【導(dǎo)讀】例如,人們?nèi)粘Ｉ钪械挠盟吭絹?lái)越大,一天中的用水量的波動(dòng)也越來(lái)。以往的供水系統(tǒng)中,水泵的選取往往是按最大供水量來(lái)確定,而實(shí)際的用水。高峰用水時(shí)間較短,這樣水泵在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)有較大余量,不僅。動(dòng)操作控制泵的啟動(dòng)、停止,也已不能滿足要求。在用水量高峰期時(shí)供水量普遍。不足，造成城市公用管網(wǎng)水壓浮動(dòng)較大。由于每天不同時(shí)段用水對(duì)供水的水位要。這種情況造成用水高峰期時(shí)位達(dá)不到要求,供水壓力不足，用水低。力過(guò)高容易造成爆管事故）。這里,介紹一種基于S7-200的變頻控制的恒壓供水。實(shí)踐證明，本系統(tǒng)不僅滿足了生產(chǎn)的需要，提高了整個(gè)水廠的整體管理水。由于中小型自來(lái)水廠的自動(dòng)化技術(shù)改造在我國(guó)有著廣泛的前景，本控制。系統(tǒng)具有較大的發(fā)展?jié)摿褪褂脙r(jià)值。但是直流電動(dòng)機(jī)由于換向器和電刷維護(hù)保養(yǎng)很麻煩，價(jià)格也相當(dāng)昂貴。以和直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能相媲美。的單泵調(diào)速恒壓系統(tǒng)逐漸被多泵調(diào)速系統(tǒng)所代替。的順序控制、定時(shí)等。

　　

【正文】 在系統(tǒng)開(kāi)始工作的時(shí)候，先要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，即在開(kāi)始啟動(dòng)的時(shí)候，先對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)部分的當(dāng)前工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，如出錯(cuò)則報(bào)警，接著對(duì)模擬量（管網(wǎng)壓力、電機(jī)頻率）數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)表進(jìn)行初始化處理 ，賦予一定的初值。系統(tǒng)進(jìn)行初始 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 40 頁(yè) 第 22 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 化是在主程序中通過(guò)調(diào)用子程序來(lái)是實(shí)現(xiàn)的。 水泵電機(jī)起動(dòng)程序 由于自動(dòng)控制系統(tǒng)采用切換方式運(yùn)行，但選擇 1電機(jī)運(yùn)行時(shí)， PLC 程序自動(dòng)完成相應(yīng)的電機(jī)起動(dòng)。水泵電機(jī)起動(dòng)前先要保證變頻器三相電源輸入端得電，然后連接變頻器三相電源輸出端與電機(jī)的接觸器閉合自動(dòng)接通變頻器，電機(jī)在變頻器的作用下開(kāi)始降壓?jiǎn)?dòng)。 水泵電機(jī)變頻 /工頻切換程序 當(dāng) 1水泵電機(jī)變頻起動(dòng)后，當(dāng)變頻器輸出頻率達(dá)到 50Hz 時(shí)，達(dá)不到壓力要求時(shí)，先由鑒頻鑒相控制器檢測(cè)工頻電源和變頻輸出電源相位是否一 致，若相位一致， PLC的擴(kuò)展模塊接受控制器 4端子的 0V 電壓信號(hào)，經(jīng)由 PLC 比較計(jì)算， PLC執(zhí)行一系列動(dòng)作 ,使 BXCM 之間接通，切斷變頻器的輸出，使變頻器的輸出電流為零。經(jīng)瞬間延時(shí)后，迅速切斷變頻接觸器和變頻器控制端子 FWDCM，在此狀態(tài)下，切斷變頻接觸器既保證了在切換時(shí)工頻電源和變頻電源相位一致，也從根本上消除了接觸器的觸頭間的電弧。然后再由 PLC 迅速發(fā)出命令，快速吸合工頻接觸器，如此便實(shí)現(xiàn)了快速切換的目的。若相位不一致 , 控制器在 4 端子輸出 +5V 的電壓信號(hào)，送入 PLC 的EM235 端口，經(jīng) PLC比較計(jì)算，并不完成切換動(dòng)作，從而保證變頻器和水泵電機(jī)的安全運(yùn)行。 水泵電機(jī)換機(jī)程序 水泵電機(jī)換機(jī)程序設(shè)計(jì)包括組內(nèi)切換和組間切換。根據(jù)不同時(shí)段管網(wǎng)壓力大小和電機(jī)反饋頻率大小來(lái)進(jìn)行換機(jī)。