【正文】 工頻切換 [9]。 PFC宏是風(fēng)機(jī)泵類控制的專業(yè)宏，其接線圖如下： 陜西科技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計說明書 12 圖 34 PFC 宏接線圖 使用 PFC宏功能時可以參看下表中的參數(shù)設(shè)置： 表 31 PFC宏參數(shù)設(shè)置表 功能碼 名稱 設(shè)定值 單位 注釋 9902 應(yīng)用宏 7 PCF 控制宏 9905 電機(jī)額定電壓 380 V 9906 電機(jī)額定電流 A 9907 電機(jī)額定功率 15 KW 1002 外部 2 命令 6 DI6 控制啟停 1101 控制盤給定選擇 2 百分比給定 1102 外部 1/外部 2 選擇 7 選擇外部控制 2 1106 給定值 2 選擇 19 給定值來源于 PID1 的輸出 恒壓 變頻供水系統(tǒng)設(shè)計 13 續(xù)表 31 功能碼 名稱 設(shè)定值 單位 注釋 1601 運(yùn)行允許 6 DI6 作為運(yùn)行允許信號 4006 單位 22 公斤（ bar） 4007 單位換算 1 一個小數(shù)點(diǎn) 4008 0％ 值 0 顯示最小值為 0 4009 100％ 160 顯示最大值為 16 4010 給定值選擇 1 模擬量 AI1 做給定 4011 內(nèi)部給定 60 給定值為 60％ 4014 反饋值選擇 1 實(shí)際值 ACT1 作為反饋信號 4016 ACT1 輸入 1 取模擬信號 AI1 為 ACT1 4027 PID1 參數(shù)組選擇 0 使用 PID 參數(shù)組 1 3201 監(jiān)控 1 參數(shù) 103 HZ 監(jiān)控器 1 監(jiān)控高頻率 48Hz 3202 監(jiān)控器 1 低限 25 3203 監(jiān)控器 1 高限 48 8109 啟動頻率 1 48 Hz 第一臺輔機(jī)的啟動頻率 8112 停止頻率 1 25 Hz 第一臺輔機(jī)的停止頻率 8115 輔機(jī)啟動延時 s 8116 輔機(jī)停止延時 s 8117 輔機(jī)數(shù)量 1 個 工頻泵個數(shù) 8123 PFC 使能 1 PFC 激活 8127 電機(jī)數(shù)量 2 個 使用 PFC 宏控制 5臺輔泵的切換，繼電器輸出 1接故障信號輸出，繼電器 2 和繼電器 3 分別控制輔泵 1 和輔泵 2?？刂七^程如下： 在軟啟動器將一臺輔泵啟動起來后，經(jīng)過短暫延時， PLC采集繼電器輸出 2 和繼電器輸出3 的狀態(tài)，如果 RO2=1 且 RO3=1（繼電器動作， 1輔泵和 2輔泵已啟動），則繼續(xù)啟動 3輔泵，這時候如果反饋壓力大于給定值，變頻器輸出頻率將會下降，如果穩(wěn)定在停止頻率以上，此時 RO2和 RO3狀態(tài)不變，在 3輔泵啟動起來后，經(jīng)過延時， PLC再次檢測到 RO2= RO3=1，于是又開啟 4輔泵。如果變頻器輸出頻率降至停止頻率以下， RO3=0， 2輔泵切出，變頻器輸 陜西科技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計說明書 14 出頻率上升，若升至啟動頻率，則啟動 2輔泵，同時由于 PLC檢測到 RO2= RO3=1， 又會啟動 5輔泵；如果變頻器輸出頻率停留在停止頻率和啟動頻率之間，在 4輔泵啟動起來后，PLC 檢測到 RO2= RO3=0， 不再啟動另一臺輔泵。 系統(tǒng)穩(wěn)定時的狀態(tài)是 RO2= RO3=0 時候出現(xiàn)的，此時繼電器輸出 2動作，而繼電器輸出3 復(fù)位。盡管 PFC 控宏控制可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，但是需要增加擴(kuò)展模塊，這樣要增加開支，我們想能不能用 PID宏代替 PFC 宏，同時在繼電器動作時利用恒速功能實(shí)現(xiàn)頻率升和頻率降，嘗試了一種和 PFC 控制并列的方案，并且實(shí)現(xiàn)起來較為容易，接線要 稍作改動。 