【正文】 圖 1 二、工作原理 該系統(tǒng)具有手動和自動兩種運行方式： ㈠ 手動運行方式 選擇此方式時，按啟動按鈕泵或停止按鈕，可根據(jù)需要而分別啟停各水泵。同時用于水泵轉速控制的變頻器也存在一定的滯后效應。該系統(tǒng)還設有多種保護功能，尤其是強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。系統(tǒng)采用變頻調速方式自動調節(jié)水泵電機轉速，保持供水壓力的 恒定，在用水低谷時投入小流量泵，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： 隨著社會主義市場經(jīng)濟的發(fā)展，人們對供水質量和供水系統(tǒng)可靠性的要求不斷提高；再加上目前能源緊缺，利用先進的自動化技術、控制技術以及通訊技術，設計高性能、高節(jié)能、能適應不同領域的恒壓供水系統(tǒng)成為必然的趨勢。變頻器故障時仍能自動運行，保證不間斷供水，同時故障消除后能自啟動，實現(xiàn)無人值守全自動運行。 隨著變頻技 術的發(fā)展和人們對生活飲用水品質要求的不斷提高，變頻恒壓供水系統(tǒng)以其環(huán)保、節(jié)能和高品質的供水質量等特點，廣泛應用于多層住宅小區(qū)及高層建筑的生活、消防供水中。 (二 )、 用戶管網(wǎng)中因為有管阻、水錘等因素的影響，同時又由于水泵自身的一些固有特性，使水泵轉速的變化與管網(wǎng)壓力的變化成正比，因此變頻調速恒壓供水系統(tǒng)是一個線性系統(tǒng)。這種方式僅供檢修或控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時使用。 在自動供水 的過程中， PLC 實時檢測水池水位，若水位低于設定的報警水位時，蜂鳴器發(fā)出缺水報警信號；若水位低于設定的停機水位時，停止全部水泵工作，防止水泵干抽，并發(fā)出停機報警信號；若水池水位高于設定的水池上限水位時，自動關斷水池給水管電動閥門。條件許可時可以添加 MODEM 模塊，在變頻器、電動機發(fā)生故障時能通過遠程通信口 撥叫值班人員電話，通知有關人員前來維修。 圖 PLC的硬件結構框圖 可編程邏輯控制器， 采用的是計算機的設計思想，最初主要用于順序控制，只能進行邏輯運算。歸納可編程控制器主要有以下幾方面的優(yōu)點： ⑴、編程方法簡單易學 ⑵、功能強，性能價格比高 ⑶、硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強 ⑷、無觸點免配線，可靠性高，抗干擾能力強 ⑸、系統(tǒng)的設計、安裝、調試工作量少 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的變頻運行， Y1接 KM1控制 M1的工頻運行； Y2接 KM2控制 M2的變頻運行， Y3接 KM3控制 M2的工頻運行； Y4接 KM4控制 M3的變頻運行， Y5接 KM5控制 M3的工頻運行。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產(chǎn)生的電壓脈動的“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 控制信號使 6 個開關器件導通、關斷，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： 速度檢測電路 以裝在異步電動機軸上的速度檢測器（ TG、 PLG 等）的信號為速度信號 送入 運算回路，根據(jù)指令和運算可使電動機按指令速度運轉。恰當?shù)谋Ｗo需要反時 限特性，采用熱繼電器或者電子熱保護（使用電子電路）。 接地過電流保護。 超頻（超速）保護。 變頻器的特點 變頻器具有過壓、欠壓、過流、過載、短路、失速等自動保護功能。為了消除殘留偏差，一般采用增加 I動作的 PI控制。換言之，該種控制方式適用于過程本身沒有制動作用的負載。 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 )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的過載保護熱繼電器 FR，F(xiàn)R1 FR2可選用規(guī)格其型號為 TKE02TC，額定電流 5－ 8A， FR3可選用規(guī)格其型號為 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。對變頻器故障的檢測是只是由 PLC 讀取變頻器的故障報警觸點，只是知道變頻器出現(xiàn)故障，但具體什么故變頻器 適用電機容量 （ KW) 輸出額定容量 (KVA) 輸出額定電流 （ A） 過載能力 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% (反時限特性 ) 3相， 380V至 480V 50Hz/60Hz 強制風冷 障并不清楚，需操作人員查詢變頻器報警信息后再閱讀變頻器說明書才知道，這對于一般值班人員來說太難了。 PLC 和變頻器之間的 RS485 協(xié)議 PLC 和變頻器之間進行通訊，通訊規(guī)格必須在變頻器的初始化中設定，如果沒有進行設定或有一個錯誤的設定， 數(shù)據(jù) 將不能進行通訊。通過程序實現(xiàn) PLC對變頻器的各種運行控制和數(shù)據(jù)的采集。對于不同站號的電動機的變頻調速編程方法基本相同?？梢詫崿F(xiàn)無級變速，速度變換平滑，速度控制精確，適應能力好。 恒壓供水系統(tǒng)以 PLC和變頻器為核心進行設計，借助于 PLC強大而靈活的控制功能和內(nèi)置 PID的變頻器優(yōu)良的變頻調速性能，實現(xiàn)了恒壓供水的控制。從課題的選擇到論文的最終完成，李明老師多次詢問研究進程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，至始至終都給予了我細心的指導和不懈的支持，值得一提的是李明老師再耐心指導論文之余，仍不忘拓展我們的文化視野，讓我們感受到了文學的美妙與樂趣。畢竟“經(jīng)師易得，人師難求”，希望借此機會向李明老師表示 最衷心的感謝！ 最后要感謝的是我的父母，他們不僅培養(yǎng)了我對中國傳統(tǒng)文化的濃厚興趣，讓我在漫長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和變頻器技術設計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、動態(tài)響應速度快。 但是也存在一定的不足之處：比如編程工作量較大 ，響應有延時。 操作指令 指令代碼 數(shù)據(jù)內(nèi)容 正轉 HFA H02 反轉 HFA H04 停止 HFA H00 頻率寫入 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 (十六進制 )發(fā)送和接收。 PLC 通過 RS485 通訊控制變頻器可以完成一臺乃至多臺變頻器的啟動、停止、頻率設定。確保參數(shù)的設定生效。 PLC通過自由通訊口方式與變頻器通訊，控制變頻器的運行，讀取變頻器自身的電壓、電流、功率、頻率、累計 運行時間和過壓、過流、過負荷等全部報警信息等參數(shù)，并通過觸摸屏顯示出來，這比通過外部端口控制變頻器的運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 型號 個數(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 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 型號 流量(m3/h) 揚程 (m) 轉速 (r/min) 電機功率 (kw) M1,M2 401