【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 0字節(jié)，還要留有30%50%的裕量。最后還要根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，考慮是否要選擇模擬量輸入/輸出模塊和特殊功能模塊。 本設(shè)計(jì)PLC選擇德國(guó)西門子公司的S7200。西門子S7—200系列PLC是一種小型的可編程控制器，它具有緊湊的設(shè)計(jì)、良好的擴(kuò)展性、較高的可靠性、豐富的指令集、強(qiáng)大的通信功能以及低廉的價(jià)格，使得其可以完美地滿足小規(guī)模的控制系統(tǒng)的要求。S7—200系列PLC的CPU包括CPU22CPU22CPU22CPU224XP和CPU226等型號(hào)。新升級(jí)的CPU224和CPU226PLC，運(yùn)算速度提高了40%?！?00系列CPU的特征 表 S7200 系列CPU特征特征CPU221CPU222CPU224CPU224XPCPU226數(shù)字輸入68141424數(shù)字輸出46101016數(shù)字輸入/輸出的最大值1078168168248模擬輸入08283028模擬輸出04141514模擬輸入/輸出的最大值010353835程序內(nèi)存448/1212/1616/24數(shù)據(jù)內(nèi)存2281010 本次設(shè)計(jì)任務(wù)的輸入輸出端口計(jì)算： 輸出端口計(jì)算：考慮遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)要求在10年后，而產(chǎn)品的更新?lián)Q代非?？欤⑶壹词惯h(yuǎn)期需要增加一臺(tái)水泵，只需要增加一個(gè)輸入輸出擴(kuò)展模塊EM231即可，這里對(duì)輸入輸出端口計(jì)算值考慮近期要求。一共5臺(tái)水泵，而每一臺(tái)電機(jī)要求既能變頻運(yùn)行，又能切換到工頻運(yùn)行，所以需要10個(gè)輸出端口，另外控制變頻器的起動(dòng)與停止需要1輸出個(gè)端口，指示燈報(bào)警需要1個(gè)輸出端口，輸出端口一共12個(gè)。 輸入端口計(jì)算：控制系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止需要2個(gè)輸入端口。手動(dòng)運(yùn)行模式和自動(dòng)運(yùn)行模式選擇需要 1個(gè)輸入端口對(duì)變頻器上限頻率到達(dá)和下限頻率到達(dá)信號(hào)采集需要2個(gè)輸入端口液位上限和液位下限信號(hào)需要2個(gè)輸入端口檢測(cè)電機(jī)是否過(guò)程需要5個(gè)端口綜上所述一共需要12個(gè)輸入端口。輸入/輸出端口數(shù)為 12/12，所以我們選擇 S7200 CPU226 變頻器的選型 變頻器按結(jié)構(gòu)來(lái)分，分為交交變頻器和交直交變頻器兩種。交交變頻器可將工頻交流電直接轉(zhuǎn)變成頻率和電壓均可控制的交流電，又稱為直接變頻器。交直交變頻器是把工頻交流電經(jīng)整流器先轉(zhuǎn)換成直流電，然后經(jīng)濾波環(huán)節(jié)后，再把直流電轉(zhuǎn)換成頻率、電壓可控制的交流電，又稱為間接變頻器。目前，使用最多的通用變頻器多是交直交變頻器，它由主電路，包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器和控制電路組成。 變頻器基本結(jié)構(gòu)圖（1)整流器整流器即是網(wǎng)側(cè)變流器，它的作用是把三相或單相交流電整流成直流電。整流電路有可控整流電路和不可控整流電路兩種。（2)逆變器逆變器即是負(fù)載側(cè)的變流器，它的主要作用在控制電路的控制下將直流電轉(zhuǎn)變成頻率、電壓調(diào)節(jié)后的交流電，輸出給外部設(shè)備。六個(gè)半導(dǎo)體器件組成的橋式電路是常見的逆變電路，通過(guò)控制電路控制開關(guān)器件的通、斷，可以得到所需頻率的交流電輸出。（3)中間直流環(huán)節(jié)中間直流環(huán)節(jié)又稱為中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，這是因?yàn)槟孀兤鞯呢?fù)載多為感性負(fù)載，其功率因數(shù)小于1，使得在中間直流環(huán)節(jié)和電動(dòng)機(jī)之間存在著無(wú)功率的交換。