機電一體化-基于plc控制的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)設計-資料下載頁
2024-12-06 03:51本頁面
【導讀】前能源緊缺，嚴重制約著經(jīng)濟社會的發(fā)展。利用現(xiàn)有的成熟技術，設計高。性能、高節(jié)能、能適應不同領域的恒壓供水系統(tǒng)成為必然的趨勢。本文介紹了采用PLC控制的變頻調(diào)速供水系統(tǒng)，由PLC進行邏輯控制，在經(jīng)過PID運算，通過PLC控制變頻與工頻切換，實現(xiàn)閉環(huán)自動調(diào)節(jié)恒壓變量供水。運行結果表明，該系統(tǒng)具有壓力穩(wěn)定，結構簡單，工作可靠等特點。而本設計是針對居民生活用水而設計的。合理狀態(tài)，保證按需供水。
【正文】 制 3臺水泵電機 低峰供水時，工作一臺水泵電機變頻調(diào)速 ,用水量加大時，首臺工作水泵由低速向高速調(diào)頻，當工作頻率達到 50 Hz 即水泵滿負荷工作時仍不能滿足用水要求時，將首臺工作水泵切換至工頻運轉，變頻調(diào)速器控制第二臺水泵調(diào)頻運轉，同時工作 2 臺水泵。如用水量進一步增加，第二臺水泵切換至工頻運轉 ,變頻調(diào)速器控制第三臺水泵調(diào)頻運轉 ,同時工作 3臺水泵。供水量減少時，調(diào)速工作水泵首先由高頻段向低頻段調(diào)速運轉，水泵工作頻率達到柜內(nèi)微機控制器預先設定的下限工作頻率而實測水壓仍高 于水壓設定值時，直接停止首臺工作水泵，第二臺泵工頻運轉，第三臺泵調(diào)頻運轉保持系統(tǒng)水壓恒定，如 2臺水泵同時工作實際水壓仍高于設定值，直接停止工頻運轉水泵，第三臺調(diào)頻運轉保持系統(tǒng)水壓恒定。 （ 2）安全問題 在軟件方面設置多個保護環(huán)節(jié)，時時檢測系統(tǒng)狀態(tài)，安全報警等。硬件方面設置 16 安全鏈機械保護，經(jīng)多個閉合觸點組成，包括緊急停車，壓力超上下限開關，水位超上下限開關，電機過熱保護繼電器，空載保護等。安全鏈多個觸點均為常閉觸點，其中任一觸點斷開，安全鏈即失效，系統(tǒng)處于停機狀態(tài)。須排除故障，系統(tǒng)才能進行正常工作 。 圖 44 電控系統(tǒng)控制電路圖 系統(tǒng)程序設計 硬件連接確定之后，系統(tǒng)的控制功能主要通過軟件實現(xiàn)結合前述泵站的控制要求， 17 對泵站軟件設計分折如下： 由“恒壓”要 求出發(fā)的工作泵組數(shù)量管理 前邊已經(jīng)說過，為了恒定水壓，在水壓降落時要升高變頻器的輸出頻率，且在一臺泵工作不能滿足恒壓要求時，需啟動第二臺泵或第三臺泵。判斷需啟動新泵的標準是變頻器的輸出頻率達到設定的上限值。這一功能可通過比較指令實現(xiàn)。為了判斷變頻器工作頻率達上限值的確實性，應濾去偶然的頻率波動引起的頻率達到上限情況，在程序中考慮采取時間濾波。 多泵組泵站泵組管理規(guī)范 由于變頻器泵站希望每一次啟動電動機均為軟啟動，又規(guī)定各臺水泵必須交替使用，多泵組泵站泵組的投運要有個管理規(guī)范。在該系統(tǒng)中，控制 要求中規(guī)定任一臺泵連續(xù)變頻運行不得超過 3h，因此每次需啟動新泵或切換變額泵時，以新運行泵為變頻泵是合理的。具體的操作時，將現(xiàn)行運行的變頻泵從變頻器上切除，并接上工頻電源運行，將變頻器復位并用于新運行泵的啟動。除此之外，泵組管理還有一個問題就是泵的工作循環(huán)控制，本例中使用泵號加 1 的方法實現(xiàn)變頻泵的循環(huán)控制 (3 再加 1等于 0)，用工頻泵的總數(shù)結合泵號實現(xiàn)工頻泵的輪換工作。 程序的結構及程序功能的實現(xiàn) 根據(jù)可知， PLC 上在恒壓供水系統(tǒng)中的功能較多，由于模擬量單元及 PID調(diào)節(jié)都需要編制初始化及中斷程序，本 程序分可為三部分：主程序、子程序和中斷程序。系統(tǒng)初始化的一些工作放在初始化子程序中完成。這樣可節(jié)省掃描時間。利用定時器中斷功能實現(xiàn) PID 控制的定時采樣及輸出控制。主程序的功能最多，如泵切換信號的生成、泵組接觸器邏輯控制信號的綜合及報警處理等都在主程序。生活及消防雙恒壓的兩個恒壓值是采用數(shù)字方式直接在程序中設定的。生活供水時系統(tǒng)設定值為滿量程的 70％，消防供水時系統(tǒng)設定值為滿量程的 90％。在本系統(tǒng) PID 中，只是用了比例和積分控制，其回路增益和時間常數(shù)可通過工程計算初步確定，但還需要進一步調(diào)整以達到最優(yōu)控制效果 。