基于plc的恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計-文庫吧在線文庫
【正文】 個輸入量，其中包括4個數(shù)字量和1個模擬量。．2 PLC I/O端口說明與接線 (1) 由于白天和夜間小區(qū)用水量明顯不同，本設(shè)計采用白天供水和夜間供水兩種模式，兩種模式下設(shè)定的給定水壓值不同。PLC主要是用于實現(xiàn)變頻恒壓供水系統(tǒng)的自動控制，要完成以下功能：自動控制三臺水泵的投入運行；能在三臺水泵之間實現(xiàn)變頻泵的切換；三臺水泵在啟動時要有軟啟動功能；對水泵的操作要有手動/自動控制功能，手動只在應(yīng)急或檢修時臨時使用；系統(tǒng)要有完善的報警功能并能顯示運行狀況。同時可以通過通過轉(zhuǎn)換開關(guān)接電壓表顯示線電壓。因此在同一時間內(nèi)只能有一臺水泵工作在變頻下，但不同時間段內(nèi)三臺水泵都可輪流做變頻泵。由于變頻器內(nèi)部自帶的PID調(diào)節(jié)器采用了優(yōu)化算法，所以使水壓的調(diào)節(jié)十分平滑，穩(wěn)定。由于帶模擬量輸入，輸出接口的可編程控制器價格很高，這無形中就增加了供水設(shè)備的成本。電路的可靠性和抗干擾能力都不太好。③ 最不利點恒壓控制這種方式的節(jié)能效果是最佳的，但由于最不利點一般距離水泵較遠，壓力信號的傳輸在實際應(yīng)用中受到諸多限制，因此工程中很少采用。但氣壓罐供水的方式也存在著許多缺點，在介紹完變頻調(diào)速供水方式后，再將二者作一比較。(4) 恒速泵十高位水箱的供水方式這種方式原理與水塔是相同的，只是水箱設(shè)在建筑物的頂層。這種系統(tǒng)形式簡單、造價最低，但耗電、耗水嚴重，水壓不穩(wěn)，供水質(zhì)量極差。主要表現(xiàn)在用水高峰期，水的供給量常常低于需求量，出現(xiàn)水壓降低供不應(yīng)求的現(xiàn)象，而在用水低峰期，水的供給量常常高于需求量，出現(xiàn)水壓升高供過于求的情況，此時將會造成能量的浪費，同時有可能導(dǎo)致水管爆破和用水設(shè)備的損壞。水塔注滿后水泵停止，水塔水位低于某一位置時再啟動水泵。一些動物甚至人都可能進入水箱污染水質(zhì)。①出口恒壓控制水泵出口恒壓控制是將壓力傳感器安裝在水泵出口處，使系統(tǒng)在運行過程中水泵出口水壓恒定。把先進的自動化技術(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。傳感器的任務(wù)是檢測管網(wǎng)水壓，壓力設(shè)定單元為系統(tǒng)提供滿足用戶需要的水壓期望值。如果采用一個開關(guān)量輸入，輸出的可編程控制器和一個PID回路調(diào)節(jié)器，其成本也和帶模擬量輸入，輸出的可編程控制器差不多。 圖2. 2 供水系統(tǒng)方案圖由圖可知：水壓傳感器檢測的泵出口水壓與給定值比較產(chǎn)生偏差信號，經(jīng)控制器調(diào)節(jié)后產(chǎn)生相應(yīng)控制信號控制變頻器的頻率。主電路中的低壓熔斷器除接通電源外，同時實現(xiàn)短路保護，每臺電動機的過載保護由相應(yīng)的熱繼電器FR實現(xiàn)。如果轉(zhuǎn)向相反，則可以改變電源的相序來獲得正確的轉(zhuǎn)向。手動運行時，可用按鈕SB1~SB6控制三臺水泵的啟/停；自動運行時，系統(tǒng)在PLC程序控制下運行。倒泵只用于系統(tǒng)只有一臺變頻泵長時間工作的情況下。Y1~Y5分別輸出三臺水泵電機的工頻/變頻運行信號；Y11輸出水位超限報警信號；Y12輸出變頻器故障報警信號；Y13輸出白天模式運行信號；Y14輸出報警電鈴信號；Y15輸出變頻器復(fù)位控制信號；AQW0輸出的模擬信號用于控制變頻器的輸出頻率。水泵電機多采用三相異步電動機，而其轉(zhuǎn)速公式為： n=60f/p（1s）式中：f表示電源頻率，p表示電動機極對數(shù)，s表示轉(zhuǎn)差率。具有理論成熟，算法簡單，控制效果好，易于為人們熟悉和掌握等優(yōu)點。[6]式中p為水壓；p(s)，ω(s)分別為p，ω的拉普拉斯變換；Tb為表征水流慣性的時間常數(shù)；Kb為常數(shù)；Kg為表征水流“反調(diào)節(jié)”作用的微分系數(shù)。改變微分環(huán)節(jié)D，比例積分(PI)環(huán)節(jié)不變時，系統(tǒng)在微分時間常數(shù)較小時有較好的穩(wěn)態(tài)性能但響應(yīng)曲線在開始時不光滑，而且隨著微分時間常數(shù)增大到一定值時系統(tǒng)變得不穩(wěn)定。圖5. 1 PLC程序流程圖 手動運行當(dāng)按下SB7按鈕，用手動方式。參考文獻[1]. 北京：機械工業(yè)出版社，2003.[2]吳忠智，吳加林。在此，向支持與幫助我的同學(xué)和在這段時間內(nèi)教導(dǎo)我的老師表示最衷心的感謝。在整個論文工作中，論文里的供水方案圖出現(xiàn)嚴重錯誤，老師一一給出分析與解決辦法。可根據(jù)需要，停按不同電機對應(yīng)的啟停按鈕，. 自動運行由PLC分別控制某臺電機工頻和變頻繼電器，在條件成立時，進行增泵升壓和減泵降壓控制. 升壓控制：系統(tǒng)工作時，每臺水泵處于三種狀態(tài)之一，即工頻電網(wǎng)拖動狀態(tài)、供水管道內(nèi)水壓力為零，在控制系統(tǒng)作用下，變頻器開始運行，第一臺水泵M1，啟動且轉(zhuǎn)速逐漸升高，當(dāng)輸出壓力達到設(shè)定值，其供水量與用水量相平衡時，轉(zhuǎn)速才穩(wěn)定到某一定值，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穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。simulink模塊圖如下： 恒壓供水系統(tǒng)階躍響應(yīng)仿真波形圖。微分控制器能改
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