這種無(wú)功能量需要中間直流環(huán)節(jié)中的電容器或電抗器來(lái)進(jìn)行緩沖。（4)控制電路控制電路是變頻器的核心，它通常由運(yùn)算電路、檢測(cè)電路、門極驅(qū)動(dòng)電路、外部接口電路和保護(hù)電路等組成，其作用主要是完成對(duì)逆變器的開關(guān)控制和頻率控制、對(duì)整流器的電壓控制以及完成各種保護(hù)功能等。另外，變頻器按調(diào)制方法來(lái)分，分為PAM型變頻器和PWM型變頻器。變頻器按用途來(lái)分，又分為通用變頻器和專用變頻器。，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流變頻技術(shù)從理論到實(shí)際逐漸走向成熟。變頻器不僅調(diào)速平滑，范圍大，效率高，啟動(dòng)電流小，運(yùn)行平穩(wěn)，而且節(jié)能效果明顯。因此，交流變頻調(diào)速已逐漸取代了過(guò)去的傳統(tǒng)滑差調(diào)速、變極調(diào)速、直流調(diào)速等調(diào)速系統(tǒng)，越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于冶金、紡織、印染、煙機(jī)生產(chǎn)線及樓宇、供水等領(lǐng)域。 目前，市場(chǎng)上變頻器的品牌很多，國(guó)外的有ABB、Siemens、Lenze、Vacon、Danfoss、KEB、LG、Samco等，國(guó)內(nèi)的有佳靈、阿爾法、森林、時(shí)代等。在工程中使用變頻器，我們?nèi)绾螌?duì)其進(jìn)行選型，一般有以下的步驟:（1）分析負(fù)載類型，是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、恒功率負(fù)載還是平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載。（2）根據(jù)負(fù)載類型和控制任務(wù)，確定變頻器的類型和數(shù)目。（3）根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電流和額定功率，確定變頻器輸出頻率和額定電流。（4）進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研，確定合適的變頻器品牌。（5）根據(jù)變頻器的輸出頻率和額定電流，對(duì)該品牌的變頻器進(jìn)行選型。（6）變頻器選擇好以后，要進(jìn)行相關(guān)的校驗(yàn)。按照以上6個(gè)步驟，變頻器選型過(guò)程如下：（1）本設(shè)計(jì)的控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)是平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，用變頻控制時(shí)注意不能選用通用型變頻器而要選擇水泵類專用型，西門子MM430變頻器是專用的水泵負(fù)載專用變頻器。（2）本設(shè)計(jì)利用變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，變頻器的類型為水泵型，本文只設(shè)計(jì)需要兩臺(tái)變頻器。（3）電動(dòng)機(jī)的額定電流為103A，額定功率為55KW，必須滿足變頻器額定功率≥電機(jī)額定功率，輸出頻率范圍為0650HZ。（4）SIEMENS 公司作為變頻調(diào)速技術(shù)，尤其是矢量控制技術(shù)的發(fā)明者和領(lǐng)先者，開發(fā)和生產(chǎn)變頻器已有近30年歷史，在全世界以及中國(guó)無(wú)論是冶金、水泥、機(jī)械等重工業(yè)或者是在紡織化纖食品飲料樓宇建筑等其他行業(yè)，西門子變頻調(diào)速技術(shù)都得到了廣泛應(yīng)用，最近幾年來(lái)西門子公司又在工業(yè)風(fēng)機(jī)amp。泵類負(fù)載及樓宇暖通空調(diào)變頻節(jié)能方面作了許多工作，從而達(dá)到了降低電耗改善設(shè)備運(yùn)行性能保證設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。