初步確定的增益和時間常數(shù) ) 積分時間 min30?iT 程序中使用的 PLC 元件及其功能如表 42 所示； 18 器件地址 功能 器件地址 功能 D100 過程變量標準值 T38 工頻泵減泵濾波時間控制 D102 壓力給定值 T39 工頻 /變頻轉換邏輯控制 D104 PI 計算值 M10 故障結束脈沖信號 D11 比例系數(shù) M11 泵變頻啟動脈沖 D111 采樣時間 M12 減泵中間繼電器 D112 積分時間 M13 倒泵變頻啟動脈沖 D113 微分時間 M14 復位當前變 頻泵運行脈沖 D114 變頻運行頻率下限值 M15 當前泵運行啟動脈沖 D115 生活供水變頻運行上限值 M16 新泵變頻啟動脈沖 D116 消防供水變頻運行上限值 M20 泵工頻 /變頻轉換邏輯控制 D150 PI 調(diào)節(jié)結果存儲單元 M21 泵工頻 /變頻轉換邏輯控制 D180 變頻工作泵泵號 M22 泵工頻 /變頻轉換邏輯控制 D182 變頻工作泵的總臺數(shù) M30 故障信號匯總 D184 倒泵時間存儲器 M31 水池水位下限故障邏輯 D190 工頻 /變頻轉換邏輯控制 M32 水池水位下限故障消鈴邏輯 T33 工頻 /變頻轉換邏輯控制 M33 變頻器故障消鈴邏輯 T34 工頻泵增泵濾波時間控制 M34 火災消鈴邏輯 表 42 程序中使用 PLC 機內(nèi)器件及功能 系統(tǒng)的運行分析 （ 1）設備控制 3臺水泵電機 低峰供水時，工作一臺水泵電機變頻調(diào)速 ,用水量加大時，首臺工作水泵由低速向高速調(diào)頻，當工作頻率達到 50 Hz 即水泵滿負荷工作時仍不能滿足用水要求時，將首臺工作水泵切換至工頻運轉，變頻調(diào)速器控制第二臺水泵調(diào)頻運轉，同時工作 2 臺水泵。 19 如用水量進一步增加，第二臺水泵切換至工頻運轉 ,變頻 調(diào)速器控制第三臺水泵調(diào)頻運轉 ,同時工作 3臺水泵。供水量減少時，調(diào)速工作水泵首先由高頻段向低頻段調(diào)速運轉，水泵工作頻率達到柜內(nèi)微機控制器預先設定的下限工作頻率而實測水壓仍高于水壓設定值時，直接停止首臺工作水泵，第二臺泵工頻運轉，第三臺泵調(diào)頻運轉保持系統(tǒng)水壓恒定，如 2臺水泵同時工作實際水壓仍高于設定值，直接停止工頻運轉水泵，第三臺調(diào)頻運轉保持系統(tǒng)水壓恒定。 （ 2）安全問題 在軟件方面設置多個保護環(huán)節(jié)，時時檢測系統(tǒng)狀態(tài)，安全報警等。硬件方面設置安全鏈機械保護，經(jīng)多個閉合觸點組成，包括緊急停車，壓力超上下限開關，水 位超上下限開關，電機過熱保護繼電器，空載保護等。安全鏈多個觸點均為常閉觸點，其中任一觸點斷開，安全鏈即失效，系統(tǒng)處于停機狀態(tài)。須排除故障，系統(tǒng)才能進行正常工作。 20 致 謝 在即將畢業(yè)之際，畢業(yè)設計已接近尾聲，我想借此機會對關心和支持我的所有人表示感謝！ 三年來，我認真地學習了專業(yè)課程基礎知識，具有一定的設計理論基礎和獨立設計能力，由于畢業(yè)設計的課題是一種整體性的，系統(tǒng)性的設計，我真的是很努力地在做，但還是感到力不從心，因而這次設計在深度和廣度上都有一定的局限性， 不過，我認為還是提高了認識，學到了東西。所以我要感謝所有的任課老師，是您們的教育和培養(yǎng)，才使我學有所獲。 大學生活即將結束，我感到自己樹立了正確的世界觀、人生觀、價值觀。在此，我要感謝學院領導和班主任李老師，是他們教會我做人的道理。 還有我要向在我論文傾注了大量心血和提供了許多幫助的各位老師、同學表示深深的敬意和謝意。特別設計 龍慧 老師 在我完成論文的過程中傾注了悉心的指導和大力支持，在此表示深深地感謝。 21 參 考 文 獻 [1] 厲無咎、顧明時，應用變頻調(diào)速恒壓變流量供水系統(tǒng) 中國第四屆交流電機調(diào)速傳動學術會議 1995 [2] 孫增析、張再興等智能控制理論與技術。清華大學出版社 1997 [3] 張扣寶 基于 PLC 和變頻器控制的恒壓供水系統(tǒng)設計 2021年第 11 期電氣技術 2021 [4] 滕俊沛 基于 PLC 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的設計 2021。 3 [5] 王樹主。變頻調(diào)速系統(tǒng)設計與應用 [M] 機械工業(yè)出版社 2021。 [6] 吳忠智、吳加林 ， 變頻器應用手冊 機械工業(yè)出版社 2021
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