【正文】 ， FR1 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。當(dāng)用戶按下 SBn（ n=1，3， 5） 三臺電機(jī)分別處于工頻運(yùn)行，當(dāng)用戶按下 SBn（ n=2， 4， 6） 三臺電機(jī)分別處于變頻運(yùn)行。我能順利完成學(xué)業(yè)及論文的撰寫，與李永忠老師的關(guān)心、支持和幫助是分不開的。 基于 PLC 的變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計 30 致 謝 本論文是在導(dǎo)師李永忠老師的悉心指導(dǎo)下完成的。 手動模式順序功能圖 當(dāng)按下 SB9 按鈕，系統(tǒng)進(jìn)入手動運(yùn)行模式。傳感器由敏感芯體和信號調(diào)理電路組成，當(dāng)壓力作用于傳感器時，敏感芯體內(nèi)硅片上的惠斯登電橋的輸出電壓發(fā)生變化，信號調(diào)理電路將輸出的電壓信號作放大處理，同時進(jìn)行溫度補(bǔ)償、非線性補(bǔ)償，使傳感器的電性能滿足技術(shù)指標(biāo)的要求。 對于 PD控制，發(fā)生偏差時，很快產(chǎn)生比單獨 D動作還要大的操作量，以此來抑制偏差的增加。 6）冷卻風(fēng)機(jī)異常。對于需要更精密速度或快速響應(yīng)的場合，運(yùn)算還應(yīng)包含由變頻器主電路和傳動系統(tǒng)檢測出來的信號和保護(hù)電路信號，即防止因變頻器主電路的過電壓、過電流引起的損失外，還應(yīng)保護(hù)異步電動機(jī)及傳動系統(tǒng)等 圖 變頻器的構(gòu)成 給異步電動機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，稱為主電路。 PLC 的特點 基于 PLC 的變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計 14 現(xiàn)代可編程控制器不僅能實現(xiàn)對開關(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)動控制、模擬量 PID 控制、通信網(wǎng)絡(luò)等功能。由于在變頻運(yùn)行狀態(tài)下，水泵機(jī)組中電機(jī)的 運(yùn)行頻率由變頻器的輸出頻率決定，這個下限頻率也就成為變頻器頻率調(diào)節(jié)的下限頻率。 減泵工作過程：假定減泵順序依次為 1泵。 基于 PLC 的變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計 10 (3)控制系統(tǒng) 供水控制系統(tǒng)一般安裝在供水控制柜中，包括供水控制器 (PLC系統(tǒng) )、變頻器和電控設(shè)備三個部分。 課題研究的對象 基于 PLC 的變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計 8 圖 供水流程簡圖 此次設(shè)計研究的對象是一棟樓房的供水系統(tǒng)。該變頻器將壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)與循環(huán)邏輯控制功能集成在變頻 器內(nèi)部實現(xiàn)，但其輸出接口限制了帶負(fù)載容量，同時操作不方便且不具有數(shù)據(jù)通信功能，因此只適用于小容量，控制要求不高的供水場所。而變頻調(diào)速式中的調(diào)速裝置占地面積僅為幾平米。本論文設(shè)計與實現(xiàn)通過 MCGS 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪h(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)巡回監(jiān)控系統(tǒng)。造成不必要的能量浪費。 設(shè)計任務(wù)及要求 本系統(tǒng)以一個 供水系統(tǒng) 作為被控對象。 變頻恒壓供水控制方式的選擇 目前國內(nèi)變頻恒壓供水設(shè)備電控柜的控制方式有： 1．邏輯電子電路控制方式 2．單片微機(jī)電路控制方式 3．帶 PID回路調(diào)節(jié)器或可編程序控制器 (PLC)的控制方式 4．新型變頻調(diào)速供水設(shè)備 考慮以上四種方案后，此次設(shè)計采用第四種方案。根據(jù)壓力設(shè)定值 (根據(jù)管網(wǎng)壓力要求設(shè)定 )與壓力實際值 (來自于壓力傳感器 )的偏差進(jìn)行 PID調(diào)節(jié)，并輸出頻率給定信號給變頻器。那么何時進(jìn)行切換，刁能使系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的供水壓力，同時使機(jī)組不過于頻繁的切換。使用中，由于電流超過允許值產(chǎn)生的熱量使串接于主電路中的熔體熔化而切斷電路，防止電氣設(shè)備短路和嚴(yán)重過載。 基于 PLC 的變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計 15 PLC 的選型 水泵 M M2， M3可變頻運(yùn)行，也可工頻運(yùn)行，需 PLC的 6個輸出點，變頻器的運(yùn)行與關(guān)斷由 PLC的 1個輸出點，控制變頻器使電機(jī)正轉(zhuǎn)需 1個輸出信號控制，報警器的控制需要 1個輸出點，輸出點數(shù)量一共 9個。 