【正文】 工頻兩種運行方式，因此每臺主水泵均要求通過兩個接觸器分別與工頻電源和變頻電源輸出相聯(lián)；輔助泵只運行在工頻狀態(tài)，通過一個接觸器接入工頻。連線時一定要注意，保證水泵旋向正確，接觸器的選擇依據(jù)電動機(jī)制容量來確定。QF1,QF2,QF3,QF4,QF5,QF6 分別為主電路、變頻器和各水泵的工頻運行空氣開關(guān)，F(xiàn)R1, FR2, FR3, FR4 為工頻運行時的電機(jī)過載保護(hù)用熱繼電器，變頻運行時由變頻器來實現(xiàn)電機(jī)過載保護(hù)。湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）21 主電路圖變頻器的主電路輸出端子(U,V,W)經(jīng)接觸器接至三相電動機(jī)上，當(dāng)旋轉(zhuǎn)方向與工頻時電機(jī)轉(zhuǎn)向不一致時，需要調(diào)換輸出端子(U,V,W)的相序，否則無法工作。變頻器和電動機(jī)之間的配線長度應(yīng)控制在 100m 以內(nèi)。在變頻器起動、運行和停止操作中，必須用觸摸面板的運行和停止鍵或者是外控端子 FWD(REV)來操作，不得以主電路空氣開關(guān)QF2 的通斷來進(jìn)行。為了改善變頻器的功率因素，還應(yīng)在變頻器的(Pl, P+)端子之間需接入相應(yīng)的 DC 電抗器。變頻器接地端子必須可靠接地，以保證安全，減少噪聲。圖 給出了供水系統(tǒng)電氣控制主回路的主要聯(lián)線關(guān)系。 控制電路設(shè)計在控制電路的設(shè)計中，必須要考慮弱電和強電之間的隔離的問題。為了保護(hù) PLC設(shè)備，PLC 輸出端口并不是直接和交流接觸器連接，而是在 PLC 輸出端口和交流接觸器之間引入中間繼電器，通過中間繼電器控制接觸器線圈的得電/失電，進(jìn)而控制電機(jī)或者閥門的動作。通過隔離，可延長系統(tǒng)的使用壽命，增強系統(tǒng)工作的可靠性?？刂齐娐分羞€要考慮電路之間互鎖的關(guān)系，這對于變頻器安全運行十分重要。變頻器的輸出端嚴(yán)禁和工頻電源相連，也就是說不允許一臺電機(jī)同時接到工頻電源和變頻電源的情況出現(xiàn)。因此，在控制電路中多處對各主泵電機(jī)的工頻/變頻運行接觸器作了互鎖設(shè)計；另外，變頻器是按單臺電機(jī)容量配置，不允許同時帶多臺電機(jī)運行，為此對各電機(jī)的變頻運行也作了互鎖設(shè)計。為提高互鎖的可靠性，在 PLC 控制程序設(shè)M12M34K24K6735QF3QF5F1UFRFRVR STWN3~~湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）22計時，進(jìn)一步通過 PLC 內(nèi)部的軟繼電器來做互鎖。控制電路中還考慮了電機(jī)和閥門的當(dāng)前工作狀態(tài)指示的設(shè)計，為了節(jié)省 PLC 的輸出端口，在電路中可以采用 PLC 輸出端子的中間繼電器的相應(yīng)常開觸點的斷開和閉合來控制相應(yīng)電機(jī)和閥門的指示燈的亮和熄滅，指示當(dāng)前系統(tǒng)電機(jī)和閥門的工作狀態(tài)。出于可靠性及檢修方面的考慮，設(shè)計了手動/自動轉(zhuǎn)換控制電路。通過轉(zhuǎn)換關(guān)及相應(yīng)的電路來實現(xiàn)。圖 給出了供水系統(tǒng)的部分電氣控制線路圖。 kA352SB13k2FR165SB87A429k5126FR3k4A564k71243LkAkAHL0N 3SB3740S圖 手動控制線路圖圖 中，SA 為手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，KA 為手動/自動轉(zhuǎn)換用中間繼電器，打在①位置為手動狀態(tài)，打在②位置 KA 吸合，為自動狀態(tài)。在手動狀態(tài)，通過按鈕 SB1SB14控制各臺泵的起停。在自動狀態(tài)時，系統(tǒng)執(zhí)行 PLC 的控制程序，自動控制泵的起停。中間繼電器 KA 的 7 個常閉觸點串接在四臺泵的手動控制電路上，控制四臺泵的手動運行。