【正文】 PLC通過(guò)自由通訊口方式與變頻器通訊，控制變頻器的運(yùn)行，讀取變頻器自身的電壓、電流、功率、頻率、累計(jì) 運(yùn)行時(shí)間和過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)負(fù)荷等全部報(bào)警信息等參數(shù)，并通過(guò)觸摸屏顯示出來(lái)，這比通過(guò)外部端口控制變頻器的運(yùn)行具有較高的可靠性，節(jié)省了 PLC 寶貴的 I/O端口，又獲的了大量變頻器的信息。 PLC 編程采用STEP7Micro/WIN 編程軟件，它提供一個(gè)完整的編程環(huán)境，可進(jìn)行離線編程和在線連接和調(diào)試，并能實(shí)現(xiàn)梯形圖與語(yǔ)句表的互相轉(zhuǎn)換。 表 元件表總圖 表 水泵的參數(shù) 元件 符號(hào) 型號(hào) 個(gè)數(shù) 可編程控制器 PLC FXos30MRD 1 變頻器 FRA540 系列 型 1 接觸器 KM SCE03C 7 水泵 M1,M2 40160(I)A 2 M3 40160(I) 1 閘刀開關(guān) QS HD11100/18 1 熔斷器 FU1， FU2 RT18 6A 2 FU3 RT18 8A 1 熱繼電器 FR1 FR2 TKE02TC 2 FR3 KE02UC 1 按鈕 SB LAY3— 11 10 水泵 符號(hào) 型號(hào) 流量(m3/h) 揚(yáng)程 (m) 轉(zhuǎn)速 (r/min) 電機(jī)功率 (kw) M1,M2 40160(I)A 11 28 2900 M3 40160(I) 32 2900 表 變頻器的參數(shù) 四 、控制系統(tǒng)配置 及應(yīng)用實(shí)例 ㈠ ． PLC 的選擇 可編程序控制器采用 SIEMENS 的 S7200 系列 CPU226 主機(jī)， I/O 點(diǎn)數(shù)為 40點(diǎn) (24 個(gè)輸入點(diǎn)和 16個(gè)輸出點(diǎn) )，具有 2個(gè) RS485 通訊 /編程口，具有 PPI 通訊協(xié)議、 MPI 通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。3V（ DC） 。 圖 PID 控制接線圖 ㈣、壓力傳感器的接線圖 壓力傳感器使用 CYYZ1001 型絕對(duì)壓力傳感器。它比較適用于流量控制、壓力控制、溫度控制等過(guò)程量的控制。采用 PID控制較其它組合控制效果要好，基本上能獲得無(wú)偏差、精度高和系統(tǒng)穩(wěn)定的控制過(guò)程。 控制對(duì)象含有積分元件的負(fù)載場(chǎng)合，僅 P動(dòng)作控制，有時(shí)由于此積分元件的作用，系統(tǒng)發(fā)生振蕩。但是， I動(dòng)作過(guò)強(qiáng)時(shí)，對(duì)快速變化偏差響應(yīng)遲緩。頻率檢測(cè)的 上 /下限信號(hào)分別通過(guò) 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)。 變頻恒壓供水系統(tǒng)主要有以 下幾個(gè)特點(diǎn) : ⑴、節(jié)能： 變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備使整個(gè)供水系統(tǒng)始終保持最優(yōu)工作狀態(tài)節(jié)電率可達(dá) 35%— 60% ，這一特點(diǎn)已被廣大用戶所認(rèn)識(shí)并帶來(lái)效益 ⑵、占地面積小，投人少，效率高： 設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊占地面積少維護(hù)方便維護(hù)費(fèi)用低投資省安裝快如僅供幾棟居民樓生活用水的小型供水設(shè)備在樓梯間樓梯下幾平方米的地方即可安裝 ⑶、配置靈活，功能齊全，自動(dòng)化程度高。 防止失速再生過(guò)電壓。 其他保護(hù) 防止失速過(guò)電流。過(guò)載檢出裝置與逆變器保護(hù)共用，但考慮低速運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)熱時(shí)，在異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)埋入溫度傳感器，或者利用轉(zhuǎn)在逆變器內(nèi)的電子熱保護(hù)來(lái)檢出過(guò)熱。