【文章內(nèi)容簡介】 要目標是保持管網(wǎng)水壓的恒定，水泵電機的轉(zhuǎn)速要跟隨用水量的變化而變化的，那么這就是要用變頻器為水泵電機供電。在此這里有兩種配置方案，一種是為每一臺水泵電機配一臺相應的變頻器，從解決問題方案這個比較簡單和方便，電機與變頻器間不須切換，但是從經(jīng)費的角度來看的話這樣比較昂貴。另一種方案則是數(shù)臺電機配一臺變頻 器，變頻器與電機間可以切換的，供水運行時，一臺水泵變頻運行，一臺 水泵工頻運行，以滿足不同的水量需求。 壓力傳感器用于檢測管網(wǎng)中的水壓，常裝設在泵站的出水口。當用水量大時，水壓降低 。用水量小時，水壓升高。 壓力 傳感器將水壓的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡?信號 的變化送給調(diào)節(jié)器。 壓力變送器 的輸出信號一般是模擬信號， 420mA 變化的電流信號或010V間變化的電壓信號。 167。 工藝過程分析 167。 系統(tǒng)工作過程 首先開機，壓力繼電器自動輸出信號，如果壓力比較低，不能滿足泵運行的要求，則整個系統(tǒng)不能工作。當壓力滿足 要求時，開始選擇操作方式，一般先選用自動操作，當自動操作方式無故障時，變頻器開始工作，電機開始驅(qū)動水泵供水，在壓力不能滿足要求時，根據(jù)壓力來改變電機的轉(zhuǎn)速或投入﹑切斷電機。當自動操作有故障不能運行時，采用手動操作供水。 第 頁 167。 系統(tǒng)工作原理 系統(tǒng)中由壓力傳感器將水壓的變化轉(zhuǎn)換為電信號 通過電壓調(diào)節(jié)器 送給變頻器，變頻器則根據(jù)傳感器的采樣值與變頻器的設定值進行比較，通過內(nèi)置的 PID功能進行數(shù)據(jù)處理，將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果以頻率的形式輸出（ 0～ 50HZ 之間變化）。壓力傳感器常裝設在泵站的出口?，F(xiàn)代的變頻器一般都具有 PID調(diào)節(jié)功能。 壓力傳感器與整個變頻供水系統(tǒng)的具體接法的具體接法見圖 31： RSTUVWV FM控制電路P I D調(diào)節(jié) + 5 V V R F G N D V P FXTXFXDGX泵壓 力 傳 感 器壓 力調(diào) 節(jié)器給 定 圖 31 第 頁 由圖可知：變頻器有兩個控制信號： （ 1） 目標信號 XT 即給定端 VRF上得到的信號，該信號是一個與壓力的控制目標相對應的值。目標信號可以直接由鍵盤給定，而不必通過外電路來給定。 （ 2） 反饋信號 XF 是壓力 傳感器 BP 反饋回來的信號，該信號是一個反應實際壓力的信號。 XT 和 XF 兩者是相減的，其合成信號 XD＝ XT－ XF,經(jīng)過 PID調(diào)節(jié)處理后得到頻率給定信號，決定變頻器的輸出頻率 fx。 當用水流量減少時，供水能力＞用水流量，則供水壓力上升， XF↑→合成信號（ XT－ XF）↓→變頻器輸出頻率 fx↓→電動機轉(zhuǎn)速 nx↓→供水能力↓→直至壓力大小回復到目標值﹑供水能力于用水流量重又平衡時為止；反之亦然。 167。 工藝過程 在本設計系統(tǒng)運行的過程中會發(fā)生以下情況： ①由一臺大電機供水時，用水量大到水泵全速運行也不能保證管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定時， PLC根據(jù)變頻器的頻率上限信號自動將原工作在變頻狀態(tài)下的泵投入工頻運行狀態(tài)。同 時，將下一臺水泵用變頻器起動投入變頻運行以加大管網(wǎng)的供水量來保證恒壓供水的目的。 ②由一臺大電機工頻運行另一臺大電機變頻運行同時供水時，當供水量大于用水量， PLC根據(jù)變頻器的頻率下限信號自動將變頻運行水泵切除，同時使另一臺水泵進入變頻運行供水。 ③當只有一臺大電機變頻運行時，供水量仍大于用水量時， PLC根據(jù)變頻器的頻率設定最小值到達輸出信號，將大電機退出運行，同時起動小電機進入工頻運行。此時若供水量大于用水量時，多余的水通過溢流閥返回水源處；若供水量不足時，啟動另一臺小電機進入工頻運行供水。 ④當由兩臺小電 機供水時，若供水量大于用水量時，多余的水通過溢流閥返回水源處；若供水量不能滿足要求時，切斷小電機，同時起動大電機驅(qū)動的水泵運行。 第 頁 之后，重復上述操作。若電機發(fā)生故障 ,立即投入備用電機。 以 1M﹑ 2M運行 3M備用為例，流程圖見 32： 起 動1 M 變 頻 運 行變 頻 器 下 限頻 率 到 達 ？變 頻 器 頻 率 最小 值 到 達 ？