【正文】 .. 16 電氣控制系統(tǒng)原理圖 ....................................... 16 第 4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ............................................ 18 梯形圖的基本繪制規(guī)則 ..................................... 18 控制 系統(tǒng)的 I/O點(diǎn)及地址分配 ................................ 19 PLC 內(nèi)部器件及功能 ........................................ 19 2 PLC 控制 系統(tǒng)程序 .......................................... 20 系統(tǒng)總體調(diào)試 ............................................. 26 參考文獻(xiàn) ........................................................ 27 致謝 附錄 基于 PLC的生活小區(qū)供水設(shè)計(jì) 摘要： 近年來(lái)，隨著城市居民小區(qū)的不斷擴(kuò)建和改造，樓房層數(shù)的不斷加高，我國(guó)居民用水難的問(wèn)題越來(lái)越突出，原來(lái)的自來(lái)水管網(wǎng)的壓力出現(xiàn)了不足，用水困難給生活帶來(lái)了極大的不變。 converter. 3 引言 一：課題的意義及應(yīng)用背景 在我國(guó)，節(jié)電節(jié)水的潛力非常大。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻器的功能也越 來(lái)越強(qiáng)。 ③ 供水專用變頻器 供水專用變頻器是將普通變頻器和 PLC 控制器集成在一起，內(nèi)置供水專用 PID調(diào)節(jié)器，只需加一只壓力傳感器，即可方便地組成供水閉環(huán)控制系統(tǒng)。 （ 1） 通用型變頻器 ， 通常指沒(méi)有矢量控制功能的變頻器，也稱簡(jiǎn)易變頻器。電流型交 — 直 — 交變頻器與電壓型變頻器的差別僅在于中間直流環(huán)節(jié)中的儲(chǔ)能元件用的是電感而不是電容。 變頻調(diào)速的基本原理 (1) 異步電動(dòng)機(jī)的等效變換 異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式： 2212 2 21 1 2 1 232 [ ( ) ( ) ]m p s r UT f s r r s x x?? ? ? ? 6 其中 :P 為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)， S為轉(zhuǎn)差率。其優(yōu)點(diǎn)是： ① 起動(dòng)平衡 ， 起動(dòng)電流可限制在額定電流以內(nèi)，避免了起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊； ② 由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了，從而可延長(zhǎng)泵和閥門(mén)等的使用壽命； ③ 可以消除起動(dòng)和停機(jī)時(shí)的水錘效應(yīng)； 一般地說(shuō)，當(dāng)由一臺(tái)變頻器控制一臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，只需使變頻器的配用電動(dòng)機(jī)容量與實(shí)際 電動(dòng)機(jī)容量相符即可。 第二章 變頻節(jié)能理論及變頻恒壓供水的工作原理 變頻節(jié)能理論 交流電機(jī)轉(zhuǎn)速特性： n=60f(1s)/p，其中 n 為電機(jī)轉(zhuǎn)速， f為交流電頻率， s 為轉(zhuǎn)差率， p 為極 對(duì)數(shù)。在管網(wǎng)用水量減少到單臺(tái)主泵流量的約 1/61/8時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)停止主泵，啟動(dòng)小功率的休眠泵工作，保證系統(tǒng)小流量供水，解決小流量甚至零流量供水時(shí)大量電能的浪費(fèi)問(wèn)題，從運(yùn)行控制上進(jìn)一步節(jié)能。 為了實(shí)現(xiàn)變頻器不跳閘保護(hù)，現(xiàn)實(shí)使用中的許多變頻器加減速時(shí)間的設(shè)置過(guò)長(zhǎng)，它所帶來(lái)的問(wèn)題很容易被設(shè)備外表的正常而掩蓋，但是變頻器達(dá)不到最佳運(yùn)行狀態(tài)。 ⑤ 使用變頻器后，機(jī)泵的轉(zhuǎn)速不再是長(zhǎng)期維持額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，減少了機(jī)械磨損，降低了機(jī)泵故障率，而且主泵定時(shí)輪換控制功能自動(dòng)定時(shí)輪換主泵運(yùn)行，保證各泵磨損均勻且不銹死，延長(zhǎng)了機(jī)泵使用壽命。 10 圖 1 離心水泵的 HQ 曲線 圖 1 給出了離心式水泵的 HQ曲線，可見(jiàn)，在水泵的工作過(guò)程中，在等于原設(shè)計(jì)工況 (點(diǎn) A)時(shí)效率最高，偏離這 個(gè)工況 (點(diǎn)在 B、 C兩點(diǎn)間 )效率就會(huì)降低。 變頻恒壓供水系統(tǒng)的節(jié)能原理 （ 1）系統(tǒng)的原理 圖 3 供水流量變化時(shí)的 HQ 曲線 在圖 3中，水泵額定運(yùn)行時(shí)的工況點(diǎn) D是泵的特性曲線 Nn 與管路阻力曲線R1的交點(diǎn)。 （ 2）系統(tǒng)構(gòu)成與控制方式選擇 針對(duì)給定的條件進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由于各泵容量相等，可只用一個(gè)變頻器，額定功率稍大 于或等于泵的額定功率。 