【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 要目標(biāo)是保持管網(wǎng)水壓的恒定，水泵電機(jī)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(jī)供電。在此這里有兩種配置方案，一種是為每一臺(tái)水泵電機(jī)配一臺(tái)相應(yīng)的變頻器，從解決問(wèn)題方案這個(gè)比較簡(jiǎn)單和方便，電機(jī)與變頻器間不須切換，但是從經(jīng)費(fèi)的角度來(lái)看的話(huà)這樣比較昂貴。另一種方案則是數(shù)臺(tái)電機(jī)配一臺(tái)變頻 器，變頻器與電機(jī)間可以切換的，供水運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)水泵變頻運(yùn)行，一臺(tái) 水泵工頻運(yùn)行，以滿(mǎn)足不同的水量需求。 壓力傳感器用于檢測(cè)管網(wǎng)中的水壓，常裝設(shè)在泵站的出水口。當(dāng)用水量大時(shí)，水壓降低 。用水量小時(shí)，水壓升高。 壓力 傳感器將水壓的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡?信號(hào) 的變化送給調(diào)節(jié)器。 壓力變送器 的輸出信號(hào)一般是模擬信號(hào)， 420mA 變化的電流信號(hào)或010V間變化的電壓信號(hào)。 167。 工藝過(guò)程分析 167。 系統(tǒng)工作過(guò)程 首先開(kāi)機(jī)，壓力繼電器自動(dòng)輸出信號(hào)，如果壓力比較低，不能滿(mǎn)足泵運(yùn)行的要求，則整個(gè)系統(tǒng)不能工作。當(dāng)壓力滿(mǎn)足 要求時(shí)，開(kāi)始選擇操作方式，一般先選用自動(dòng)操作，當(dāng)自動(dòng)操作方式無(wú)故障時(shí)，變頻器開(kāi)始工作，電機(jī)開(kāi)始驅(qū)動(dòng)水泵供水，在壓力不能滿(mǎn)足要求時(shí)，根據(jù)壓力來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速或投入﹑切斷電機(jī)。當(dāng)自動(dòng)操作有故障不能運(yùn)行時(shí)，采用手動(dòng)操作供水。 第 頁(yè) 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(hào) 通過(guò)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(shè)定值進(jìn)行比較，通過(guò)內(nèi)置的 PID功能進(jìn)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(shè)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(gè)變頻供水系統(tǒng)的具體接法的具體接法見(jiàn)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(yè) 由圖可知：變頻器有兩個(gè)控制信號(hào)： （ 1） 目標(biāo)信號(hào) XT 即給定端 VRF上得到的信號(hào)，該信號(hào)是一個(gè)與壓力的控制目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的值。目標(biāo)信號(hào)可以直接由鍵盤(pán)給定，而不必通過(guò)外電路來(lái)給定。 （ 2） 反饋信號(hào) XF 是壓力 傳感器 BP 反饋回來(lái)的信號(hào)，該信號(hào)是一個(gè)反應(yīng)實(shí)際壓力的信號(hào)。 XT 和 XF 兩者是相減的，其合成信號(hào) XD＝ XT－ XF,經(jīng)過(guò) PID調(diào)節(jié)處理后得到頻率給定信號(hào)，決定變頻器的輸出頻率 fx。 當(dāng)用水流量減少時(shí)，供水能力＞用水流量，則供水壓力上升， XF↑→合成信號(hào)（ XT－ XF）↓→變頻器輸出頻率 fx↓→電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 nx↓→供水能力↓→直至壓力大小回復(fù)到目標(biāo)值﹑供水能力于用水流量重又平衡時(shí)為止；反之亦然。 167。 工藝過(guò)程 在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)發(fā)生以下情況： ①由一臺(tái)大電機(jī)供水時(shí)，用水量大到水泵全速運(yùn)行也不能保證管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定時(shí)， PLC根據(jù)變頻器的頻率上限信號(hào)自動(dòng)將原工作在變頻狀態(tài)下的泵投入工頻運(yùn)行狀態(tài)。同 時(shí)，將下一臺(tái)水泵用變頻器起動(dòng)投入變頻運(yùn)行以加大管網(wǎng)的供水量來(lái)保證恒壓供水的目的。 ②由一臺(tái)大電機(jī)工頻運(yùn)行另一臺(tái)大電機(jī)變頻運(yùn)行同時(shí)供水時(shí)，當(dāng)供水量大于用水量， PLC根據(jù)變頻器的頻率下限信號(hào)自動(dòng)將變頻運(yùn)行水泵切除，同時(shí)使另一臺(tái)水泵進(jìn)入變頻運(yùn)行供水。 ③當(dāng)只有一臺(tái)大電機(jī)變頻運(yùn)行時(shí)，供水量仍大于用水量時(shí)， PLC根據(jù)變頻器的頻率設(shè)定最小值到達(dá)輸出信號(hào)，將大電機(jī)退出運(yùn)行，同時(shí)起動(dòng)小電機(jī)進(jìn)入工頻運(yùn)行。此時(shí)若供水量大于用水量時(shí)，多余的水通過(guò)溢流閥返回水源處；若供水量不足時(shí)，啟動(dòng)另一臺(tái)小電機(jī)進(jìn)入工頻運(yùn)行供水。 ④當(dāng)由兩臺(tái)小電 機(jī)供水時(shí)，若供水量大于用水量時(shí)，多余的水通過(guò)溢流閥返回水源處；若供水量不能滿(mǎn)足要求時(shí)，切斷小電機(jī)，同時(shí)起動(dòng)大電機(jī)驅(qū)動(dòng)的水泵運(yùn)行。 第 頁(yè) 之后，重復(fù)上述操作。若電機(jī)發(fā)生故障 ,立即投入備用電機(jī)。 以 1M﹑ 2M運(yùn)行 3M備用為例，流程圖見(jiàn) 32： 起 動(dòng)1 M 變 頻 運(yùn) 行變 頻 器 下 限頻 率 到 達(dá) ？變 頻 器 頻 率 最小 值 到 達(dá) ？