【正文】 能進(jìn)行了大幅提升與改進(jìn)， 軟件的功能性和可用性有了很大的提高 。 組態(tài)王開發(fā) 監(jiān)控系統(tǒng) 軟件 ，是新型的 工業(yè) 自動(dòng)控制系統(tǒng) ，它以標(biāo)準(zhǔn)的 工業(yè)計(jì)算機(jī) 軟、硬件平臺(tái)構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。 第 29 頁 共 50 頁 PLC 輸入信號(hào)： 表 PLC 輸入信號(hào) 名稱 符號(hào) 地址 啟動(dòng) SB1 停止 SB2 自動(dòng) /手動(dòng) SB3 1 號(hào)變頻器頻率上限信號(hào) RL1A 1 號(hào)變頻器頻率下限信號(hào) RL1B 2 號(hào)變頻器頻率上限信號(hào) RL1A 2 號(hào)變頻器頻率下限信號(hào) RL1B M1 故障信號(hào) FR1 M2 故障信號(hào) FR2 M3 故障信號(hào) FR3 M4 故障信號(hào) FR4 M5 故障信號(hào) FR5 第 30 頁 共 50 頁 PLC 輸出信號(hào)： 表 PLC 輸出信號(hào) 名稱 符號(hào) 地址 1 號(hào)變頻器啟動(dòng) /停止 KA0 指示燈報(bào)警 KA12 M1 工頻 KM1 M1 變頻 KM6 M2 工頻 KM2 M2 變頻 KM7 M3 工頻 KM3 M3 變頻 KM8 M4 工頻 KM4 M4 變頻 KM9 M5 工頻 KM5 M5 變頻 KM10 2 號(hào)變頻器啟動(dòng) /停止 KM11 第 31 頁 共 50 頁 PLC 外圍電路： 圖 PLC 外圍電路圖 第 32 頁 共 50 頁 5 人機(jī)界面設(shè)計(jì) 人機(jī)界面的核心分為兩個(gè)部分 硬件部分：人與機(jī)器信息交換的窗口，這里選擇的是工控機(jī) 軟件部分：工業(yè)控制組態(tài)軟件，將交換來的信息在一個(gè)畫面中正確表達(dá)出來。所以變頻器變頻區(qū)間為 20HZ 到 50HZ。而且頻率過高的狀態(tài)下運(yùn)行，對(duì)電機(jī)本身也是巨大的損耗。當(dāng) PLC 收到某臺(tái)電機(jī)故障信號(hào)，將切斷該臺(tái)電機(jī)所有接觸器，發(fā)出報(bào)警 信號(hào)，并啟動(dòng)備用電機(jī)投入運(yùn)行。需要注意的是每臺(tái)電機(jī)對(duì)應(yīng)的工頻接觸器和變頻接觸器不允許同時(shí)接通，那樣會(huì)直接導(dǎo)致短路。熔斷器 FU0~FU5 起短路保護(hù)作用，熱繼電器 HR1~HR5 對(duì)電機(jī)起過載保護(hù)作用。 （ 5）主電路中應(yīng)有相應(yīng)必要的保護(hù)裝置，如短路保護(hù)、過載保護(hù)、接地保護(hù)等。 （ 3） 2機(jī)組是兩臺(tái) Y250L2 三相交流電機(jī)，一用一備。主電 路設(shè)計(jì)主要考慮以下方面： （ 1） 5 臺(tái)電動(dòng)機(jī)，分為 2 個(gè)機(jī)組進(jìn)行控制，用 2 臺(tái)變頻器分別進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)。 電流比較大，比較適合選擇萬能式低壓斷路器。 1I =103 2I =70A 分別選擇 正泰 NR2150/Z 80150A 3 個(gè) 正泰 NR293G/Z 2380A 2 個(gè) 正泰 NR2150/Z 80150A 額定電壓： 380V AC 額定電流： 150A 絕緣電壓： 680V 正泰 NR293G/Z 2380A 額 定電壓： 380V AC 額定電流： 80A 絕緣電壓： 680V 圖 NR 系列 熱繼電器 第 25 頁 共 50 頁 低壓斷路器選型 低壓斷路器 (曾稱自動(dòng)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。