基于plc的城市小區(qū)供水綜合節(jié)能系統(tǒng)的研制設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-09-10 11:19 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 特點(diǎn)。3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 主電路設(shè)計(jì)變頻調(diào)速恒水位供水系統(tǒng)由可編程控制器、變頻器、水泵電機(jī)組等構(gòu)成。如圖 4 所示:三臺(tái)電機(jī)分別為 M1，M2，M3。接觸器 KM1，KM3，KM5 分別控制電機(jī)M1，M2，M3 的工頻運(yùn)行；接觸器 KM2，KM4，KM6 分別控制電機(jī)M1，M2，M3 的變頻運(yùn)行； FR1，F(xiàn)R2 ，F(xiàn)R3 分別為三臺(tái)水泵電機(jī)的過載保護(hù)的熱繼電器；QS1，QS2，QS3，QS4 分別為變頻器和三臺(tái)水泵電機(jī)主電路的隔離開關(guān)；FU1 為主電路的熔斷器；VVVF 為通用變頻器。變頻器主電路電源輸入端子（R、S、T）經(jīng)過空氣開關(guān)與三相電源連接，變頻器主電路輸出端子（U、V、W）經(jīng)接觸器接至三相電動(dòng)機(jī)上，當(dāng)旋轉(zhuǎn)方向預(yù)設(shè)定不一致時(shí)，需要調(diào)換輸出端子（U、V、W）的任意兩相。圖 4 變頻調(diào)速恒水位供水自動(dòng)控制系統(tǒng)組成在變頻器起動(dòng)、運(yùn)行和停止操作中，必須用觸摸面板的運(yùn)行和停止鍵或者是外控端子 FWD(REV)來操作，不得以主電路的通斷來進(jìn)行。另外為了改善變頻器的功率因素，還需配置相應(yīng)的 DC 電抗器，變頻器的[P 1,P+]端子是連接 DC電抗器之用。水泵閥門主電路用兩個(gè)交流接觸器來控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)閥門的開啟和關(guān)閉。 控制電路設(shè)計(jì)如圖 5 所示： SA 為手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，SA 打在 1 的位置時(shí)候?yàn)槭謩?dòng)控制狀態(tài)；SA 打在 2 的位置時(shí)候?yàn)樽詣?dòng)控制狀態(tài)；在手動(dòng)運(yùn)行時(shí)，可用按鈕 SB1SB8控制三臺(tái)電機(jī)的起/停和電磁閥 YV2 的通/斷；自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)在 PLC 程序控制下運(yùn)行。圖中的 HL10 為自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的電源指示燈。對(duì)變頻器的頻率進(jìn)行復(fù)位控制時(shí)只提供一個(gè)干觸點(diǎn)信號(hào)，由于 PLC 為 4 個(gè)輸出點(diǎn)為一組共用的一個(gè)COM 端，而系統(tǒng)本身又沒有剩下單獨(dú)的 COM 端輸出組，所以通過一個(gè)中間繼電器 KA 的觸點(diǎn)對(duì)變頻器進(jìn)行復(fù)位控制。圖中的 為PLC 的輸出繼電器觸點(diǎn)。在此可以看到在檢修是的控制原理和水泵在正常運(yùn)行是的控制原理一樣的，最終是通過控制接觸器的通與斷來控制水泵的啟動(dòng)與停泵。圖 5 控制電路圖在 PLC 控制時(shí)候與檢修時(shí)的控制最大的區(qū)別是，PLC 可以通過變頻器來控制水泵的轉(zhuǎn)速從而達(dá)到對(duì)水壓的壓力控制，而檢修的目的是對(duì)機(jī)器的維護(hù)而不是控制水壓，因此不必通過對(duì)其轉(zhuǎn)速控制。 PLC 的模擬量擴(kuò)展單元的選型和配置如果選用 CPU224 的 PLC，也需要擴(kuò)展單元；如果選用 CPU226 的 PLC，價(jià)格比較高，這樣形成的浪費(fèi)較大。因此參照西門子 S7200 產(chǎn)品目錄及市場(chǎng)價(jià)格可知選用的主機(jī)為 CPU222 一臺(tái)，加上一臺(tái)數(shù)字量擴(kuò)展模塊 EM222，再擴(kuò)展一個(gè)模擬量模塊 EM235。這樣配置是最為經(jīng)濟(jì)的 [6]。PLC 的普通輸入輸出端口均為開關(guān)量處理端口，為了使 PLC 能完成模擬量的處理，常見的方法是為整體式 PLC 加配模擬量擴(kuò)展單元。模擬量擴(kuò)展單元可以將外部模擬量轉(zhuǎn)換為 PLC 可處理的數(shù)字量及將 PLC 內(nèi)部運(yùn)算結(jié)果數(shù)字量轉(zhuǎn)換為機(jī)外所需的模擬量。