在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中，系統(tǒng)在一個(gè)工作周期內(nèi)有五個(gè)工作狀態(tài)，即 1電機(jī)變頻起動(dòng)； 1電機(jī)工頻運(yùn)行， 2電機(jī)變頻運(yùn)行； 2電機(jī)工頻運(yùn)行， 3電機(jī)變頻運(yùn)行； 3電機(jī)變頻運(yùn)行， 2電機(jī)工頻運(yùn)行， 1電機(jī)停止運(yùn)行； 3電機(jī)變頻運(yùn)行， 2電機(jī)停止運(yùn)行。一般情況下，水泵電機(jī)都處于這五種工作狀態(tài)之中，當(dāng)管網(wǎng)壓力突 變時(shí)，五種工作狀態(tài)之間就要發(fā)生相應(yīng)轉(zhuǎn)換，因此這五種工作狀態(tài)也對(duì)應(yīng)著五個(gè)切換過(guò)程。在水泵電機(jī)換機(jī)程序設(shè)計(jì)中，必須認(rèn)真考慮這五個(gè)切換過(guò)程，才能保證系統(tǒng)在一個(gè)工作周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)正常切換與運(yùn)行。由于電機(jī)切換涉及到不同時(shí)段管網(wǎng)壓力大小和電機(jī)反饋頻率大小比較計(jì)算，因此在組內(nèi)切換程序設(shè)計(jì)中還應(yīng)包含模擬量（壓力、頻率）比較計(jì)算和邏輯運(yùn)算程序設(shè)計(jì)。 停機(jī)程序 水泵電機(jī)的停機(jī) 既有 手動(dòng)工作方式下的停機(jī)， 又有自 動(dòng)工作方式下的停機(jī) ，ST1,ST3,ST3 對(duì)應(yīng)著手動(dòng)方式下的 3臺(tái)電機(jī)的停機(jī)， SB5 對(duì)應(yīng)著手動(dòng)方式下的 3 臺(tái)電機(jī)的停 機(jī) 。 報(bào)警程序 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 40 頁(yè) 第 23 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 報(bào)警程序是依據(jù)電動(dòng)機(jī)的熱繼電器和變頻器動(dòng)作進(jìn)行設(shè)計(jì)的，當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)熱或者當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，作為 PLC的輸入條件。對(duì)于電動(dòng)機(jī)的熱繼電器和變頻器的輸入，報(bào)警指示輸出既需要四個(gè)端口顯示 3 臺(tái)電機(jī)和變頻器的故障，也需要一個(gè)輸出端子進(jìn)行蜂鳴器報(bào)警輸出。 控制系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì) PLC 子程序設(shè)計(jì)共包括四個(gè)子程序，分別是模擬量初始化子程序、模擬量數(shù)據(jù)處理子程序、自由通信初始化子程序、自由數(shù)據(jù)通信子程序。 模擬量初始化子程序是將模擬量（管網(wǎng)壓力、電機(jī)頻率）數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)表進(jìn)行初始化處理，賦 予一定的初值。模擬量數(shù)據(jù)處理子程序是采集管網(wǎng)壓力信號(hào)和電機(jī)頻率信號(hào)，并進(jìn)行平均值處理。 自由通信初始化子程序主要是完成通信端口的設(shè)置，自由通信設(shè)置主要是通過(guò)特殊標(biāo)志寄存器（ SM）來(lái)完成的。如用 SM30 來(lái)設(shè)置端口號(hào)，用 SM86～ SM95 來(lái)設(shè)置通信傳輸數(shù)據(jù)格式、傳輸信息字節(jié)長(zhǎng)度、信號(hào)傳輸空閑時(shí)間、起止標(biāo)志符等等。自由數(shù)據(jù)通信子程序設(shè)計(jì)就是要求把當(dāng)前設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、水池水位、電機(jī)頻率一起傳輸給自由通信口。在程序設(shè)計(jì)中，設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)是依據(jù)輸出繼電器 (Q)的狀態(tài)來(lái)確定的；由于管網(wǎng)壓力和電機(jī)頻率接入 EM235 模塊時(shí)自 動(dòng)完成 A/D 轉(zhuǎn)換，因此管網(wǎng)壓力和電機(jī)頻率都是以數(shù)字量傳輸給自由通信口的。 