùn)行， Y5接 KM5控制 M3的工頻運(yùn)行。頻率檢測(cè)的上 /下限信號(hào)分別通過 OL和 FU輸出至 PLC的 X2與 X3輸入端作為 PLC增泵減泵控制信號(hào) ㈡ 、變頻器 變頻器的構(gòu)成 通常由變頻器主電路（ IGBT、 BJT、或 GTO 作逆變?cè)┙o異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源。圖 所示是典型的電壓逆變器的例子，其主電路由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸引在整流和逆變時(shí)產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。 ②逆變器 同整流器相反，逆變器的作用是將直流功率變換為所需要頻率的交流功率，根據(jù) PWM 控制信號(hào)使 6 個(gè)開關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷，就可以得到三相頻率可變的交流輸出。 圖 典型的電壓型逆變器一例 ⑵ .控制電路 給異步電動(dòng)機(jī)供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號(hào)的回路，稱為控制電路。 ①控制電路主要包括： 速度檢測(cè)電路 以裝在異步電動(dòng)機(jī)軸上的速度檢測(cè)器（ TG、 PLG 等）的信號(hào)為速度信號(hào) 送入 運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。由于逆變器負(fù)載側(cè)短路等，流過逆變器器件的電流達(dá)到異常值（超過容許值）時(shí)，瞬時(shí)停止逆變器運(yùn)轉(zhuǎn)，切斷電流。恰當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)需要反時(shí) 限特性，采用熱繼電器或者電子熱保護(hù)（使用電子電路）?？梢圆扇⊥Ｖ鼓孀兤鬟\(yùn)轉(zhuǎn)或停止快速減速的辦法，