PID宏的接線如下： 圖 35 PID 宏控制接線圖 使用 PID宏進(jìn)行參數(shù)設(shè)置是在 PFC 宏的基礎(chǔ)上增加了 12 組參數(shù)和外部 1/外部 2 切換，具體可以參看下表： 恒壓 變頻供水系統(tǒng)設(shè)計 15 表 32 PID 宏參數(shù)設(shè)置表 功能碼 名稱 設(shè)定值 單位 注釋 3201 監(jiān)控 1 參數(shù) 103 監(jiān)控輸出頻率 3202 監(jiān)控器 1 低限 48 Hz 監(jiān)控器 1 監(jiān)控高頻率 48Hz 3203 監(jiān)控器 1 高限 48 3204 監(jiān)控器 2 參數(shù) 103 監(jiān)控輸出頻率 3205 監(jiān)控器 2 低限 25 Hz 監(jiān)控器 2 監(jiān)控低頻率 25Hz 3206 監(jiān)控器 2 高限 25 1102 外部 1/外部 2 選擇 1 DI1 得電 =外部 1； DI1 失電 =外部 2 9902 應(yīng)用宏 6 PID 宏 1201 恒速選擇 9 DI DI4 定義 3 個恒速 1202 恒速 1 26 Hz 恒速 1（對應(yīng) 48Hz 時繼電器輸 出 2） 1203 恒速 2 45 Hz 恒速 2（對應(yīng) 25Hz 時繼電器輸出 3） 1402 繼電器輸出 2 8 輸出頻率超過 48Hz 接通 1403 繼電器輸出 3 11 輸出頻率小于 25Hz 接通 1407 繼電器 2 斷延時 20 s 26Hz 對應(yīng)的恒速時間 1409 繼電器 3 斷延時 20 s 45Hz 對應(yīng)的恒速時間 大致過程是樣的：由于恒速功能不能使用 PID控制或 PFC 控制，而外部 2 用到了 PID控制，所以必須在恒速時切換到外部 1。使用恒速實(shí)現(xiàn)頻率升和頻率降，恒速持續(xù)幾秒鐘后，再切回到外部 2，進(jìn)行 PID控制。 恒速的啟動和斷開靠 DI1 在適當(dāng)?shù)臅r刻接通繼電器 2 或繼電器 3，從開始恒速到恒速保持結(jié)束的時間和繼電器斷延時的時間相同，繼電器 2和繼電器 3 輸出的時序圖如下所示（繼電器輸出延遲時間設(shè)置為 20s） ： 陜西科技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計說明書 16 圖 36 繼電器輸出時序圖 軟啟動器的設(shè)計 軟啟動器作為輔助電機(jī)啟動和停止的器件，具有重要的作用。如果不使用軟啟動器，在電機(jī)切換至工頻運(yùn)行時需要直接接入電網(wǎng)，這時容易造成巨大的沖擊，致使電機(jī)容易損壞；當(dāng)電機(jī)切出時如果直接切斷電源，容易產(chǎn)生“水錘效應(yīng)” [10]。所以一個好的軟啟動器可以產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性能。本系統(tǒng)選擇的軟啟動器是 CTS 200，用于恒壓供水系統(tǒng)中，由于恒壓供水項(xiàng)目中采用二（一臺備用）拖多的模式，所以對該型號軟啟動器進(jìn)行了改造，拆除了該軟啟動器上的旁路端子 B1， B2， B3，實(shí)際使用時，啟動完成電機(jī)直接接到 工頻上即可，這樣可減少軟啟動器的損耗。 各個端子的功能可以參看下表： 恒壓 變頻供水系統(tǒng)設(shè)計 17 表 34 軟啟動器端子功能 符號 端子名稱 說明 主回路 交流電源輸入端子 連接三相交流電源 軟啟動器輸出端子 連接三相異步電動機(jī) 旁路接觸器專用端子 用于連接旁路接觸器 控 制 回 路 輸入 端子 RUN 外控起動端子 RUN 與 COM 短接則啟動 STOP 外控停止端子 STOP 與 COM 短接則停止 JOG 外控點(diǎn)動端子 JOG 與 COM 短接則點(diǎn)動 +12V 內(nèi)部電源端子 內(nèi)部輸出電源， DC12V/12mA 輸出 端子 OC 起動完成輸出端子 起動完成后晶體管導(dǎo)通 COM 公共端子 內(nèi)部電位參考點(diǎn) K11 故障輸出端子 故障時， 閉合 斷開 觸點(diǎn)容量： AC250V/5A K12 常開接點(diǎn) 常閉接點(diǎn) K14 K21 起動完成端子 常開接點(diǎn) 常閉接點(diǎn) 完成后， 閉合 斷開 觸點(diǎn)容量： AC250V/5A K22 K24 當(dāng)需要利用軟啟動器時閉合 KA50，這時軟啟器帶動電機(jī)進(jìn)行啟動，當(dāng)啟動完成后斷開KA50 就完成了一次軟啟。 下 圖為軟啟動器的接線圖 ： 圖 37 軟啟動器接線圖 陜西科技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計說明書 18 系統(tǒng)控制電路的設(shè)計 恒壓變頻供水系統(tǒng)是由 PLC作為控制器進(jìn)行全局的控制，控制電路的設(shè)計影響到系統(tǒng)的性能。本系統(tǒng)利用 S7200 型 PLC及其擴(kuò)展模塊對 7 臺水泵電機(jī)進(jìn)行控制，使其可以完成 6 臺水泵電機(jī)的投切以及循環(huán)啟停，第 7 臺水泵電機(jī)在夜間模式時開啟。