中間繼電器 KA 的常開觸點接 PLC 的 XO，控制自動變頻運行程序的執(zhí)行。在自動狀態(tài)時，四臺泵在 PLC 的控制下能夠有序而平穩(wěn)地切換、運行。電動機(jī)電源的通斷，由中間繼電器 KA1KA7 控制接觸器 KM1KM7 的線圈來實現(xiàn)。HLO 為自動運行指示燈。FR1, FR2, FR3，F(xiàn)R4 為四臺泵的熱繼電器的常閉觸點，對電機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)。湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）23 PLC 的 I/O 端子分配及接線圖PLC 的 I/O 分配如表 。表 PLC 的 I/O 端子分配現(xiàn)場器件與接線段子 I/O 地址 功能注釋中間繼電器 KA 常開觸點 X0 自動/手動轉(zhuǎn)換開關(guān)變頻器 Y2 端子 X1 變頻器輸出頻率極限信號遠(yuǎn)傳壓力表壓力上限電接點 X2 壓力下限到達(dá)信號遠(yuǎn)傳壓力表壓力下限電接點 X3 壓力上限到達(dá)信號水池水位下限信號 X4 水池缺水接觸器 KM8 常開 X5 變頻器故障報警信號接觸器 KM9 常開 X15 壓力上下限報警信號 輸 入變頻器 Y1 X16 變頻器過載信號KA8 線圈 Y0 實現(xiàn)運行/停止控制KA1 線圈 Y1 1變頻運行控制及指示KA2 線圈 Y2 1工頻運行控制及指示KA3 線圈 Y3 2變頻運行控制及指示KA4 線圈 Y4 2工頻運行控制及指示KA5 線圈 Y5 3變頻運行控制及指示KA6 線圈 Y6 3工頻運行控制及指示KA7 線圈 Y7 輔助泵工頻運行控制及指示KA10 線圈 Y10 水池水位下限報警指示KA11 線圈 Y11 變頻器故障報警指示KA12 線圈 Y12 水壓上下報警KA13 線圈 Y13 自動變頻運行指示KA14 線圈 Y14 自動工頻運行指示輸 出KA15 線圈 Y15 變頻器過載運行指示 依據(jù)表 得 FX2N32MR 的 I/O 口的輸入輸出電路圖，如圖 。湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）24X1234 KA15Y1544331212KA0FR47KA1365535143FR21KA235Y076Y543Y21 80KM9變 頻 器 的 Y1KM8水 位 下 限 信 號遠(yuǎn) 傳 壓 力 表 上 限 電 節(jié) 點遠(yuǎn) 傳 壓 力 表 下 限 電 節(jié) 點變 頻 器 的 Y2KAX65076X432XCOMFNR圖 PLC 的接線圖 變頻器功能設(shè)定及接線圖湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）25表 變頻器接線及參數(shù)設(shè)置表 中頻率參數(shù)設(shè)置說明：(1) 最大頻率：水泵屬于平方律負(fù)載，轉(zhuǎn)矩 ∝ ，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過其額定轉(zhuǎn)速時，T2n轉(zhuǎn)矩將按平方規(guī)律增加，導(dǎo)致電動機(jī)嚴(yán)重過載。因此，變頻器的最高頻率只能與水泵額定頻率相等。(2) 上限頻率：由于變頻器內(nèi)部具有轉(zhuǎn)差補償功能，在 50Hz 的情況下，水泵在變頻運行時的實際轉(zhuǎn)速要高于工頻運行時的轉(zhuǎn)速，從而增大了電動機(jī)的負(fù)載，因此實際預(yù)置得略低于額定頻率。(3) 下限頻率：在供水系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速過低，會出現(xiàn)水泵的全揚程小于基本揚程(實際揚程)，形成水泵“空轉(zhuǎn)”的現(xiàn)象。