熱繼電器就是利用電流的熱效應(yīng)原理，在出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)不能承受的過載時(shí)切斷電動(dòng)機(jī)電路，為電動(dòng)機(jī)提供過載保護(hù)的保護(hù)電器。電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，如拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行工作過程中，若機(jī)械出現(xiàn)不正常的情況或電路異常使電動(dòng)機(jī)遇到過載，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降、繞組中的電流將增大，使電動(dòng)機(jī)的繞組溫度升高。 1 103 1 5 3 .7 30 .6 7I A A?? 2 70 1 0 4 .4 80 .6 7I A A?? 選擇 CJ20160 6 臺(tái) CJ20100 4 臺(tái) CJ20160 參數(shù)介紹： 額定電壓： 380V 額定電流： 160A 機(jī)械壽命 ： 1000（萬次） 電 壽 命： 500（萬次） 額定絕緣電壓： 6601000V 圖 CJ20160 接觸器 CJ20100 參數(shù)介紹： 產(chǎn)品型號(hào)： CJ20100 額定電壓： 380V 額定電流： 100A 機(jī)械壽命： 1000（萬次） 電 壽 命： 500（萬次 額定絕緣電壓： 6601000V 圖 CJ20100 接觸器 第 22 頁 共 50 頁 熔斷器的選型 （一）從熔斷器的類型選擇 應(yīng)根據(jù)使用場(chǎng)合選擇熔斷器的類型。由原始資料已知 Y250M2 電動(dòng)機(jī)功率： 55KW 電壓： 380V 電流： 103A Y200L2 電動(dòng)機(jī)功率： 37KW 電壓： 380V 電流： 70A 估算原則： （ 1）持續(xù)運(yùn)行的設(shè)備。%FS/年 振動(dòng)影響： ≤177。 主要 參數(shù)： 被測(cè)介質(zhì)： 氣體、液體及蒸氣（弱腐蝕性） 壓力類型： 表壓 量 程： ～ 60 Mpa～ 120 Mpa 間任意可選（量小量程為,量大量程為 120MPa） 輸 出：模擬量輸出 4～ 20mA 或 0～ 5VDC、 0～ 10VDC、 ～ 數(shù)字量輸出 RS485， R23無線短距離（ 20xx 米）網(wǎng)絡(luò)傳輸、GPRS 無線傳輸 綜合精度： 177。壓力傳感器由于技術(shù)門檻比較低，近年來隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)有很多企業(yè)生產(chǎn)的水壓傳感器性能都相當(dāng)?shù)牟诲e(cuò)。使用 BiCo(二進(jìn)制互聯(lián)連接 )技術(shù)可以在輸入 (數(shù)字的，模擬的，串行通信 )和輸出 (變頻器的電流、頻率、模擬輸出、繼電器接點(diǎn)輸出 )之間建立布爾代數(shù)式和數(shù)學(xué)關(guān)系式，可對(duì)更為復(fù)雜的功能進(jìn)行編程。具有多個(gè) 020mA 的模擬量輸出 。 SiemensMM430 變頻器簡(jiǎn)介 MM430型變頻器 (如圖 所示 )是西門子公司生產(chǎn)的風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載專用變頻器，具有電動(dòng)機(jī)分級(jí)控制、手動(dòng) /自動(dòng)控制、水泵無水空轉(zhuǎn)檢測(cè)、旁路、節(jié)能控制等專用功能。 （ 4） SIEMENS 公司作為變頻調(diào)速技術(shù)，尤其是矢量控制技術(shù)的發(fā)明者和領(lǐng)先者，開發(fā)和生產(chǎn)變頻器已有近 30 年歷史，在全世界以及中國(guó)無論是冶金、水泥、機(jī)械等重工業(yè)或者是在紡織化纖食品飲料樓宇建筑等其他行業(yè)，西門子變頻調(diào)速技術(shù)都得到了廣泛應(yīng)用，最近幾年來西門子公司又在工業(yè)風(fēng)機(jī) amp。 （ 6）變頻器選擇好以后，要進(jìn)行相關(guān)的校驗(yàn)。 （ 2）根據(jù)負(fù)載類型和控制任務(wù)，確定變頻器的類型和數(shù)目 。變頻器不僅調(diào)速平滑，范圍大，效率高，啟動(dòng)電流小，運(yùn)行平穩(wěn)，而且節(jié)能效果明顯。 （ 4)控制電路 控制電路是變頻器的核心，它通常由運(yùn)算電路、檢測(cè)電路、門極驅(qū)動(dòng)電路、外部接口電路和保護(hù)電路等組成，其作用主要是完成對(duì)逆變器的開關(guān)控制和頻率控制、對(duì)整流器的電壓控制以及完成各種保護(hù)功能等。 （ 2)逆變器 第 14 頁 共 50 頁 逆變器即是負(fù)載側(cè)的變流器，它的主要作用在控制電路的控制下將直流電轉(zhuǎn)變成頻率、電壓調(diào)節(jié)后的交流電，輸出給外部設(shè)備。交 直 交變頻器是把工頻交流電經(jīng)整流器先轉(zhuǎn)換成直流電，然后經(jīng)濾波環(huán)節(jié)后，再把直流電轉(zhuǎn)換成頻率、電壓可控制的交流電，又稱為間接變頻器。 輸入端口計(jì)算： 控制系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止需要 2 個(gè)輸入端口。 S7— 200 系列 PLC 的 CPU 包括 CPU22 CPU22 CPU22 CPU224XP 和 CPU226 等型號(hào)。同時(shí)，還要考慮 PLC 的存儲(chǔ)容量，一般用戶的存儲(chǔ)容量 =開關(guān)量輸入點(diǎn)數(shù) 10+開關(guān)量輸出點(diǎn)數(shù) 5+模擬量輸入 /輸出點(diǎn) 第 12 頁 共 50 頁 數(shù) 100 字節(jié)，還要留有 30%50%的裕量。 表 PLC 主要產(chǎn)品及型號(hào) 國(guó)家名稱 公司名稱 主要系列產(chǎn)品 美國(guó) AB 公司 SLC500/PLC5/PLC3 GE 公司 GE1/GE1/J/GE1P/GEV 德國(guó) SIEMENS S7200/S7300/S7400 日本 歐姆龍 C20P/C20/C120/C200H/C500/C1000 三菱 F/F1/F2/FX0/FX2/A 中國(guó) 華電光子 SU/SG 在選擇 PLC 時(shí)，首先要根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求，選擇一種自己比較熟悉的，性價(jià)比比較高的機(jī)型。它的作用是把外部供應(yīng)的電源轉(zhuǎn)換成 CPU、存儲(chǔ)器等電路工作所需要的直流電，及向外部器件提供 24V 直流電源。 （ 3）輸入輸出單元 輸入 /輸出單元是 PLC 接受和發(fā)送各種開關(guān)量、模擬量和數(shù)字量信號(hào)的接口部件。 （ 2）存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器是 PLC 存放程序和數(shù)據(jù)的地方，它包括系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器。 （ 1）中央處理單元 (CPU) 中央處理單元 (CPU)一般由控制器，運(yùn)算器和寄存器組成，它是 PLC 的核心部分。 壓力檢測(cè)信號(hào)是將水泵出口處的壓力進(jìn)行檢測(cè)，并將信號(hào)反饋給變頻器，由變頻器和設(shè)定值進(jìn)行比較，控制電機(jī)工作頻率。 