【正文】 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。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)。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(wú)人值守。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。 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)。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(wú)人值守全自動(dòng)運(yùn)行。 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。 (二 )、 用戶(hù)管網(wǎng)中因?yàn)橛泄茏?、水錘等因素的影響，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)。這種方式僅供檢修或控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)使用。 在自動(dòng)供水 的過(guò)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(mén)。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(guò)遠(yuǎn)程通信口 撥叫值班人員電話，通知有關(guān)人員前來(lái)維修。 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。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(hù)使用方便，適應(yīng)性強(qiáng) ⑷、無(wú)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。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(kāi)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。 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)。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）。 接地過(guò)電流保護(hù)。 超頻（超速）保護(hù)。 變頻器的特點(diǎn) 變頻器具有過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、過(guò)載、短路、失速等自動(dòng)保護(hù)功能。為了消除殘留偏差，一般采用增加 I動(dòng)作的 PI控制。換言之，該種控制方式適用于過(guò)程本身沒(méi)有制動(dòng)作用的負(fù)載。 軟件型：使用離散形式的 PID控制算法在可編程序控制器 (或單片機(jī) )上做PID控制器此次使用硬件型控制形式。 1 2200 5 .8380PIAU? ? ? 2 3000 7 .9380PIAU? ? ? 熱繼電器的選擇：選用最小的熱繼電器作為電機(jī)的過(guò)載保護(hù)熱繼電器 FR，F(xiàn)R1 FR2可選用規(guī)格其型號(hào)為 TKE02TC，額定電流 5－ 8A， FR3可選用規(guī)格其型號(hào)為 TKE02UC，額定電流為 6－ 9 A 熔斷器的選擇：在控制回路中熔斷器 FU選用 RT18 系列。對(duì)變頻器故障的檢測(cè)是只是由 PLC 讀取變頻器的故障報(bào)警觸點(diǎn)，只是知道變頻器出現(xiàn)故障，但具體什么故變頻器 適用電機(jī)容量 （ KW) 輸出額定容量 (KVA) 輸出額定電流 （ A） 過(guò)載能力 電源額定輸入交流電壓 /頻率 冷卻方式 FRA540系列 型（三 菱） 12 150%60s ,200% (反時(shí)限特性 ) 3相， 380V至 480V 50Hz/60Hz 強(qiáng)制風(fēng)冷 障并不清楚，需操作人員查詢(xún)變頻器報(bào)警信息后再閱讀變頻器說(shuō)明書(shū)才知道，這對(duì)于一般值班人員來(lái)說(shuō)太難了。 PLC 和變頻器之間的 RS485 協(xié)議 PLC 和變頻器之間進(jìn)行通訊，通訊規(guī)格必須在變頻器的初始化中設(shè)定，如果沒(méi)有進(jìn)行設(shè)定或有一個(gè)錯(cuò)誤的設(shè)定， 數(shù)據(jù) 將不能進(jìn)行通訊。通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn) PLC對(duì)變頻器的各種運(yùn)行控制和數(shù)據(jù)的采集。對(duì)于不同站號(hào)的電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速編程方法基本相同?？梢詫?shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，速度變換平滑，速度控制精確，適應(yīng)能力好。 恒壓供水系統(tǒng)以 PLC和變頻器為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)，借助于 PLC強(qiáng)大而靈活的控制功能和內(nèi)置 PID的變頻器優(yōu)良的變頻調(diào)速性能，實(shí)現(xiàn)了恒壓供水的控制。從課題的選擇到論文的最終完成，李明老師多次詢(xún)問(wèn)研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開(kāi)拓研究思路，至始至終都給予了我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持，值得一提的是李明老師再耐心指導(dǎo)論文之余，仍不忘拓展我們的文化視野，讓我們感受到了文學(xué)的美妙與樂(lè)趣。畢竟“經(jīng)師易得，人師難求”，希望借此機(jī)會(huì)向李明老師表示 最衷心的感謝！ 最后要感謝的是我的父母，他們不僅培養(yǎng)了我對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)文化的濃厚興趣，讓我在漫長(zhǎng)的人生路途中使心靈有了虔敬的歸依，而且也為我能夠順利的完成畢業(yè)論文提供了巨大的支持與幫助。 恒壓供水在日常生活中非常重要，基于 PLC和變頻器技術(shù)設(shè)計(jì)的生活恒壓供水控制系統(tǒng)可靠性高、效率高、節(jié)能效果顯著、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快。 但是也存在一定的不足之處：比如編程工作量較大 ，響應(yīng)有延時(shí)。 操作指令 指令代碼 數(shù)據(jù)內(nèi)容 正轉(zhuǎn) HFA H02 反轉(zhuǎn) HFA H04 停止 HFA H00 頻率寫(xiě)入 HED H0000H2EE0 頻率輸出 H6F H0000H2EE0 注意所有指令代碼和數(shù)據(jù)均以 ASCII 碼 (十六進(jìn)制 )發(fā)送和接收。 PLC 通過(guò) RS485 通訊控制變頻器可以完成一臺(tái)乃至多臺(tái)變頻器的啟動(dòng)、停止、頻率設(shè)定。確保參數(shù)的設(shè)定生效。 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。 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(kāi)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 401