【文章內(nèi)容簡介】 熱繼電器 FR3 二套反沖啟動 一套停止 報警解除按鈕 二套停止 （ 2） 在這個控制系統(tǒng) 中，主要輸出控制的設(shè)備有電磁閥、接觸器、報警和指示燈，共有 18 個輸出點，其具體分配，如表 42 所示。 基于 PLC 的凈水控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文 10 表 42 數(shù)字輸出量地址分配 輸出地址 輸出設(shè)備 輸出地址 輸出設(shè)備 電磁閥 YV1 電磁閥 YV10 電磁閥 YV2 電磁閥 YV11 電磁閥 YV3 電磁閥 YV12 電磁閥 YV4 接觸器 KM1 電磁閥 YV5 接觸器 KM2 電磁閥 YV6 報警指示燈 HL1 電磁閥 YV7 報警指示燈 HL2 電磁閥 YV8 報警指示燈 HL3 電磁閥 YV9 聲音報警 （ 3） 由于需要采集流量計和壓力表所反饋的數(shù)據(jù)，因此擴展了三個模擬量輸入輸出模塊，具體 I/O 分配，如下表 43所示。 每個模擬量擴展模塊，按擴展模塊的先后順序進行排序，其中，模擬量根據(jù)輸入、輸出不同分別排序。模擬量的數(shù)據(jù)格式為一個字長，所以地址必須從偶數(shù)字節(jié)開始。例如： AIW0， AIW2， AIW4?? 、 AQW0， AQW2?? 。每個模擬量擴展模塊至少占兩個通道，即使第一個模塊只有一個輸出 AQW0,第二個模塊模擬量輸出地址也應(yīng)從 AQW4 開始尋址，以此類推。 表 43模擬量輸入地址分配 輸入地址 輸入設(shè)備 輸入地址 輸入設(shè)備 AIW0 壓力表 PIT1 AIW12 流量計 FIT2 AIW2 壓力表 PIT2 AIW16 流量計 FIT3 AIW4 壓力表 PIT3 AIW18 流量計 FIT4 AIW8 壓力表 PIT4 AIW20 流量計 FIT5 AIW10 流量計 FIT1 （ 4）在此控制系統(tǒng)中需要將采集回來的模擬量進行數(shù)據(jù)處理，然后，通過模擬輸出口對變頻器進行控制，進行控制其他設(shè)備的運行，如下表 44 所示。 表 44模擬量輸出地址分配 輸出地址 輸出設(shè)備 AQW0 變頻器 基于 PLC 的凈水控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文 11 變頻器的選擇 變頻器（ Variablefrequency Drive， VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變 電機 工作電源 頻率 方式來控制交流電動機的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部 IGBT 的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進而達到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護功能，如過流、過壓、過載保護等等。 由于進水加壓泵采用變頻調(diào)速， 本系統(tǒng)選用的變頻器是西門子 MM430 系列的6SE64302UD330DA0 西門子 MM420 變頻器，具有多 個繼電器輸出，具有多個模擬量輸出（ 0~20 mA）， 2 個模擬輸入： AIN1： 0~10 V， 0~20 mA 和 – 10 至 +10 V； AIN2：0~10 V， 0~20 mA， 6 個帶隔離的數(shù)字輸入，并可切換為 NPN/PNP 接線。它是一種風(fēng)機水泵負載專用變頻器，能適用于各種變速驅(qū)動系統(tǒng)，尤其是適用于工業(yè)部門的水泵和風(fēng)機。 該變頻器，具有能源利用率高的特點，優(yōu)化了部分結(jié)構(gòu)與功能，便于工作人員進行操作，實現(xiàn)其控制功能。在此控制系統(tǒng)中，需要對變頻器進行通信控制，因此需先對變頻器的參數(shù)進行設(shè)置，主要對以下幾個參數(shù) 進行調(diào)整，如表 45 所示。 