【導讀】例如,人們?nèi)粘Ｉ钪械挠盟吭絹碓酱?一天中的用水量的波動也越來。以往的供水系統(tǒng)中,水泵的選取往往是按最大供水量來確定,而實際的用水。高峰用水時間較短,這樣水泵在很長一段時間內(nèi)有較大余量,不僅。動操作控制泵的啟動、停止,也已不能滿足要求。在用水量高峰期時供水量普遍。不足，造成城市公用管網(wǎng)水壓浮動較大。由于每天不同時段用水對供水的水位要。這種情況造成用水高峰期時位達不到要求,供水壓力不足，用水低。力過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。實踐證明，本系統(tǒng)不僅滿足了生產(chǎn)的需要，提高了整個水廠的整體管理水。由于中小型自來水廠的自動化技術(shù)改造在我國有著廣泛的前景，本控制。系統(tǒng)具有較大的發(fā)展?jié)摿褪褂脙r值。但是直流電動機由于換向器和電刷維護保養(yǎng)很麻煩，價格也相當昂貴。以和直流電動機的調(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、定時等。

　　

【正文】 在系統(tǒng)開始工作的時候，先要對整個系統(tǒng)進行初始化，即在開始啟動的時候，先對系統(tǒng)的各個部分的當前工作狀態(tài)進行檢測，如出錯則報警，接著對模擬量（管網(wǎng)壓力、電機頻率）數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)表進行初始化處理 ，賦予一定的初值。系統(tǒng)進行初始 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 40 頁 第 22 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 化是在主程序中通過調(diào)用子程序來是實現(xiàn)的。 水泵電機起動程序 由于自動控制系統(tǒng)采用切換方式運行，但選擇 1電機運行時， PLC 程序自動完成相應(yīng)的電機起動。水泵電機起動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的接觸器閉合自動接通變頻器，電機在變頻器的作用下開始降壓啟動。 水泵電機變頻 /工頻切換程序 當 1水泵電機變頻起動后，當變頻器輸出頻率達到 50Hz 時，達不到壓力要求時，先由鑒頻鑒相控制器檢測工頻電源和變頻輸出電源相位是否一 致，若相位一致， PLC的擴展模塊接受控制器 4端子的 0V 電壓信號，經(jīng)由 PLC 比較計算， PLC執(zhí)行一系列動作 ,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，送入 PLC 的EM235 端口，經(jīng) PLC比較計算，并不完成切換動作，從而保證變頻器和水泵電機的安全運行。 水泵電機換機程序 水泵電機換機程序設(shè)計包括組內(nèi)切換和組間切換。根據(jù)不同時段管網(wǎng)壓力大小和電機反饋頻率大小來進行換機。在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中，系統(tǒng)在一個工作周期內(nèi)有五個工作狀態(tài)，即 1電機變頻起動； 1電機工頻運行， 2電機變頻運行； 2電機工頻運行， 3電機變頻運行； 3電機變頻運行， 2電機工頻運行， 1電機停止運行； 3電機變頻運行， 2電機停止運行。一般情況下，水泵電機都處于這五種工作狀態(tài)之中，當管網(wǎng)壓力突 變時，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)也對應(yīng)著五個切換過程。在水泵電機換機程序設(shè)計中，必須認真考慮這五個切換過程，才能保證系統(tǒng)在一個工作周期內(nèi)實現(xiàn)正常切換與運行。由于電機切換涉及到不同時段管網(wǎng)壓力大小和電機反饋頻率大小比較計算，因此在組內(nèi)切換程序設(shè)計中還應(yīng)包含模擬量（壓力、頻率）比較計算和邏輯運算程序設(shè)計。 停機程序 水泵電機的停機 既有 手動工作方式下的停機， 又有自 動工作方式下的停機 ，ST1,ST3,ST3 對應(yīng)著手動方式下的 3臺電機的停機， SB5 對應(yīng)著手動方式下的 3 臺電機的停 機 。 報警程序 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 40 頁 第 23 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 報警程序是依據(jù)電動機的熱繼電器和變頻器動作進行設(shè)計的，當電動機過熱或者當變頻器出現(xiàn)故障時，作為 PLC的輸入條件。對于電動機的熱繼電器和變頻器的輸入，報警指示輸出既需要四個端口顯示 3 臺電機和變頻器的故障，也需要一個輸出端子進行蜂鳴器報警輸出。 控制系統(tǒng)子程序設(shè)計 PLC 子程序設(shè)計共包括四個子程序，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、電機頻率）數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)表進行初始化處理，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)壓力信號和電機頻率信號，并進行平均值處理。 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)置主要是通過特殊標志寄存器（ SM）來完成的。如用 SM30 來設(shè)置端口號，用 SM86～ SM95 來設(shè)置通信傳輸數(shù)據(jù)格式、傳輸信息字節(jié)長度、信號傳輸空閑時間、起止標志符等等。自由數(shù)據(jù)通信子程序設(shè)計就是要求把當前設(shè)備的運行狀態(tài)、水池水位、電機頻率一起傳輸給自由通信口。在程序設(shè)計中，設(shè)備的運行狀態(tài)是依據(jù)輸出繼電器 (Q)的狀態(tài)來確定的；由于管網(wǎng)壓力和電機頻率接入 EM235 模塊時自 動完成 A/D 轉(zhuǎn)換，因此管網(wǎng)壓力和電機頻率都是以數(shù)字量傳輸給自由通信口的。 