控制系統(tǒng)軟件的工作過(guò)程 控制系統(tǒng)軟件的工作過(guò)程如下：在系統(tǒng)開(kāi)始的時(shí)候，先要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，即在開(kāi)始的時(shí)候，先對(duì)管網(wǎng)壓力和電機(jī)頻率采樣，并作平均處理，然后再賦予一定的初值，開(kāi)始啟動(dòng)循環(huán)運(yùn)行，在這里假設(shè)選擇 1電機(jī)先運(yùn)行，詳細(xì)的工作過(guò)程如下： 當(dāng)按下 SA 按鈕 時(shí)，選擇自動(dòng)方式運(yùn)行， 再按下自動(dòng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān) SB4,這時(shí) KA7 先 通電，然后自鎖，變頻器的輸入端與工頻電網(wǎng)相連，同時(shí) KM1 得電， 1水泵變頻開(kāi)始軟啟動(dòng)，運(yùn)行一段時(shí)間后，但壓力 達(dá)不到要求時(shí)， 壓力下限接點(diǎn) SD閉合， 和 T29 動(dòng)作 ，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，這樣 KM1失電， KM2 得電， 1水泵由變頻運(yùn)行轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行 ，延時(shí) 5秒后， 2水泵開(kāi)始變頻運(yùn)行 。運(yùn)行一段時(shí)間后，壓力仍達(dá)不到要求時(shí)，SD 又 閉合， 和 T30 動(dòng)作 ，利用 的觸電將 KM3 回路斷電 ,同時(shí) KM4 得電， 2水泵由變頻運(yùn)行轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行 ，延時(shí) 5秒后， 3水泵開(kāi)始變頻運(yùn)行。 這樣就出現(xiàn)了在用水最高峰時(shí) 3臺(tái)水泵的運(yùn)行情況。 即 1,2工頻運(yùn)行， 3變頻運(yùn)行。 當(dāng)用水量減少時(shí)，變頻器的工作頻率將自動(dòng)減小，當(dāng)減小到一定程度時(shí) ，此時(shí)壓力傳感器壓力高于設(shè)定壓力時(shí)，系統(tǒng)將依此停止最先啟動(dòng)的水泵，即當(dāng) SU 閉合時(shí)， T31 得電， 延時(shí) 5秒， 利用 T31 的觸電將 KM2 回路斷開(kāi)，此時(shí) 1水泵停止工頻運(yùn)行。如果此時(shí)壓力傳 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 40 頁(yè) 第 24 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 感器壓力仍高于設(shè)定壓力，則 SU 閉合， T28 得電，串在 KM4 回路中的 T28 常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)， KM4 失電，這樣 2水泵也停止了工頻運(yùn)行，系統(tǒng)中只剩下 3水泵在變頻運(yùn)行。當(dāng)需在變頻運(yùn)行狀態(tài)下的停機(jī)時(shí)，按下自動(dòng)停止按鈕 SB5，即可以實(shí)現(xiàn)變頻工作下的停機(jī)。 當(dāng)按下 SA1 開(kāi)關(guān)時(shí)，選擇手動(dòng)方式運(yùn)行，依據(jù)用水量的變化情況， 通過(guò)按鈕SB1SB3 和 ST1ST3 可以人為的加減投入運(yùn)行的水泵臺(tái)數(shù)，來(lái)滿足用戶的用水需求。 編程中應(yīng)注意的細(xì)節(jié)問(wèn)題 1．變頻運(yùn)行時(shí)，變頻接觸器先接通 KM7,變頻器投入運(yùn)行。 2．在自動(dòng)方式運(yùn)行情況下， 3 臺(tái)水泵中只能出現(xiàn)一臺(tái)變頻運(yùn)行，切不可出現(xiàn)兩臺(tái)水泵同時(shí)在變頻運(yùn)行，所以在一臺(tái)水泵變頻工作的時(shí)候，要自動(dòng)切斷另兩臺(tái)水泵的變頻控制電路。另外一臺(tái)水泵只能工作在一個(gè)狀態(tài)，要么工頻，要么變頻。為此應(yīng)該在控制電路中設(shè)計(jì)組內(nèi)與組間互鎖。 3．變頻恒水位供水系統(tǒng)高速范圍的確定：水泵調(diào)速具有一定的范圍，不同水泵的調(diào)速范圍由水泵本身的特性和用戶所需 的揚(yáng)程或壓力決定，當(dāng)選定某型號(hào)的水泵時(shí)，可確定此泵的最大調(diào)速范圍，再根據(jù)用戶的揚(yáng)程或壓力確定具體低調(diào)頻范圍，一般情況下，其頻率變化在 40HZ 以上（一般不低于 45HZ），也就是說(shuō)轉(zhuǎn)速下降在 20%以內(nèi)，在此范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載率在 50%— 100%范圍內(nèi)變化，電動(dòng)機(jī)的效率都在高效區(qū)。