（5）變頻器輸出頻率≥50HZ，額定電流≥103A,西門子系列MM430滿足要求。綜上所述，西門子MM430滿足本設(shè)計(jì)要求，所以選擇MM430變頻器。 SiemensMM430變頻器簡(jiǎn)介MM430型變頻器()是西門子公司生產(chǎn)的風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載專用變頻器，具有電動(dòng)機(jī)分級(jí)控制、手動(dòng)/自動(dòng)控制、水泵無(wú)水空轉(zhuǎn)檢測(cè)、旁路、節(jié)能控制等專用功能。具有2個(gè)模擬輸入，輸入信號(hào)類型可以是0~+10V、0~20mA和10+10V。具有6個(gè)帶隔離的數(shù)字輸入。具有多個(gè)繼電器輸出。具有多個(gè)020mA的模擬量輸出。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)組(DDS)、命令數(shù)據(jù)組和設(shè)定值信號(hào)源(CDS)參數(shù)的設(shè)定值可以相互切換。具有15個(gè)可編程固定頻率，4個(gè)可編程跳轉(zhuǎn)頻率有集成RS485通信接口，可選的ProfibusDP通信模塊。過(guò)載能力為140%額定負(fù)載電流時(shí)，持續(xù)時(shí)間為3s，在110%額定負(fù)載電流時(shí)，持續(xù)的時(shí)間為60s具有過(guò)電壓、欠電壓保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)、接地故障保護(hù)、防失速保護(hù)、PTC服TY電動(dòng)機(jī)溫度保護(hù)。使用BiCo(二進(jìn)制互聯(lián)連接)技術(shù)可以在輸入(數(shù)字的，模擬的，串行通信)和輸出(變頻器的電流、頻率、模擬輸出、繼電器接點(diǎn)輸出)之間建立布爾代數(shù)式和數(shù)學(xué)關(guān)系式，可對(duì)更為復(fù)雜的功能進(jìn)行編程。 MM430技術(shù)參數(shù)功率范圍 ~ 250kW電源電壓380V ~ 480V177。10% 三相交流輸入頻率47 Hz ~ 63 Hz輸出頻率0 Hz ~ 650 Hz功率因數(shù)過(guò)載能力140% 3s/ 間隔時(shí)間300s 110% 60s/ 間隔時(shí)間300s控制方式線性V/F 控制平方V/F 控制多點(diǎn)V/F 控制磁通電流控制(FCC)節(jié)能控制固定頻率15 個(gè)可編程跳轉(zhuǎn)頻率4 個(gè)可編程設(shè)定值的分辨率01Hz 數(shù)字輸入01Hz 串行通訊輸入10 位二進(jìn)制的模擬輸入數(shù)字輸入6 個(gè)DI 可編程帶電位隔離可PNP/NPN 型接線模擬輸入2 個(gè)可編程010V 020mA 10V10V(AIN1)010V 020mA(AIN2)兩個(gè)模擬輸入可以作為第7 和第8 個(gè)數(shù)字輸入繼電器輸出3 個(gè)可編程,30VDC/5A(電阻性負(fù)載) 250VAC/2A(電感性負(fù)載)模擬輸出2 個(gè)可編程(0/4mA20mA)圖 MM430變頻器外部端口圖 MM430端口說(shuō)明 壓力變送器的的選型 壓力變送器通常安裝在水泵電機(jī)的出口處，用來(lái)檢測(cè)管網(wǎng)中的水壓，在選擇壓力變送器的時(shí)候，要綜合考慮量程，正常工作溫度，可靠性等。壓力傳感器由于技術(shù)門檻比較低，近年來(lái)隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)有很多企業(yè)生產(chǎn)的水壓傳感器性能都相當(dāng)?shù)牟诲e(cuò)。這里我們選用中國(guó)一眾傳感器有限公司生產(chǎn)的PY206 水壓力傳感器。該產(chǎn)品用于測(cè)量弱腐蝕的液體壓力、氣體壓力、油壓、水壓等各種壓力測(cè)量與控制用。也稱為通用型壓力傳感器/變送器。 主要參數(shù)： 被測(cè)介質(zhì)： 氣體、液體及蒸氣（弱腐蝕性） 壓力類型： 表壓 量 程： ～60 Mpa～120 Mpa間任意可選（,量大量程為120MPa） 輸 出：模擬量輸出 4～20mA 或 0～5VDC、0～10VDC、～ 數(shù)字量輸出RS485，R23無(wú)線短距離（2000米）網(wǎng)絡(luò)傳輸、GPRS無(wú)線傳輸 綜合精度： 177。