工控機(jī)的作用有兩個(gè)：一個(gè)是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和顯示，便于對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)常規(guī)檢查和故障維修，特別是發(fā)生不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如過載短路過流等故障，能迅速反應(yīng)，啟動(dòng)報(bào)警裝置。 第 9 頁 共 50 頁 PLC 控制系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它負(fù)責(zé)信號(hào)的采集檢測(cè)，信號(hào)處理，控制電機(jī)和變頻器的自動(dòng)切換運(yùn)行。 恒速泵工作在工頻 50HZ，它是在變頻器調(diào)到最大頻率無法滿足供水要求的情況下啟動(dòng)的，啟動(dòng)后維持在工頻運(yùn)行，當(dāng)用水量下降，另一臺(tái)變頻運(yùn)行的水泵 被停機(jī)以后，恒速泵在 PLC 的控制下，將轉(zhuǎn)入變頻運(yùn)行。 (3 )操作維護(hù)簡(jiǎn)單方便： PLC 對(duì)操作和維護(hù)人員要求低，操作簡(jiǎn)單快捷，維護(hù)方便。當(dāng)控制要求發(fā)生變化時(shí)只需重新編寫程序再載入 PLC 中即可。其主要 以下幾個(gè)缺點(diǎn) (1 )缺乏靈活性：繼電器控制是依賴于硬件設(shè)備之間的邏輯接線來實(shí)現(xiàn)的，是一種依賴與物理層面的控制系統(tǒng)，一旦控制系統(tǒng)發(fā)生變化或者有新的要求，很難實(shí)現(xiàn)靈活多變的改變控制策略，只能不得不拆除設(shè)備，重新接線布局和設(shè)計(jì)，相當(dāng)?shù)姆爆嵑屠速M(fèi)時(shí)間精力，人力物力。在此基礎(chǔ)上，完成硬件電路設(shè)計(jì)，才能使各種設(shè)備組成一個(gè)完整的系統(tǒng)，完成設(shè)計(jì)任務(wù)。 設(shè)計(jì)目標(biāo)是，使水泵變頻器的控制下，根據(jù)壓力傳感器檢測(cè)的壓力信號(hào)，在變頻器的控制下，每臺(tái)電機(jī)既能在工頻下運(yùn)行，又能在變頻下運(yùn)行。 控制對(duì)象分析 自來水廠二級(jí)泵房電氣控制器的設(shè)計(jì)，控制對(duì)象是三相交流電機(jī)，控制器核心是 PLC，由于原始資料中要求對(duì)用戶分區(qū)。 5. PLC 程序設(shè)計(jì) 第 6 頁 共 50 頁 2 電氣控制器方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)任務(wù)和控制對(duì)象分析 二級(jí)泵站加壓方式選擇： 二級(jí)水泵站又稱為增壓站，加壓方式有兩種 蓄水池法：將上級(jí)管網(wǎng)的水存入蓄水 池，然后水泵再?gòu)乃刂腥∷訅骸? 主要研究?jī)?nèi)容： 1 水泵站整體控制方案設(shè)計(jì)。 150S78 水泵 參數(shù)介紹 流量： 160（ m3/h） 揚(yáng)程： 78（ m） 軸功率： 47（ kW） 吸入口徑： 150（ mm） 排出口徑： 100（ mm） 第 5 頁 共 50 頁 150S78B 水泵 參數(shù)介紹 流量： 144（ m3/h） 揚(yáng)程： 78m 軸功率： 進(jìn)口口徑： 150mm 出口口徑： 100mm Y250M2 型三相異步 電機(jī) 參數(shù)介紹 電動(dòng)機(jī)功率： 55KW 電壓： 380V 電流： 103A 轉(zhuǎn)速 ： 2970 r/min 額定頻率： 50Hz、 60Hz Y200L2 型三相異步 電機(jī) 參數(shù)介紹 電動(dòng)機(jī)功率： 37KW 電壓： 380V 電流： 70A 轉(zhuǎn)速 2950 r/min 額定頻率： 50Hz、 60Hz 供水壓力要求： 根據(jù)《村鎮(zhèn)