所以，在多數(shù)情況下，下限頻率不能太低，可根變頻器端子 現(xiàn)場器件與接線端子 功能代碼參數(shù)設(shè)定 解釋FWD KA8 線圈Y1 PLC 的 X16 F33 4 輸出過載預(yù)報信號Y2 PLC 的 X1 F33 2 輸出頻率到達(dá)信號CM PLC 的 COMPE 接地端子IRF 接壓力傳感器輸入信號30A，30B KM8 線圈 變頻器故障總報警信號30PA，30PB KM9 線圈 壓力上下限報警信號F01 2 頻率由外控端子 IRF4～20mAF02 1 外控 FWD,REV 控制，STOP 有效F03 1 電動機(jī)停車方式自由制動F04 Hz 最大頻率F06 380V 最高輸出電壓F10 2 電子熱保護(hù)，過載預(yù)報動作F12 上限頻率F13 Hz 下限頻率F21 Hz 啟動頻率F27 1 轉(zhuǎn)向鎖定，正向有效F50 3 反饋方式模擬電流 4～20mAF44 4 控制對象是壓力湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）26據(jù)實際情況適當(dāng)調(diào)整。(4) 啟動頻率：水泵在啟動前，其葉輪全部在水中，啟動時，存在著一定的阻力，在從 0Hz 開始啟動的一段頻率內(nèi)，實際上轉(zhuǎn)不起來。因此，應(yīng)適當(dāng)預(yù)置啟動頻率值，使其在啟動瞬間有一點沖擊力。 系統(tǒng)控制電路如圖 為電控系統(tǒng)控制電路圖。圖中 SA 為手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，SA 打在 1 的位置為手動控制狀態(tài)；打在 2 的狀態(tài)為自動控制狀態(tài)。手動運行時，可用按鈕 SB1~SB6控制三臺水泵的啟/停；自動運行時，系統(tǒng)在 PLC 程序控制下運行。圖中的 HL10 為自動運行狀態(tài)電源指示燈。對變頻器頻率進(jìn)行復(fù)位是只提供一個干觸發(fā)點信號，本系統(tǒng)通過一個中間繼電器 KA 的觸點對變頻器進(jìn)行復(fù)頻控制。圖中的Y000~Y005 及 Y007~Y014 為 PLC 的輸出繼電器觸點。1) 手動控制：手動控制只在檢查故障原因時才會用到，便于電機(jī)故障的檢測與維修。單刀雙擲開關(guān) SA 打至 1 端時開啟手動控制模式，此時可以通過開關(guān)分別控制三臺水泵電機(jī)在工頻下的運行和停止。SB1 按下時由于 KM2 常閉觸點接通電路使得 KM1 的線圈得電，KM1 的常開觸點閉合從而實現(xiàn)自鎖功能，電機(jī) M1 可以穩(wěn)定的運行在工頻下。只有當(dāng) SB2 按下時才會切斷電路，KM1 線圈失電，電機(jī) M1 停止運行。同理，可以通過按下 SBSB5 啟動電機(jī) MM3，通過按下 SBSB6 來使電機(jī) MM3 停機(jī)。（2）自動控制：在正常情況下變頻恒壓供水系統(tǒng)工作在自動狀態(tài)下。單刀雙擲開關(guān) SA 打至 2 端時開啟自動控制模式，自動控制的工作狀況由 PLC 程序控制。Y000 輸出1水泵工頻運行信號，Y001 輸出 1水泵變頻運行信號，當(dāng) Y000 輸出 1 時，KM1 線圈得電，1水泵工頻運行指示燈 HL1 點亮，同時 KM1 的常閉觸點斷開，實現(xiàn) KMKM2 的電氣互鎖。當(dāng) Y001 輸出 1 時，KM2 線圈得電，1水泵變頻運行指示燈 HL2 點亮，同時KM2 的常閉觸點斷開，實現(xiàn) KMKM1 的電氣互鎖。同理，3水泵的控制原理也是如此。當(dāng) Y007 輸出 1 時，水池水位上下限報警指示燈 HL7 點亮；當(dāng) Y014 輸出 1 時，變頻器故障報警指示燈 HL8 點亮；當(dāng) Y011 輸出 1 時，白天供水模式指示燈 HL9 點亮；當(dāng) Y012 輸出 1 時，報警電鈴 HA 響起；當(dāng) Y013 輸出 1 時，中間繼電器 KA 的線圈得電，常開觸點 KA 閉合使得變頻器的頻率復(fù)位；處于自動控制狀態(tài)下，自動運行狀態(tài)電源指示燈 HL10 一直點亮。湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）27 系統(tǒng)控制電路圖 PLC I/O 分配、地址編號，水位上下限信號在水淹沒是為0，露出時為1。湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）28信號 名稱 地址編碼手動和自動消防信號 X000供水啟動 X001供水停止 X002消防啟動 X003消防停止 X004水池水位下限信號 X005水池水位上限信號 X006壓力設(shè)定（010V）數(shù)字信號 X007壓力變送器1 X010壓力變送器2 X011變頻器報警信號 X012試燈按鈕 X013消報警按鈕 X014手動1水泵電機(jī) X015手動2水泵電機(jī) X016手動3水泵電機(jī) X0171水泵電機(jī)過熱保護(hù) X0202水泵電機(jī)過熱保護(hù) X021輸入信號3水泵電機(jī)過熱保護(hù) X022信號 名稱 地址編碼1水泵工頻運行及指示燈 Y0001水泵變頻運行及指示燈 Y0012水泵工頻運行及指示燈 Y0022水泵變頻運行及指示燈 Y0033水泵工頻運行及指示燈 Y0043水泵變頻運行及指示燈 Y005生活/消防供水轉(zhuǎn)換電磁閥 Y006輸出信號水池水位下限報警指示燈 Y007湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）29軟啟動器 Y010火災(zāi)報警指示燈 Y011報警電鈴 Y012變頻器頻率復(fù)位控制 Y013變頻器故障報警指示燈 Y0141 泵的故障指示信號 Y0212 泵的故障指示信號 Y0223 泵的故障指示信號 Y023送控制信號給變頻器 Y024湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）30第四章 組態(tài)監(jiān)控界面設(shè)計 組態(tài)監(jiān)控程序設(shè)計 上位機(jī)的程序流程圖如圖 所示。根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，如接收到的是讀寫錯誤，則要求重發(fā)。如為寫成功，則開啟定時器 1，定時采樣；如讀成功，接收到的是采樣數(shù)據(jù)則進(jìn)行顯示和調(diào)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)字處理，處理完畢發(fā)送頻率和設(shè)定壓力值，并開啟定時器 2，等待響應(yīng)。 系統(tǒng)主窗體四個按鈕控件，分別為參數(shù)設(shè)置、實時監(jiān)測、啟動和關(guān)閉系統(tǒng)。用戶可根據(jù)實際情況修改壓力設(shè)定值。主要控件功能包括:(1) 壓力設(shè)定值:壓力設(shè)定值范圍:。(2) 校正系數(shù):主要是對壓力顯示進(jìn)行校正，使壓力顯示與壓力表顯示一致。(3) 復(fù)位按鈕:運行中按下，將使系統(tǒng)重新啟動，各參數(shù)回到初始設(shè)置。(4) 設(shè)定按鈕:在文本框輸入壓力設(shè)定值和校正系數(shù)后，按下此按鈕，壓力設(shè)定值和校正系數(shù)才能通過串口發(fā)送給下位機(jī)。湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）31圖 上位機(jī)流程圖 組態(tài)設(shè)計步驟（1）新建連接設(shè)備：本系統(tǒng)所選三菱 FX2N，界面如圖 。湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）32圖 設(shè)備連接（2）新建畫面。圖 圖 新建畫面輸入畫面名稱，給定畫面寬、高，選擇畫面背景色。點擊命令語言，可對畫面及變量進(jìn)行簡單編程，如圖 。在畫面內(nèi)可繪制各圖素，繪制各圖素的主要工具放置在圖形編輯工具箱內(nèi)。當(dāng)畫面打開時，工具箱自動顯示。工具箱中各種基本工具的使用方法和 Windows 中“畫筆”很類似。工具箱內(nèi)的“圖庫” 工具，內(nèi)含許多較常用的圖形，雙擊需要的圖形，就能調(diào)用。在工具箱內(nèi)單擊文本工具，輸入文字，可改變文字字體、大小及方向。在畫面內(nèi)繪好需要的界面之后，選擇菜單“文件”｜“全部存” ，湖南科技大學(xué)本科生