1 M 工 頻 運 行2 M 變 頻 運 行變 頻 器 上 限頻 率 到 達 ？4 M 工 頻 運 行繼 電 器 上 限壓 力 到 達 ?溢 流 閥 返 回繼 電 器 下 限壓 力 到 達 ?4 M 工 頻 運 行5 M 工 頻 運 行繼 電 器 下 限壓 力 到 達 ?繼 電 器 上 限壓 力 到 達 ?YNYNYNYNYNYNNY 圖 32 第 頁 167。 主電路的設計 167。 主電機的控制分析 根據(jù)現(xiàn)場實際情況，一天之中用水量會有若干個高峰，變頻器會根據(jù)出水口的壓力調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速與投切。 在本設計中采用三臺功率為 33KW 的主電機 在用水高峰期驅(qū)動水泵提供用水 ,且在工作過程中要求兩臺運行一臺備用。在實際控制中，避免備用電機長期不用而銹蝕，所以要定期更換備用電機。對主電機進行分組控制：第一組： 1M﹑ 2M運行 3M備用 第二組： 2M﹑ 3M運行 1M備用 第三組： 1M﹑ 3M運行 2M備用 本設計中是通過工作備用組合選擇開關 K1﹑ K2 來選擇工作機組和備用機組。 根據(jù)設計任務的要求，在供水過程中要求根據(jù)用水量的多少自動調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速來改變供水量 的大小，使供水量和用水量始終保持平衡，所以在驅(qū)動電機前必須加一個能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動電機無級調(diào)速的設備。又由于三臺主驅(qū)動電機需工作在工頻恒速方式下，所以主驅(qū)動電機必須有兩路通電，一路通過開關﹑保護設備﹑控制設備和調(diào)速設備接至電源，另一路通過開關﹑保護設備﹑控制設備接至電源處。 167。 輔助電機的控制分析 為了達到經(jīng)濟運行的目的，在用水低谷時采用兩臺 的輔助電機驅(qū)動水泵供水，他們始終工作在工頻恒速狀態(tài)下，所以它們只通過斷路器﹑控制設備及保護設備接到電源處。 167。 系統(tǒng)主電路圖 由上述分析可畫主 電路圖：如圖 3－ 3 第 頁 1M2M3M4M5ML1L2L3QFKMRSTUVW1KM21FR2FR2KM23KM23FR1QF1KM12QF2KM13QF3KM14QF4KM5QF5KM4FR5FR 圖 3－ 3 第 頁 167。 控制柜的設計 167。 控制方式分析 根據(jù)設計任務的要求，為了滿足 PLC或中間繼電器故障時仍然可以為用戶提供水，在設計中需要選擇兩種控制方式相結(jié)合的方法，及手動和自動方式相結(jié)合的方法。通過萬能轉(zhuǎn)換開關來選擇控制方式。在自動控制方式時， PLC啟動后，根據(jù)程序設定來自動控制供水的壓力，對壓力進行適時地調(diào)整。當 PLC發(fā)生故障時就通過采用手動的控制 方式，在按手動按鈕發(fā)出控制命令給控制回路來實現(xiàn)用戶的需水量。控制回路接法見圖 3－ 4 自 動手 動S B 0S B 1K A 1K A 2K M 2K M 1 K M 2K M 1K M 2 圖 3－ 4 167。 ： 自動方式下，通過中間繼電器常開觸點 KA1﹑ KA2分別控制電機工作運行狀態(tài)，為保護水泵和變頻器，每臺電機驅(qū)動的水泵 KM1﹑ KM2 之間進行了電氣互鎖。手動方式下，通過按鈕 SB1來控制電動機工作運行狀態(tài)，并設置了電機運行的自鎖。 第 頁 167。 35： 1324 F USB0FR1FR21324FR31324FR41324FR51324手動自動1SB12SB11KA11KA21SB21KM22KA22KA1L1L2L3L4L5L62SB22KM23KA23KA13SB23KM24KA4SB24KM5KA5SB25KM3SB14SB15SB11KM11KM22KM12KM23KM13KM24KM5KM1KM21KM12KM22KM13KM13KM2L7L81324KASB2KML0SB1KM 圖 3－ 5 第 頁 第四章 PLC 控制的設計 167。 PLC 的基本組成 167。 PLC的硬件組成 一﹑中央處理單元 (CPU) CPU是 PLC的核心 ,PLC中所配置的 CPU隨機型不同而不同。 二﹑存儲器 存儲器主要有兩種：一種是可讀 /寫操作的隨機存儲器 RAM，另一種是只讀存儲器 ROM、 PROM、 EPROM和 EEPROM。在 PLC中，存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。 三﹑輸入 /輸出單元 輸入 /輸出單元通常也稱 I/O單元或 I/O模塊