%FS、177。%FS、177。1%FS 供 電： 24V Dc（15～30VDC） 絕緣電阻： ≥1000 MΩ/100VDC 負(fù)載電阻: 電流輸出型：最大800Ω 電壓輸出型：大于50KΩ 介質(zhì)溫度： 20～85℃、20～150℃、20～200℃、20～300℃（可選） 環(huán)境溫度：20～85℃ 儲(chǔ)存溫度：40～90℃ 相對(duì)濕度： 0～95% RH 密封等級(jí)：IP65/IP68 過(guò)載能力： 150%FS 響應(yīng)時(shí)間：≤10mS 穩(wěn) 定 性：≤177。%FS/年 振動(dòng)影響：≤177。%FS/年（機(jī)械振動(dòng)頻率20Hz～1000Hz） 壓力傳感器接線圖圖 壓力傳感器接線圖 接觸器的選型 接觸器的工作原理是：當(dāng)接觸器線圈通電后，線圈電流會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引動(dòng)鐵心，并帶動(dòng)交流接觸器點(diǎn)動(dòng)作，常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合，兩者是聯(lián)動(dòng)的。當(dāng)線圈斷電時(shí)，電磁吸力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸點(diǎn)復(fù)原，常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)閉合 。接觸器的選型依據(jù)，主要是根據(jù)主電路的電動(dòng)機(jī)額定參數(shù)選取。由原始資料已知 Y250M2 電動(dòng)機(jī)功率：55KW 電壓：380V 電流：103A Y200L2 電動(dòng)機(jī)功率：37KW 電壓：380V 電流：70A估算原則：（1）持續(xù)運(yùn)行的設(shè)備。接觸器按6775%，只能控制最大額定電流是6775A以下的設(shè)備。（2）間斷運(yùn)行的設(shè)備。接觸器按80%，只能控制最大額定電流是80A以下的設(shè)備該設(shè)計(jì)任務(wù)中，接觸器需要持續(xù)運(yùn)行。選擇 CJ20160 6臺(tái) CJ20100 4臺(tái) CJ20160參數(shù)介紹： 額定電壓：380V 額定電流：160A 機(jī)械壽命：1000（萬(wàn)次） 電 壽 命：500（萬(wàn)次） 額定絕緣電壓：6601000V 圖 CJ20160 接觸器 CJ20100參數(shù)介紹： 產(chǎn)品型號(hào)：CJ20100 額定電壓：380V 額定電流：100A 機(jī)械壽命：1000（萬(wàn)次） 電 壽 命：500（萬(wàn)次 額定絕緣電壓：6601000V圖 CJ20100 接觸器 熔斷器的選型（一）從熔斷器的類型選擇應(yīng)根據(jù)使用場(chǎng)合選擇熔斷器的類型。電網(wǎng)配電一般用刀型觸頭熔斷器；電動(dòng)機(jī)保護(hù)一般用螺旋式熔斷器；照明電路一般用圓筒帽形熔斷器；保護(hù)可控硅元件則應(yīng)選擇半導(dǎo)體保護(hù)用快速式熔斷器. (二)從熔斷器的規(guī)格選擇熔體額定電流的選擇（1）單臺(tái)直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī) 熔體額定電流＝(～)電動(dòng)機(jī)額定電流 （2）多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的總?cè)垠w額定電流熔體額定電流I=(～)最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電流+其余電動(dòng)機(jī)的額定電流之和因?yàn)樽冾l啟動(dòng)能夠有效的降低電機(jī)啟動(dòng)沖擊電流，（3）熔斷器的最大分?jǐn)嗄芰?yīng)大于被保護(hù)線路上的最大短路電流。（4 ）熔斷額定電壓大于等于線路電壓 Y250M2 電動(dòng)機(jī)支路 Y200L2 電機(jī)支路 主干電路熔體電流A 選擇相應(yīng)熔斷器如下螺旋式熔斷器 RL1T150 3個(gè)螺旋式熔斷器 RL1T110 2個(gè)