【導(dǎo)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(dá)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(jī)由于換向器和電刷維護(hù)保養(yǎng)很麻煩，價格也相當(dāng)昂貴。以和直流電動機(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、定時等。

　　

【正文】 在系統(tǒng)開始工作的時候，先要對整個系統(tǒng)進(jìn)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(dāng)前工作狀態(tài)進(jìn)行檢測，如出錯則報警，接著對模擬量（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（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(jī)起動程序 由于自動控制系統(tǒng)采用切換方式運(yùn)行，但選擇 1電機(jī)運(yùn)行時， PLC 程序自動完成相應(yīng)的電機(jī)起動。水泵電機(jī)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(jī)的接觸器閉合自動接通變頻器，電機(jī)在變頻器的作用下開始降壓啟動。 水泵電機(jī)變頻 /工頻切換程序 當(dāng) 1水泵電機(jī)變頻起動后，當(dāng)變頻器輸出頻率達(dá)到 50Hz 時，達(dá)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(kuò)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(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(jī)反饋頻率大小來進(jìn)行換機(jī)。在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中，系統(tǒng)在一個工作周期內(nèi)有五個工作狀態(tài)，即 1電機(jī)變頻起動； 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，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(jī)換機(jī)程序設(shè)計中，必須認(rèn)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(yùn)行。由于電機(jī)切換涉及到不同時段管網(wǎng)壓力大小和電機(jī)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(yùn)算程序設(shè)計。 停機(jī)程序 水泵電機(jī)的停機(jī) 既有 手動工作方式下的停機(jī)， 又有自 動工作方式下的停機(jī) ，ST1,ST3,ST3 對應(yīng)著手動方式下的 3臺電機(jī)的停機(jī)， SB5 對應(yīng)著手動方式下的 3 臺電機(jī)的停 機(jī) 。 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(jī)的熱繼電器和變頻器動作進(jìn)行設(shè)計的，當(dāng)電動機(jī)過熱或者當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時，作為 PLC的輸入條件。對于電動機(jī)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(jī)和變頻器的故障，也需要一個輸出端子進(jìn)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(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)壓力信號和電機(jī)頻率信號，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)置主要是通過特殊標(biāo)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(biāo)志符等等。自由數(shù)據(jù)通信子程序設(shè)計就是要求把當(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)來確定的；由于管網(wǎng)壓力和電機(jī)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(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(jìn)行初始化，即在開始的時候，先對管網(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，開始啟動循環(huán)運(yùn)行，在這里假設(shè)選擇 1電機(jī)先運(yùn)行，詳細(xì)的工作過程如下： 當(dāng)按下 SA 按鈕 時，選擇自動方式運(yùn)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(yùn)行一段時間后，但壓力 達(dá)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(yùn)行轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行 ，延時 5秒后， 2水泵開始變頻運(yùn)行 。運(yùn)行一段時間后，壓力仍達(dá)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(yùn)行轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行 ，延時 5秒后， 3水泵開始變頻運(yùn)行。 這樣就出現(xiàn)了在用水最高峰時 3臺水泵的運(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，變頻器的工作頻率將自動減小，當(dāng)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(dāng) 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(yùn)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(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，按下自動停止按鈕 SB5，即可以實現(xiàn)變頻工作下的停機(jī)。 當(dāng)按下 SA1 開關(guān)時，選擇手動方式運(yùn)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(yùn)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(xì)節(jié)問題 1．變頻運(yùn)行時，變頻接觸器先接通 KM7,變頻器投入運(yùn)行。 2．在自動方式運(yùn)行情況下， 3 臺水泵中只能出現(xiàn)一臺變頻運(yùn)行，切不可出現(xiàn)兩臺水泵同時在變頻運(yùn)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(yáng)程或壓力決定，當(dāng)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(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），也就是說轉(zhuǎn)速下降在 20%以內(nèi)，在此范圍內(nèi)，電動機(jī)的負(fù)載率在 50%— 100%范圍內(nèi)變化，電動機(jī)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(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，然后再電機(jī)接入工頻電路上運(yùn)行，同時另一臺電機(jī)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?jǐn)嗾Ｘ?fù)荷電流和過負(fù)荷電流，還可以接通和分?jǐn)喽搪冯娏鞯拈_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，如過負(fù)荷、短路、欠壓和漏電保護(hù)等。低壓斷路器可以手動直接操作和電動操作，也可以遠(yuǎn)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(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(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(jī)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(hù) 。一個 (QF1)置于變頻器的前端，用于保護(hù)變頻器回路；另三個 (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 臺水泵電機(jī)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