對(duì)于專用變頻器，由壓力傳感器檢測(cè)到的管網(wǎng)壓力直接送入變頻器中的 PID調(diào)節(jié)器輸入口；對(duì)微處理器（包括 PLC）控制的系統(tǒng)，壓力設(shè)定值以及用戶管網(wǎng)壓力檢測(cè)值則送入微處理器中，經(jīng)內(nèi)部 PID 控制程序的計(jì)算，輸給變頻器一個(gè)轉(zhuǎn)速控制信號(hào)，當(dāng)變頻器頻率達(dá)到最大時(shí)，若仍沒(méi)有達(dá)到壓力設(shè)定值，就進(jìn)行變頻/工頻切換，同時(shí)重新給變頻器輸出一個(gè)轉(zhuǎn)速控制信號(hào)。 變頻調(diào)速供水的具體控制方式 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的核心在于使用一臺(tái)或幾臺(tái)變頻器對(duì)供水系統(tǒng)的水泵進(jìn)行變頻控制，使供水水泵盡量工作在最佳效率狀態(tài)。 基于 上述情況， 現(xiàn) 對(duì)某生活小區(qū) 供水 系統(tǒng)進(jìn)行改造，采用西門(mén)子 PLC 作為主控單元 ， 利用 山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司推出的供水 變頻器，根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)可快速調(diào)整 供水 系統(tǒng)的工作壓力，達(dá)到恒壓 供水 的目的。 圖 生活 /消防雙恒壓 供水 系統(tǒng)示意圖 14 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備參數(shù)如下 : 系統(tǒng)控制要求 用戶對(duì)二 臺(tái) 泵生活 /消防雙恒 壓 供水 系統(tǒng)的基本要求是 : ① 生活 供水 時(shí)，系統(tǒng)低恒壓 值 運(yùn)行，消防 供水 時(shí)高恒壓值運(yùn)行 。 JDBP32XF型變頻器除具有變頻器的一般特性外，還具有以下特性 :水壓高、水壓低輸出接口，變頻器運(yùn)行上限、下限頻率 (可以任意設(shè)定 )，可以方便地進(jìn)行雙壓力 控制 ，內(nèi)置智能 PI 控制 ，以上功能非常適用于 供水 控制 要求。 PLC 具有邏輯判斷、計(jì)數(shù)、定時(shí)、步進(jìn)、跳轉(zhuǎn)、移位、記憶、四則運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送等功能，可以實(shí)現(xiàn)順序控制、邏輯控制、位置控制和過(guò)程控制等。 PLC上有 I/O指示燈（ LED），哪個(gè) I/O 元件有故障，一目了然。接觸器 KM KM4 分別 控制 M M2的變頻運(yùn)行 。自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)在 PLC程序 控制 下運(yùn)行。 （ 4）線圈的連接 使用一個(gè)條件驅(qū)動(dòng)多個(gè)線圈時(shí)，不能串聯(lián)，只能并聯(lián)。 PLC 控制系統(tǒng)程序 PLC 控制系統(tǒng)程序如下所示： 器件地址 功能 VB400 變頻工作泵的泵號(hào) VB401 工頻運(yùn)行泵的臺(tái)數(shù) VD410 倒泵時(shí)間存儲(chǔ)器 T33 工 /變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制 T34 工 /變頻轉(zhuǎn)換邏 輯控制 T37 工頻泵增泵判斷時(shí)間控制 T38 工頻泵減泵判斷時(shí)間控制 T39 工 /變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制 故障結(jié)束脈沖信號(hào) 泵變頻啟動(dòng)脈沖 —— 倒泵變頻啟動(dòng)脈沖 復(fù)位當(dāng)前變頻泵運(yùn)行脈沖 當(dāng)前泵工頻運(yùn)行啟動(dòng)脈沖 新泵變頻啟動(dòng)脈沖 泵工 /變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制 泵工 /變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制 泵工 /變頻轉(zhuǎn)換邏輯控制 故障信號(hào)匯總 水位下限故障邏輯 水位下限故障消鈴邏輯 變頻器故障消鈴邏輯 火災(zāi)消鈴邏輯 21 22 23 24 25 26 系統(tǒng)總體調(diào)試 在計(jì)算機(jī)中用編程軟件 STEP7Micro/WIN32 編寫(xiě)程序，待檢查程序無(wú)誤后，檢查線路，無(wú)誤之后就可以開(kāi)始系統(tǒng)總體調(diào)試了，內(nèi)容包括： ⑴ 手動(dòng)方式下，能否正常啟動(dòng)和停止各臺(tái)泵； ⑵ 系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，是否滿足先開(kāi)先停的原則 接入和退出 ； ⑶ 給外部故障信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)能否停止運(yùn)行； ⑷ 模擬其中一臺(tái)水泵發(fā)生故障，系統(tǒng)能否繼續(xù)運(yùn)行，故障處理是否正確； ⑸ 給 PLC輸入變頻器故障信號(hào)，檢查 PLC能否自動(dòng)轉(zhuǎn)入全自動(dòng)工頻運(yùn)行方式。在吳老師的辛勤的付出和幫助之下，我才克服了在寫(xiě)論文的過(guò)程中遇到的種種困難，我的畢業(yè)論文才能順利的完成，真的很感激。水位上、下限信號(hào)分別為 、 。 (3) PLC 接線圖 圖 所示為 PLC及擴(kuò)展模塊外圍接線圖。QS QS2 和 QS3 分別為變頻器和二臺(tái)泵電機(jī)主電路的隔離開(kāi)關(guān) 。 本設(shè)計(jì)選用 S7200 型 PLC， 系統(tǒng)共有開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn) 8個(gè)，開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn) 10個(gè) ,選用西門(mén)子主機(jī) CPU222(8入 6繼電器輸出 )1臺(tái)，加上擴(kuò)展模塊 EM222(8 繼電器輸出 )1臺(tái) ， 即可 滿足用戶 供水控制 要求 。 PLC 采用與繼電器電路相似的梯形圖編程，比較直觀，易懂易編，深受電氣技術(shù)人員和電工的歡迎，容易推廣應(yīng)用。 P