1 M 工 頻 運(yùn) 行2 M 變 頻 運(yùn) 行變 頻 器 上 限頻 率 到 達(dá) ？4 M 工 頻 運(yùn) 行繼 電 器 上 限壓 力 到 達(dá) ?溢 流 閥 返 回繼 電 器 下 限壓 力 到 達(dá) ?4 M 工 頻 運(yùn) 行5 M 工 頻 運(yùn) 行繼 電 器 下 限壓 力 到 達(dá) ?繼 電 器 上 限壓 力 到 達(dá) ?YNYNYNYNYNYNNY 圖 32 第 頁(yè) 167。 主電路的設(shè)計(jì) 167。 主電機(jī)的控制分析 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，一天之中用水量會(huì)有若干個(gè)高峰，變頻器會(huì)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(shè)計(jì)中采用三臺(tái)功率為 33KW 的主電機(jī) 在用水高峰期驅(qū)動(dòng)水泵提供用水 ,且在工作過(guò)程中要求兩臺(tái)運(yùn)行一臺(tái)備用。在實(shí)際控制中，避免備用電機(jī)長(zhǎng)期不用而銹蝕，所以要定期更換備用電機(jī)。對(duì)主電機(jī)進(jìn)行分組控制：第一組： 1M﹑ 2M運(yùn)行 3M備用 第二組： 2M﹑ 3M運(yùn)行 1M備用 第三組： 1M﹑ 3M運(yùn)行 2M備用 本設(shè)計(jì)中是通過(guò)工作備用組合選擇開(kāi)關(guān) K1﹑ K2 來(lái)選擇工作機(jī)組和備用機(jī)組。 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，在供水過(guò)程中要求根據(jù)用水量的多少自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)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(dòng)電機(jī)前必須加一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速的設(shè)備。又由于三臺(tái)主驅(qū)動(dòng)電機(jī)需工作在工頻恒速方式下，所以主驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須有兩路通電，一路通過(guò)開(kāi)關(guān)﹑保護(hù)設(shè)備﹑控制設(shè)備和調(diào)速設(shè)備接至電源，另一路通過(guò)開(kāi)關(guān)﹑保護(hù)設(shè)備﹑控制設(shè)備接至電源處。 167。 輔助電機(jī)的控制分析 為了達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的，在用水低谷時(shí)采用兩臺(tái) 的輔助電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(guò)斷路器﹑控制設(shè)備及保護(hù)設(shè)備接到電源處。 167。 系統(tǒng)主電路圖 由上述分析可畫(huà)主 電路圖：如圖 3－ 3 第 頁(yè) 1M2M3M4M5ML1L2L3QFKMRSTUVW1KM21FR2FR2KM23KM23FR1QF1KM12QF2KM13QF3KM14QF4KM5QF5KM4FR5FR 圖 3－ 3 第 頁(yè) 167。 控制柜的設(shè)計(jì) 167。 控制方式分析 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，為了滿(mǎn)足 PLC或中間繼電器故障時(shí)仍然可以為用戶(hù)提供水，在設(shè)計(jì)中需要選擇兩種控制方式相結(jié)合的方法，及手動(dòng)和自動(dòng)方式相結(jié)合的方法。通過(guò)萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)來(lái)選擇控制方式。在自動(dòng)控制方式時(shí)， PLC啟動(dòng)后，根據(jù)程序設(shè)定來(lái)自動(dòng)控制供水的壓力，對(duì)壓力進(jìn)行適時(shí)地調(diào)整。當(dāng) PLC發(fā)生故障時(shí)就通過(guò)采用手動(dòng)的控制 方式，在按手動(dòng)按鈕發(fā)出控制命令給控制回路來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶(hù)的需水量。控制回路接法見(jiàn)圖 3－ 4 自 動(dòng)手 動(dòng)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(dòng)方式下，通過(guò)中間繼電器常開(kāi)觸點(diǎn) KA1﹑ KA2分別控制電機(jī)工作運(yùn)行狀態(tài)，為保護(hù)水泵和變頻器，每臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的水泵 KM1﹑ KM2 之間進(jìn)行了電氣互鎖。手動(dòng)方式下，通過(guò)按鈕 SB1來(lái)控制電動(dòng)機(jī)工作運(yùn)行狀態(tài)，并設(shè)置了電機(jī)運(yùn)行的自鎖。 第 頁(yè) 167。 35： 1324 F USB0FR1FR21324FR31324FR41324FR51324手動(dòng)自動(dòng)1SB12SB11KA11KA21SB21KM22KA22KA1L1L2L3L4L5L62SB22KM23KA23KA13SB23KM24KA4SB24KM5KA5SB25KM3SB14SB15SB11KM11KM22KM12KM23KM13KM24KM5KM1KM21KM12KM22KM13KM13KM2L7L81324KASB2KML0SB1KM 圖 3－ 5 第 頁(yè) 第四章 PLC 控制的設(shè)計(jì) 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(jī)型不同而不同。 二﹑存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器主要有兩種：一種是可讀 /寫(xiě)操作的隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM，另一種是只讀存儲(chǔ)器 ROM、 PROM、 EPROM和 EEPROM。在 PLC中，存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶(hù)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(chēng) I/O單元或 I/O模塊