控制電路主要包括： ①運(yùn)算電路 將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進(jìn)行比較運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓、功率。 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(hù)功能。 利用 I動作消除偏差作用和用 D動作抑制振蕩作用，在結(jié)合 P動作就構(gòu)成了 PID控制，本系統(tǒng)就是采用了這種方式 。 接觸器的選擇：對于接觸器 KM 選擇的是規(guī)格 SCE03C,功率 3Kw 按鈕 SB 的選擇： PLC 各輸入點 的回路的額定電壓直流 24V，各輸入點的回路的額定電流均小于 40mA，按鈕均只需具有 1 對常開觸點，按鈕均 選用 LAY3— 11 型，其主要技術(shù)參數(shù)為： UN=24VDC， IN=， 含 1 對常開和 1 對常閉觸點?？梢远嗯_電機(jī)于不同的頻 率工作，但一臺電機(jī)只能以一種頻率下工作。 在此，向支持與幫助我的同學(xué)和在三年中教導(dǎo)我的老師表示最衷心的感謝。因此，有待于進(jìn)一步研究改善變頻恒壓供水系統(tǒng)的性能，使其能被更好的應(yīng)用于生活、生產(chǎn)實踐中。在同是控制 M1電動機(jī)的兩個接觸器 KM KM0 線圈中分別串入了對方的常閉觸頭形成電氣互鎖。改傳感器采用硅壓 阻效應(yīng)原理實現(xiàn)壓力測量的力－電轉(zhuǎn)換。對有積分元件的負(fù)載系統(tǒng)可以單獨使用 P動作控制。 5）接地過電流保護(hù)。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。因此，在現(xiàn)今的稍微復(fù)雜一些的控制系統(tǒng)中， PLC通常與工業(yè)控制計算機(jī)配合使用，實現(xiàn)完整的控制功能。這個頻率遠(yuǎn)大于 0Hz,具體數(shù)值與水泵特性及系統(tǒng)所使用的場所有關(guān)，一般在 20Hz左右。如果還沒到達(dá)設(shè)定值，則繼續(xù)按照以上步驟將 2泵切換到工頻運(yùn)行，控制 3泵投入變頻運(yùn)行。該信號為開關(guān)量信號。 (7)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，對每臺水泵進(jìn)行軟啟動，啟動電流可從零到電機(jī)額定電流，減少了啟動電流對電網(wǎng)的沖擊同時減少了啟動慣性對設(shè)備的大慣量的轉(zhuǎn)速沖擊，延長了設(shè)備的使用壽命。原深圳華為 (現(xiàn)己更名為艾默生 )電氣公司和成都希望集團(tuán)〔森蘭牌變頻器 )也推出了恒壓供水專用變頻器 ()，無需外接 PLC和 PID調(diào)節(jié)器，可完成最多四臺水泵的循壞切換、定時起動、停止和定時循環(huán) (月麥丹佛斯公司的 VLT系列變頻器可實現(xiàn)七臺水泵機(jī)組的切換 )。同時由于氣壓罐體積大，占地面積一般為幾十平米 。具體講述了系統(tǒng)的總體設(shè)計與軟件的實現(xiàn)，并對系統(tǒng)采取的可靠性措施進(jìn)行了 說明。因此，研究提水系 統(tǒng)的能量模型，找出能夠節(jié)能的控制策略方法，這里大有潛力可挖，是減少能耗，保障供水的一個很有意義的工作。主要設(shè)計內(nèi)容為：了解 供水系統(tǒng) 的運(yùn)行工藝情況，設(shè)計 恒壓供水 控制系統(tǒng)的硬件電路；研究 恒壓變頻供水 的控制方法 。如圖 所示。變頻器根據(jù)頻率給定信號及預(yù)先設(shè)定好的加速時間控制水泵的轉(zhuǎn)速以保證水壓保持在壓力設(shè)定值的上、下限范圍之內(nèi)，實現(xiàn)恒壓控制。 盡管通用變頻器的頻率都可以在 0400Hz范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，但當(dāng)它用在供水系統(tǒng)中，其頻率調(diào)節(jié)的范圍是有限的，不可能無限地增大和減小。 基于 PLC 的變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計 13 第 3 章 器件的選型及介紹 可編程控制器 簡介 PLC 可編程控制器是 60 年代末在繼電器系統(tǒng)上發(fā)展起來的，當(dāng)時稱作可編程邏輯控制器 (Programmable Logic Controller)，簡稱 PLC?？刂破饎雍屯Ｖ剐枰?2個輸入點，變頻器極限頻率的檢測信號占用 PLC2個輸入點，系統(tǒng)自動 /手動起動需 1輸入點，手動控制電機(jī)的工頻 /變頻運(yùn)行需 6個輸 入點，控制系統(tǒng)停止運(yùn)行需 1個輸入點，檢測電機(jī)是否過載需 3個輸入點，共需 15個輸入點。 ② 電壓 /電流檢測電路 與主電路電位隔離，檢測電壓、電流等。能實現(xiàn)電機(jī)軟起動，減小電氣和機(jī)械沖擊噪音，延長設(shè)備使用壽命。采用 PID控制較其它組合控制效果要好，基本上能獲得無偏差、精度高和系統(tǒng)穩(wěn)定的控制過程。 基于 PLC 的變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計 22 表 元件表總圖 表 水泵的參數(shù) 表 變頻器的參數(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(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 型號 流量(m3/h) 揚(yáng)程 (m) 轉(zhuǎn)速 (r/m