為此，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)及選擇水泵時(shí)，應(yīng)盡量選擇 Q— H 特性曲線較陡型水泵，并在設(shè)備調(diào)試時(shí)，恒壓線盡量靠近水泵 Q— H 特性曲線高效區(qū)的下半?yún)^(qū)。 在整個(gè)控制軟件系統(tǒng)中，關(guān)于元件地址的分配應(yīng)注意輸入地址、輸入地址和中間繼 電器電址，它們的分配情況如下： 輸入 I： 輸出 Q： 中間繼電器 M： — — — — — 5．定時(shí)器時(shí)間的確定 定時(shí)器一般有三個(gè)精度等級(jí)： 1毫秒、 10毫秒、 100毫秒。 定時(shí)器時(shí)間的計(jì)算， T=PT*S （ T 為實(shí)際定時(shí)時(shí)間， PT 為設(shè)定值， S 為精度等級(jí)）如 ：T33 設(shè)定值為 125 實(shí)際時(shí)間 T=125*10=1250 毫秒。 定時(shí)器的名稱和編號(hào)（最大 255）來(lái)表示。定時(shí)器有三種： 1 接通延時(shí)定時(shí)器，指令是 TON； 2 有記憶接通延時(shí)器，指令是： TONR； 3 斷開(kāi)延時(shí)定時(shí)器，指令是 TOF。 6．切換過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題 當(dāng)進(jìn)行電機(jī)變頻工作狀態(tài)到工頻工作狀態(tài)切換的時(shí)候，需要先關(guān)斷變頻器的輸出電流，然后再將電機(jī)從變頻電源電路上斷開(kāi)，然后再電機(jī)接入工頻電路上運(yùn)行，同時(shí)另一臺(tái)電機(jī)接入變頻電源電路，再通過(guò)變頻器輸出電流完成切換。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 40 頁(yè) 第 25 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 40 頁(yè) 第 26 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第五章 元器件選擇 常規(guī)低壓電器 的選擇 低壓斷路器的選擇 1 概述 低壓斷路器 (曾稱自動(dòng)開(kāi)關(guān) )是一種不僅可以接通和分?jǐn)嗾Ｘ?fù)荷電流和過(guò)負(fù)荷電流，還可以接通和分?jǐn)喽搪冯娏鞯拈_(kāi)關(guān)電器。低壓斷路器在電路中除起控制作用外，還具有一定的保護(hù)功能，如過(guò)負(fù)荷、短路、欠壓和漏電保護(hù)等。低壓斷路器可以手動(dòng)直接操作和電動(dòng)操作，也可以遠(yuǎn)方遙控操作。 低壓斷路器的分類(lèi)方式很多，按使用類(lèi)別分，有選擇型 (保護(hù)裝置參數(shù)可調(diào) )和非選擇型 (保護(hù)裝置參數(shù)不可調(diào) )；按結(jié)構(gòu)型式分，有萬(wàn)能式 (又稱框架式 )和塑殼式斷路器；按滅弧介質(zhì)分，有空氣式和真空式 (目前國(guó)產(chǎn)多為 空氣式 )；按操作方式分，有手動(dòng)操作、電動(dòng)操作和彈簧儲(chǔ)能機(jī)械操作；按極數(shù)分，可分為單極、二極、三極和四極式；按安裝方式分，有固定式、插入式、抽屜式和嵌入式等。低壓斷路器容量范圍很大，最小為 4A，而最大可達(dá) 5000A。 2 低壓斷路器的一般選用原則 (1)斷路器額定電流 ≥ 負(fù)載工作電流； (2)斷路器額定電壓 ≥ 電源和負(fù)載的額定電壓； (3)斷路器脫扣器額定電流 ≥ 負(fù)載工作電流； (4)斷路器極限通斷能力 ≥ 電路最大短路電流； (5)線路末端單相對(duì)地短路電流 /斷路器瞬時(shí) (或短路時(shí) )脫扣器整定電流 ≥ ； (6)斷路器欠電壓脫扣器額定電壓 =線路額定電壓。 （ 7） 斷路器瞬動(dòng)電流 /電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流 =～ 針對(duì)本系統(tǒng)，由主電路圖可知，系統(tǒng)需五個(gè)低壓斷路器，一個(gè)（ QF）是用于對(duì)整個(gè)線路保護(hù) 。一個(gè) (QF1)置于變頻器的前端，用于保護(hù)變頻器回路；另三個(gè) (QF QFQF4)置于工頻運(yùn)行的水泵電機(jī)回路中，用于防止電機(jī)的短路，保護(hù)電機(jī)的運(yùn)行安全。 由于前面選擇的 3 臺(tái)水泵電機(jī)的額定功率都是 ，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，其額定電流約為 11A，所需斷路器的額定電流約為 22A,由于沒(méi)有額定電