在啟動和停止過程中應(yīng)該有軟啟動功能，設(shè)計時必須包含手動、自動切換功能，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時可以利用手動功能對系統(tǒng)進(jìn)行檢查，另外系統(tǒng)必須包含報警功能。系統(tǒng)的控制電路如下： 圖 38 系統(tǒng)控制電路 （ 1） 恒壓 變頻供水系統(tǒng)設(shè)計 19 圖 39 系統(tǒng)控制電路（ 2） 如圖 38和 39 所示，其最左邊的指示燈點(diǎn)亮表示系統(tǒng)上電，接下來的 16 個常開觸點(diǎn)分別連接 16 個指示燈，當(dāng)對應(yīng)的線圈得電后觸電閉合指示燈得電、點(diǎn)亮，這些指示燈的功能是指示目前各電機(jī)的工作狀態(tài)以及變頻器工作是否正常，后邊還有缺水信號如果缺水則立即斷開常閉觸點(diǎn) KA3 使系統(tǒng)不再工作，最后一個是聲音報警的常開觸點(diǎn)，如果出現(xiàn)異常則閉合使揚(yáng)聲器得電，發(fā)出報警音。圖中 SA 為手自動切換開關(guān)，如果電源與下邊接通表示為手動控制狀態(tài)，由按鈕 1SB1~7SB1 和 1SB2~7SB2 分別控制 7 臺水泵電機(jī)的啟動和停止。如果電源與上邊接通表示為自動控制狀態(tài)，自動控制時由 PLC 控制各水泵電機(jī)的運(yùn)行，圖中包含 1KM1~7KM1 的常開觸點(diǎn)，其作用是進(jìn)行自鎖。每個支路上都有各自 xKM2 和 xKM3(x為 17)的常閉觸點(diǎn)，表示各種啟動狀態(tài)不能同時發(fā)生，有互鎖的作用。（ xKM1 表示水泵電機(jī)的工頻啟動、 xKM2 表示水泵電機(jī)的變頻啟動、 xKM3 表示水泵電機(jī)的軟啟動。） 1KM和 KM 2KM和 KM2 分別為2 個變頻器的控制線圈，控制由哪個變頻器工作，電路中也有互鎖功能。同理 3KM和 KM4KM 和 KM4 分別為 2 個軟啟動器的控制線圈，控制軟啟動器的工作。 陜西科技大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計說明書 20 4 恒壓變頻供水系統(tǒng)的軟件設(shè)計 主程序循環(huán) 流程圖 系 統(tǒng) 上 電故 障 檢 測 子 程 序工 作 模 式 判 斷變 頻 器 選 擇軟 啟 動 器 選 擇啟 停 子 程 序變 頻 器 狀 態(tài) 器 切 換泵 狀 態(tài) 切 換 圖 41 主程序循環(huán) 系統(tǒng)上電 步驟 系統(tǒng)上電分為以下幾個部分：供電系統(tǒng)上電；變頻器上電 —— 1QF、 2QF 手動閉合；軟啟動器上電 —— 3QF、 4QF 手動閉合；控制回路上電 —— QF8 上電；水泵上電 —— QF1~QF7。 變頻器選擇 上電后，如果電源檢測無故障，則進(jìn)行變頻器選擇。變頻器選擇是通過柜體上的旋鈕來控制的。通過中間繼電器 KA22 來進(jìn)行兩個變頻器的選擇，上電后，系統(tǒng)默認(rèn)為 1變頻器投入，若需要更換變頻器，則調(diào)整旋鈕位置。 流程 圖如圖 42 所示 ： 恒壓 變頻供水系統(tǒng)設(shè)計 21 ZJ 10 = 1 ？P L C 檢測手動切換旋鈕輸入地址 Ix . xIx . x = 1 ？KA 23 = 0KM 3 = 1選擇 1 軟啟動器系統(tǒng)上電是否檢查 3 QF 空開 ，檢查電源狀態(tài)ZJ 11 = 1 ？是檢查 4 QF 空開 ，檢查電源狀態(tài)否否是KA 23 = 1KM 4 = 1選擇 2 軟啟動器去故障檢測子程序Z J 8 = 1 ？P L C 檢 測 手 動 切 換旋 鈕 輸 入 地 址 I x . xI x . x = 1 ？K A 2 2 = 0K M 1 = 1選 擇 1 變 頻 器系 統(tǒng)上 電是否檢 查 1 Q F 空 開 ，檢 查 電 源 狀 態(tài)Z J 9 = 1 ？是檢 查 2 Q F 空 開 ，檢 查 電 源 狀 態(tài)否否是K A 2 2 = 1K M 2 = 1選 擇 2 變 頻 器去 軟 起 動 器 選擇 子 程 序 圖 42 變頻器選擇 流程圖 軟啟動 器 選擇 變頻器選擇后進(jìn)行軟啟動器的選擇。軟啟動器選擇也是通過柜體上的旋鈕來控制的。通過中間繼電器 KA23 來進(jìn)行兩個變頻器的選擇，上電后，系統(tǒng)默認(rèn)為 1軟啟動器投入，若需要更換軟啟動器，則調(diào)整旋鈕位置。 流程 圖如圖 43 所示 ：