控制系統(tǒng)軟件的工作過程 控制系統(tǒng)軟件的工作過程如下：在系統(tǒng)開始的時候，先要對整個系統(tǒng)進行初始化，即在開始的時候，先對管網(wǎng)壓力和電機頻率采樣，并作平均處理，然后再賦予一定的初值，開始啟動循環(huán)運行，在這里假設(shè)選擇 1電機先運行，詳細的工作過程如下： 當按下 SA 按鈕 時，選擇自動方式運行， 再按下自動啟動開關(guān) SB4,這時 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 KM1 得電， 1水泵變頻開始軟啟動，運行一段時間后，但壓力 達不到要求時， 壓力下限接點 SD閉合， 和 T29 動作 ，常開觸點閉合，常閉觸點斷開，這樣 KM1失電， KM2 得電， 1水泵由變頻運行轉(zhuǎn)為工頻運行 ，延時 5秒后， 2水泵開始變頻運行 。運行一段時間后，壓力仍達不到要求時，SD 又 閉合， 和 T30 動作 ，利用 的觸電將 KM3 回路斷電 ,同時 KM4 得電， 2水泵由變頻運行轉(zhuǎn)為工頻運行 ，延時 5秒后， 3水泵開始變頻運行。 這樣就出現(xiàn)了在用水最高峰時 3臺水泵的運行情況。 即 1,2工頻運行， 3變頻運行。 當用水量減少時，變頻器的工作頻率將自動減小，當減小到一定程度時 ，此時壓力傳感器壓力高于設(shè)定壓力時，系統(tǒng)將依此停止最先啟動的水泵，即當 SU 閉合時， T31 得電， 延時 5秒， 利用 T31 的觸電將 KM2 回路斷開，此時 1水泵停止工頻運行。如果此時壓力傳 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 40 頁 第 24 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 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 常閉觸點斷開， KM4 失電，這樣 2水泵也停止了工頻運行，系統(tǒng)中只剩下 3水泵在變頻運行。當需在變頻運行狀態(tài)下的停機時，按下自動停止按鈕 SB5，即可以實現(xiàn)變頻工作下的停機。 當按下 SA1 開關(guān)時，選擇手動方式運行，依據(jù)用水量的變化情況， 通過按鈕SB1SB3 和 ST1ST3 可以人為的加減投入運行的水泵臺數(shù)，來滿足用戶的用水需求。 編程中應(yīng)注意的細節(jié)問題 1．變頻運行時，變頻接觸器先接通 KM7,變頻器投入運行。 2．在自動方式運行情況下， 3 臺水泵中只能出現(xiàn)一臺變頻運行，切不可出現(xiàn)兩臺水泵同時在變頻運行，所以在一臺水泵變頻工作的時候，要自動切斷另兩臺水泵的變頻控制電路。另外一臺水泵只能工作在一個狀態(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 的揚程或壓力決定，當選定某型號的水泵時，可確定此泵的最大調(diào)速范圍，再根據(jù)用戶的揚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），也就是說轉(zhuǎn)速下降在 20%以內(nèi)，在此范圍內(nèi)，電動機的負載率在 50%— 100%范圍內(nèi)變化，電動機的效率都在高效區(qū)。為此，在實際工程設(shè)計及選擇水泵時，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，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．定時器時間的確定 定時器一般有三個精度等級： 1毫秒、 10毫秒、 100毫秒。 定時器時間的計算， T=PT*S （ T 為實際定時時間， PT 為設(shè)定值， S 為精度等級）如 ：T33 設(shè)定值為 125 實際時間 T=125*10=1250 毫秒。 定時器的名稱和編號（最大 255）來表示。定時器有三種： 1 接通延時定時器，指令是 TON； 2 有記憶接通延時器，指令是： TONR； 3 斷開延時定時器，指令是 TOF。 6．切換過程中應(yīng)注意的問題 當進行電機變頻工作狀態(tài)到工頻工作狀態(tài)切換的時候，需要先關(guān)斷變頻器的輸出電流，然后再將電機從變頻電源電路上斷開，然后再電機接入工頻電路上運行，同時另一臺電機接入變頻電源電路，再通過變頻器輸出電流完成切換。 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 40 頁 第 25 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 40 頁 第 26 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 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 (曾稱自動開關(guān) )是一種不僅可以接通和分斷正常負荷電流和過負荷電流，還可以接通和分斷短路電流的開關(guān)電器。低壓斷路器在電路中除起控制作用外，還具有一定的保護功能，如過負荷、短路、欠壓和漏電保護等。低壓斷路器可以手動直接操作和電動操作，也可以遠方遙控操作。 低壓斷路器的分類方式很多，按使用類別分，有選擇型 (保護裝置參數(shù)可調(diào) )和非選擇型 (保護裝置參數(shù)不可調(diào) )；按結(jié)構(gòu)型式分，有萬能式 (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 (目前國產(chǎn)多為 空氣式 )；按操作方式分，有手動操作、電動操作和彈簧儲能機械操作；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 5000A。 2 低壓斷路器的一般選用原則 (1)斷路器額定電流 ≥ 負載工作電流； (2)斷路器額定電壓 ≥ 電源和負載的額定電壓； (3)斷路器脫扣器額定電流 ≥ 負載工作電流； (4)斷路器極限通斷能力 ≥ 電路最大短路電流； (5)線路末端單相對地短路電流 /斷路器瞬時 (或短路時 )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） 斷路器瞬動電流 /電動機啟動電流 =～ 針對本系統(tǒng)，由主電路圖可知，系統(tǒng)需五個低壓斷路器，一個（ QF）是用于對整個線路保護 。一個 (QF1)置于變頻器的前端，用于保護變頻器回路；另三個 (QF QFQF4)置于工頻運行的水泵電機回路中，用于防止電機的短路，保護電機的運行安全。 由于前面選擇的 3 臺水泵電機的額定功率都是 ，根據(jù)經(jīng)驗公式，其額定電流約為 11A，所需斷路器的額定電流約為 22A,由于沒有額定電