表 45 變頻器參數(shù)設(shè)置表 參數(shù)號 參數(shù)值 說明 P0005 21 顯示實際頻率 P0700 2 由端子排輸入 P1000 2 模擬輸入 P1300 2 可用于可變轉(zhuǎn)矩負載 P2020 6 9600baud P2020 1 USS地址 P0300 根據(jù)具體電動機設(shè)置 電動機類型 P0304 根據(jù)具體電動機設(shè)置 電動機額定電壓 P0305 根據(jù)具體電動機設(shè)置 電動機額定電流 P0310 根據(jù)具體電動機設(shè)置 電動機 額定頻率 P0311 根據(jù)具體電動機設(shè)置 電動機額定轉(zhuǎn)速 一般情況下，選擇變頻器的功率和電機的功率一樣，在有些特殊情況下（如重載設(shè)備），也會選擇變頻器的功率大于電機的額定功率，以保證變頻器帶動電機能夠正常運行。合理的容量選擇本身就是一種節(jié)能降耗措施。 變頻器容量選定過程 ,實際上是一個變頻器與電機的最佳匹配過程 ,最常見、也較安全的是使變頻器的容量大于或等于電機的額定功率 ,但實際匹配中要考慮電機的實際功率與額定功率相差多少 ,通常都是設(shè)備所選能力偏大 ,而實際需要的能力小 ,因此按電機的實際功率選擇變頻器是合理 的 ,避免選用的變頻器過大 ,使投資增大。對于輕負載類 ,變頻器電流一般應(yīng)按 1. 1 In ( In 為電動機額定電流 ) 來選擇 ,或按廠家在產(chǎn)品中標(biāo)明的與變頻器的輸出功率額定值相配套的最大電機功率來選擇。 基于 PLC 的凈水控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文 12 本系統(tǒng)設(shè)計過程中應(yīng)用了 2 臺污水泵，一臺是進水加壓泵，一臺是反沖加壓泵，選用的電機參數(shù)如下：額定功率為 22KW，額定電流 43A，額定電壓 380V，額定轉(zhuǎn)速1470r/min。 變頻器參數(shù)如下：輸入電壓 380V，輸入電流 ，輸出電流 62A，輸入頻率4763HZ，輸出頻率 0— 650HZ。調(diào)試功率 30KW，可 變轉(zhuǎn)矩功率 30KW。額定功率 22KW。 接觸器選型 在此控制系統(tǒng)中，進水加壓泵和反沖泵是根據(jù)控制面板上的按鈕情況或者根據(jù)流量計和壓力表的反饋值進行動作的，因此需要 PLC 根據(jù)當(dāng)前的工作情況，以及按鈕的情況來控制進水加壓泵和反沖泵的啟停，在此用到了兩個接觸器。為此該系統(tǒng)選用施耐德 LC1D0901M5C 交流接觸，其額定電壓 220 V，額定電流 9 A。其特點有：高標(biāo)準(zhǔn)：符合 IEC6094741和 標(biāo)準(zhǔn)。長壽命：機械壽命高達 2020 萬次；電壽命高達 200 萬次。強適應(yīng)性：“ TH”防護處理 ，可以在濕熱的環(huán)境中使用。寬電壓：線圈控制電壓在 70%120%Uc 之間波動，不影響產(chǎn)品正常工作。強通用性：具有 50Hz60Hz通用線圈，可以全世界通用。模塊化：產(chǎn)品本體上可以附加輔助觸頭，通電 /斷電延時觸頭，機械閉鎖等模塊。也可以很方便地組合成可逆接觸器、星 — 三角起動器。 熱繼電器的選擇 熱繼電器 由發(fā)熱元件、雙金屬片、觸點及一套傳動和調(diào)整機構(gòu)組成。發(fā)熱元件是一段阻值不大的電阻絲，串接在被保護電動機的主電路中。雙金屬片由兩種不同熱膨脹系數(shù)的金屬片輾壓而成。熱繼電器用于電動機的過載保護，它是利用 電流熱效應(yīng)使雙金屬片受熱后彎曲，通過聯(lián)動機構(gòu)使觸點動作的 。 當(dāng)電動機過載時，通過發(fā)熱元件的電流超過整定電流，雙金屬片受熱向上彎曲脫離扣板，使常閉觸點斷開。由于常閉觸點是接在電動機的控制電路中的，它的斷開會使得與其相接的接觸器線圈斷電，從而接觸器主觸點斷開，電動機的主電路斷電，實現(xiàn)了過載保護。 首先熱繼電器的脫扣值的不動作電流為 ,動作電流為 ,是根據(jù)電機的過載特性設(shè)計的，所以選熱繼電器時，熱繼電器的電流調(diào)節(jié)范圍 可以滿足電動機的額定電流就可以了。 其次要根據(jù)電動機是輕載啟動還是重載啟動來選熱繼的脫扣 特級，一般分 10A、 30 幾個等級，分別對應(yīng) 熱繼電器的脫扣時間（環(huán)境溫度 20 度的條件下）。