模擬量擴(kuò)展單元有單獨(dú)用于模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換的，單獨(dú)用于數(shù)/ 模轉(zhuǎn)換的，也有兼具模/數(shù)及數(shù)/模兩種功能的。如用 S7200 系列 PLC 的模擬量擴(kuò)展模塊 EM235，它具有四路模擬量輸入及一路模擬量輸出，可以用于恒壓供水控制中。整個(gè) PLC 系統(tǒng)的配置如圖 6 所示： 圖 6 PLC 系統(tǒng)的配置自動(dòng)控制系統(tǒng) PLC 的輸入端口包括啟動(dòng)按鈕，閥門關(guān)閉按鈕，電機(jī)停止按鈕，以及電動(dòng)機(jī)的熱保護(hù)繼電器輸入，輸入形式是熱繼電器的常開觸點(diǎn)。PLC 的輸出端口包括控制 1電機(jī)兩個(gè)交流接觸器的動(dòng)作，分別對(duì)應(yīng)變頻 /工頻兩個(gè)工作狀態(tài)，1水泵相應(yīng)閥門的正反轉(zhuǎn)， 2電機(jī)變頻運(yùn)行的交流接觸器動(dòng)作，2和 3水泵相應(yīng)閥門的正反轉(zhuǎn)。PLC 的模擬輸入端口包括壓力傳感器檢測(cè)的水位信號(hào)，水位信號(hào)是以標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào) 4～20mA 進(jìn)行傳輸?shù)?；變頻器反饋的電機(jī)頻率信號(hào)，電機(jī)頻率信號(hào)是 0～10V 的電壓信號(hào)。對(duì)于變頻器，不僅需要一個(gè)中間繼電器來控制變頻器的 FWD 和 CM 的通斷，來實(shí)現(xiàn)變頻器的運(yùn)行和停止；而且需要一個(gè)中間繼電器來控制變頻器的 BX 和CM 的通斷，斷開變頻器輸出，實(shí)現(xiàn)變頻/工頻的切換。此外，對(duì)于電動(dòng)機(jī)的熱保護(hù)繼電器輸入，報(bào)警指示輸出既需要三個(gè)端口顯示哪一臺(tái)電機(jī)故障，也需要一個(gè)輸出端子進(jìn)行蜂鳴器報(bào)警輸出。表 1 可編程控制器輸入、輸出端口（ I/0）地址分配表名稱 端口地址 I/O 中間繼電器 備 注主機(jī)單元CPU222AD/DC 繼電器擴(kuò)展單元EM2228 點(diǎn)繼電器模擬量單元EM2354AI/1AOX0 X0 關(guān)機(jī)X1 X1 關(guān)閥X2 X2 選擇（1和 2）水泵電機(jī)運(yùn)行X3 X3 選擇（3）水泵電機(jī)運(yùn)行X4 X4 1電機(jī)報(bào)警開關(guān)X5 X5 2電機(jī)報(bào)警開關(guān)X6 X6 3電機(jī)報(bào)警開關(guān)YFWD FWD 變頻器的 FWD—CM 端子YBX BX 變頻器的 BX—CM 端子Y1 Y1 1變頻運(yùn)行Y2 Y2 1工頻運(yùn)行Y3 Y3 2變頻運(yùn)行Y4 Y4 2工頻運(yùn)行Y5 Y5 3變頻運(yùn)行Y6 Y6 1開閥Y7 Y7 1關(guān)閥Y8 Y8 2開閥Y9 Y9 2關(guān)閥YA YA 3開閥YB YB 3關(guān)閥YC YC 1報(bào)警YD YD 2報(bào)警YE YE 3報(bào)警4 PLC 的設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)在硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用一臺(tái)變頻器連接 3 臺(tái)電動(dòng)機(jī)，其中 3水泵電機(jī)是大機(jī)，具有變頻/工頻兩種工作狀態(tài)，每臺(tái)電機(jī)都通過兩個(gè)接觸器與工頻電源和變頻器輸出電源相聯(lián)； 1水泵電機(jī)是小機(jī)，只有變頻工作狀態(tài)，每臺(tái)電機(jī)只通過一個(gè)接觸器與變頻輸出電源連接。變頻器輸入電源前面接入一個(gè)自動(dòng)空氣開關(guān)，來實(shí)現(xiàn)電機(jī)、變頻器的過流過載保護(hù)接通，空氣開關(guān)的容量依據(jù)大機(jī)的額定電流來確定。對(duì)于有變頻/工頻兩種狀態(tài)的 1和 3電動(dòng)機(jī)，還需要在工頻電源下面接入兩個(gè)同樣的自動(dòng)空氣開關(guān)，來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的過流過載保護(hù)接通，空氣開關(guān)的容量依據(jù)小機(jī)的額定電流來確定。所有接觸器的選擇
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