但為了確保人身安全，需要轉(zhuǎn)設(shè)漏電斷路器。對(duì)于數(shù)毫秒以內(nèi)的瞬時(shí)停電，控制電路工作正常。 再生過(guò)電壓保護(hù)。 過(guò)載保護(hù)。保護(hù)電路 檢測(cè)主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過(guò)載或過(guò)壓等異常時(shí)，為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。它使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。 在圖 點(diǎn)劃線 內(nèi)，僅以控制電路 A部分構(gòu)成控制電路時(shí)，無(wú)速度檢測(cè)電路，為開環(huán)控制。制動(dòng)回路 異步電動(dòng)機(jī)在再生制動(dòng)區(qū)域使用時(shí)（轉(zhuǎn)差率為負(fù)），再生能量?jī)?chǔ)存于平波回路電容器中，使直流電壓升高。為了抑制電壓波動(dòng)，采用電感和電壓吸收脈動(dòng)電壓（電流）。 ①整流器 最近大量使用的是二極管的交流器，圖 所示，它把工頻電源變換為直流電源。而控制指令則根據(jù)外部的運(yùn)轉(zhuǎn)指令進(jìn)行運(yùn)算獲得。 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。系統(tǒng)所需的輸入／輸出點(diǎn)數(shù)量共為 24個(gè)點(diǎn)。 PLC在 I/O處理方面必須遵守的規(guī)則如下： ⑴、 輸入映像寄存器的數(shù)據(jù)，取決于輸入端子板在上一個(gè)刷新時(shí)間的狀態(tài)； ⑵、 程序如何執(zhí)行，取決于用戶所編的程序和輸入映像寄存器、元件映像寄存器中存放的所需軟元件的狀態(tài)； ⑶、 輸出映像寄存器（包含在元件映像寄存器中）的狀態(tài)，由輸出指令的執(zhí) 行結(jié)果決定。 PLC 的特點(diǎn) 現(xiàn)代可編程控制器不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)量的邏輯控制，還具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)學(xué)處理、運(yùn)動(dòng)控制、模擬量 PID 控制、通信網(wǎng)絡(luò)等功能。現(xiàn)在的 PLC已不只是開關(guān)量控制，其功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了順序控制、邏輯控制的范圍，具備了模擬量控制、過(guò)程控制以及遠(yuǎn)程通信等強(qiáng)大功能。可編程控制器具有豐富的輸入 /輸出接口，并具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，但它的產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用，其靈活標(biāo)準(zhǔn)的配置能夠適應(yīng)工業(yè)上的各種控制。 三 .器件的選型及介紹 ㈠ .可編程控制器 簡(jiǎn)介 PLC 可編程控制器是 60 年代末在繼電器系統(tǒng)上發(fā)展起來(lái)的，當(dāng)時(shí)稱作可編程邏輯控制器 (Programmable Logic Controller)，簡(jiǎn)稱 PLC。此時(shí)， PLC切換泵則根據(jù)實(shí)際水壓的變化在工頻泵間切換。在電源恢復(fù)后， PLC 會(huì)發(fā)出指令，蜂鳴器發(fā)出警告，然后按自動(dòng)運(yùn)行方式變頻啟動(dòng) 1泵，直到穩(wěn)定地運(yùn)行在給定水壓值。若系統(tǒng)中設(shè)置一臺(tái)5KW 左右的小流量水泵，為了維持出水壓力，由小流量水泵變頻工作，不僅電動(dòng)機(jī)工作在較高頻率，而且消耗的電能也很小。 如用水量減小，出水壓力超過(guò)設(shè)定壓力，則 PLC 控制變頻器降低輸出頻率，減少出水量來(lái)穩(wěn)定出水壓力。 (七 )、 用變頻器進(jìn)行調(diào)速，用調(diào)節(jié)泵和固定泵的組合進(jìn)行恒壓供水，節(jié)能效果顯著，對(duì)每臺(tái)水泵進(jìn)行軟啟動(dòng)，啟動(dòng)電流可從零到電機(jī)額定電流，減少了啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊同時(shí)減少了啟動(dòng)慣性對(duì)設(shè)備的大慣量的轉(zhuǎn)速?zèng)_擊，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命 。 (四 )、 在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中，由于有定量泵的加入控制，而定量泵的控制 (包括定量泉的停止 和運(yùn)行 )是時(shí)時(shí)發(fā)生的，同時(shí)定量泵的運(yùn)行狀態(tài)直接影響供水系統(tǒng)的模型參數(shù)，使其不確定性地發(fā)生變化，因此可以認(rèn)為，變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的控制對(duì)象是時(shí)時(shí)變化的。 變頻恒壓供水系統(tǒng)能適用生活水、工業(yè)用水以及消防用水等多種場(chǎng)合的供水要求，該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn) : (一 )、 供水系統(tǒng)的控制對(duì)象是用戶管網(wǎng)的水壓，它是一個(gè)過(guò)程控制量，同其 他一些過(guò)程控制量 (如 :溫度、流量、濃度等 )一 樣，對(duì)控制作用的響應(yīng)具有滯后性。在實(shí)際應(yīng)用中如何充分利用專用變頻器內(nèi)置的各種功能，對(duì)合理設(shè)計(jì)變頻恒壓供水設(shè)備、降低成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量等有著重要意義。觸摸屏顯示器可以顯示電源電壓、電流、變頻器輸出頻率、實(shí)際供水壓力和設(shè)定供水壓力和各泵的工作狀態(tài)等信息；可以通過(guò)觸摸屏在線修改設(shè)定供水壓力和控制水泵的運(yùn)行。另一方面，由于供水量的隨機(jī)性，采用傳統(tǒng)方法難以保證供水的實(shí)時(shí)性，且水泵的選取往往是按最大供水量來(lái)確定，而高峰用水時(shí)間較短，這樣水泵在很長(zhǎng) 一段時(shí)間內(nèi)有較大余量，不僅水泵效率低，供水壓力不穩(wěn)，而且造成大量電力浪費(fèi)。 關(guān)鍵字：變頻調(diào)速；恒壓供水； PLC；監(jiān)控系統(tǒng) 引言 介紹了一種基于 PLC 和變頻器采用串行總線方式通訊的變頻恒壓供水系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理。最后對(duì)系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì) 進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。 本論文分析變頻恒壓供水的原理及系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，提出不同的控制方案，通過(guò)研究和比較，本論文采用變頻器和 PLC實(shí)現(xiàn)恒壓供水和數(shù)據(jù)傳輸，然后用數(shù)字 PID對(duì)系統(tǒng)中的恒壓控制進(jìn)行設(shè)計(jì)。經(jīng)實(shí)踐證明該系統(tǒng)具有高度的可靠性和實(shí)時(shí)性，極大地提高了供水的質(zhì)量，并且節(jié)省了人力，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 在居民生活用水、工業(yè)用水、各類自來(lái)水廠、油田、油庫(kù)、鍋爐定壓供熱和恒壓補(bǔ)水噴淋及消防等供水系統(tǒng)中，采用傳統(tǒng)的水塔、高位水箱、氣壓增壓等設(shè)備，不但占地面積和設(shè)備投資大，維護(hù)困難，且不能滿足高層建筑、工業(yè)、消防等高水壓、大流量的快速供水需求。在供水系統(tǒng)總出水管上安裝壓力變送器檢測(cè)出水