比如水泵類負載，為輕載啟動用 10A 級。風(fēng)機類負載為重載啟動，用 20 等級的。 外圍電路的設(shè)計 (1) 根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求，設(shè)計出凈水控制系統(tǒng)的主機 CPU224 的外圍電路接線圖如圖 43 所示。 基于 PLC 的凈水控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文 13 圖 43 主機模塊外圍電路接線圖 （ 2） EM222 兩塊數(shù)字量輸出模塊的外圍接線圖如圖 44和圖 45所示。 圖 44 EM2221 外圍電路接線圖 接 CPU224 的 M 接口 接CPU224 的 L+ 接 CPU224 的 L+接口 M 1L 模塊一 EM222 L+ 1 (1) 4 2 基于 PLC 的凈水控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文 14 圖 45 EM2222外圍電路接線圖 (3) EM235 模擬量輸入輸出模塊的外圍接線圖如圖 46所示。 模擬量擴展模塊的接線方法：對于電壓信號，按正、負極直接接入 X＋和 X－；對于電流信號，將 RX 和 X＋短接后接入電流輸入信號的“＋”端；未連 接傳感器的通道要將 X＋和 X－短接。 圖 46 EM2351 外圍電路接線圖 其它兩個 EM235擴展模塊外圍電路接線圖與此模塊相似，輸入分別接 PIT4， FIT1，F(xiàn)IT2 和 FIT3， FIT4， FIT5。輸出不接。 M 1L 模塊二 L+ 0 EM222 4 1 (2) 5 2 6 3 7 接 CPU 224 的 L+ 接 CPU224 的 M 接口 接 CPU224 的L+接口 RA A+ A RB B+ B RC C+ C RD D+ D EM235 (1) M L+ M0 V0 I0 ……… 配置 PIT1 PIT2 PIT3 24V 變頻器 基于 PLC 的凈水控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文 15 系統(tǒng)控制信號 PLC 作為凈水控制系統(tǒng)的控制器使得設(shè)計過程變得更加簡單，可實現(xiàn)的功能變得更多。 利用 PLC 作為控制器的污水處理系統(tǒng)主要涉及的控制信號有：一是輸入 信號；二是輸出信號。 (1) 輸入信號 污水處理系統(tǒng)信號輸入檢測方面主要涉及五類信號的監(jiān)測，主要包括：按鈕的輸入檢測、壓力的輸入檢測、流量的輸入檢測、以及電機過載保護的輸入檢測。 ① 按鈕輸入檢測。大多數(shù)為人工方式控制的輸入檢測，主要有一套凈化啟動按鈕、二套凈化啟動按鈕、一套反沖啟動按鈕、二套反沖啟動按鈕、一套停止按鈕、二套停止按鈕、以及報警解除按鈕等。 ② 壓力和流量檢測。通過對流量和壓力進行檢測，控制變頻調(diào)節(jié)控制進水加壓泵和反沖泵的運行。 ③ 電機過載保護的輸入檢測。電機電路中如果過載，電流過大，則熱繼電器發(fā)出一個 信號，輸入到控制器中，通過程序來控制電機的停止，以免損壞電機。 (2)輸出信號 信號輸出部分主要包括兩個方面：一個是數(shù)字量輸出，即各類設(shè)備的電磁閥、接觸器；另外一個是模擬量輸出，用來控制變頻器。 ① 數(shù)字量輸出。控制各類設(shè)備的啟動和停止以及設(shè)備故障的報警。包括：一套凈化啟停、二套凈化啟停、一套反沖啟停、二套反沖啟停；接觸器過載的報警、變頻器故障的報警等。 ② 模擬量輸出。通過 PLC 中運算后的數(shù)據(jù)，通過其功能模塊輸出控制信號，該控制信號輸入到變頻器的控制端子上，改變變頻器的輸出頻率，從而控制電機的轉(zhuǎn)速。 系統(tǒng)程序的主要部分 本系統(tǒng)設(shè)計主要采用西門子公司為 S7— 200 系列 PLC 開發(fā)的 STEP 7— Micro/WIN SP9 軟件編寫與調(diào)試程序，程序語言采取易讀性和移植性更高的梯形圖編寫。 系統(tǒng)程序主要分為凈化過程控制程序，反沖過程控制程序