【正文】 一個(gè) (QF1)置于變頻器的前端，用于保護(hù)變頻器回路；另三個(gè) (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。 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(duì)地短路電流 /斷路器瞬時(shí) (或短路時(shí) )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。 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(wàn)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(guó)產(chǎn)多為 空氣式 )；按操作方式分，有手動(dòng)操作、電動(dòng)操作和彈簧儲(chǔ)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。低壓斷路器在電路中除起控制作用外，還具有一定的保護(hù)功能，如過(guò)負(fù)荷、短路、欠壓和漏電保護(hù)等。 6．切換過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)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(shí)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(kāi)，然后再電機(jī)接入工頻電路上運(yùn)行，同時(shí)另一臺(tái)電機(jī)接入變頻電源電路，再通過(guò)變頻器輸出電流完成切換。 定時(shí)器的名稱和編號(hào)（最大 255）來(lái)表示。 在整個(gè)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(shí)器時(shí)間的確定 定時(shí)器一般有三個(gè)精度等級(jí)： 1毫秒、 10毫秒、 100毫秒。 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(hào)的水泵時(shí)，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(shuō)轉(zhuǎn)速下降在 20%以內(nèi)，在此范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載率在 50%— 100%范圍內(nèi)變化，電動(dòng)機(jī)的效率都在高效區(qū)。另外一臺(tái)水泵只能工作在一個(gè)狀態(tài)，要么工頻，要么變頻。 編程中應(yīng)注意的細(xì)節(jié)問(wèn)題 1．變頻運(yùn)行時(shí)，變頻接觸器先接通 KM7,變頻器投入運(yùn)行。當(dāng)需在變頻運(yùn)行狀態(tài)下的停機(jī)時(shí)，按下自動(dòng)停止按鈕 SB5，即可以實(shí)現(xiàn)變頻工作下的停機(jī)。 當(dāng)用水量減少時(shí)，變頻器的工作頻率將自動(dòng)減小，當(dāng)減小到一定程度時(shí) ，此時(shí)壓力傳感器壓力高于設(shè)定壓力時(shí)，系統(tǒng)將依此停止最先啟動(dòng)的水泵，即當(dāng) SU 閉合時(shí)， T31 得電， 延時(shí) 5秒， 利用 T31 的觸電將 KM2 回路斷開(kāi)，此時(shí) 1水泵停止工頻運(yùn)行。 這樣就出現(xiàn)了在用水最高峰時(shí) 3臺(tái)水泵的運(yùn)行情況。 控制系統(tǒng)軟件的工作過(guò)程 控制系統(tǒng)軟件的工作過(guò)程如下：在系統(tǒng)開(kāi)始的時(shí)候，先要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，即在開(kāi)始的時(shí)候，先對(duì)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(kāi)始啟動(dòng)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(guò)程如下： 當(dāng)按下 SA 按鈕 時(shí)，選擇自動(dòng)方式運(yùn)行， 再按下自動(dòng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān) SB4,這時(shí) 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(shí) KM1 得電， 1水泵變頻開(kāi)始軟啟動(dòng)，運(yùn)行一段時(shí)間后，但壓力 達(dá)不到要求時(shí)， 壓力下限接點(diǎn) SD閉合， 和 T29 動(dòng)作 ，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，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(shí) 5秒后， 2水泵開(kāi)始變頻運(yùn)行 。自由數(shù)據(jù)通信子程序設(shè)計(jì)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。 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(guò)特殊標(biāo)志寄存器（ SM）來(lái)完成的。 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。對(duì)于電動(dòng)機(jī)的熱繼電器和變頻器的輸入，報(bào)警指示輸出既需要四個(gè)端口顯示 3 臺(tái)電機(jī)和變頻器的故障，也需要一個(gè)輸出端子進(jìn)行蜂鳴器報(bào)警輸出。 停機(jī)程序 水泵電機(jī)的停機(jī) 既有 手動(dòng)工作方式下的停機(jī)， 又有自 動(dòng)工作方式下的停機(jī) ，ST1,ST3,ST3 對(duì)應(yīng)著手動(dòng)方式下的 3臺(tái)電機(jī)的停機(jī)， SB5 對(duì)應(yīng)著手動(dòng)方式下的 3 臺(tái)電機(jī)的停 機(jī) 。在水泵電機(jī)換機(jī)程序設(shè)計(jì)中，必須認(rèn)真考慮這五個(gè)切換過(guò)程，才能保證系統(tǒng)在一個(gè)工作周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)正常切換與運(yùn)行。在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中，系統(tǒng)在一個(gè)工作周期內(nèi)有五個(gè)工作狀態(tài)，即 1電機(jī)變頻起動(dòng)； 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。 水泵電機(jī)換機(jī)程序 水泵電機(jī)換機(jī)程序設(shè)計(jì)包括組內(nèi)切換和組間切換。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(shí)現(xiàn)了快速切換的目的。 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(dòng)后，當(dāng)變頻器輸出頻率達(dá)到 50Hz 時(shí)，達(dá)不到壓力要求時(shí)，先由鑒頻鑒相控制器檢測(cè)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(hào)，經(jīng)由 PLC 比較計(jì)算， PLC執(zhí)行一系列動(dòng)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。 水泵電機(jī)起動(dòng)程序 由于自動(dòng)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(shí)， PLC 程序自動(dòng)完成相應(yīng)的電機(jī)起動(dòng)。 控制系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)初始化程序 在系統(tǒng)開(kāi)始工作的時(shí)候，先要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，即在開(kāi)始啟動(dòng)的時(shí)候，先對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)部分的當(dāng)前工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，如出錯(cuò)則報(bào)警，接著對(duì)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。 （ 3）．觸點(diǎn)的使用次數(shù)和線圈的使用次數(shù) 在 PLC 的梯形圖中，觸點(diǎn)的使用次數(shù)可能用無(wú)數(shù)次，而線圈的使用次數(shù)只能是一次，否則，容易引發(fā)系統(tǒng)出現(xiàn)意外的事故。每個(gè)邏輯行開(kāi)始于左母線，一般來(lái)說(shuō)，觸點(diǎn)要放在左側(cè)，線圈和指令盒放在右側(cè)，線圈和指令盒右側(cè)不能有觸點(diǎn)，整個(gè)梯形圖形成階梯形結(jié)構(gòu)。 梯形圖的基本繪制規(guī)則： PLC 控制程序由一個(gè)主程序、若干子程序構(gòu)成，程序的編制在計(jì)算機(jī)上完成，編譯后通過(guò) PC/PPI 電纜把程序下載到 PLC，控制任務(wù)的完成，是通過(guò)在 RUN 模式下主機(jī)循環(huán)掃描并連續(xù)執(zhí)行用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。梯形圖 (LAD)語(yǔ)言最接近于繼電器接觸器控制系統(tǒng)中的電氣控制原理圖，是應(yīng)用最多的一種編程語(yǔ)言， 與計(jì)算機(jī)語(yǔ)言相比，梯形圖可以看作是PLC 的高級(jí)語(yǔ)言，幾乎不用去考慮系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu) 原理和硬件邏輯，因此，它很容易被一般的電氣工程設(shè)計(jì)和運(yùn)行維護(hù)人員所接受 ，是初學(xué)者理想的編程工具。 第四章 PLC 的設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 40 頁(yè) 第 21 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 編程軟件的簡(jiǎn)介和梯形圖的基本繪制規(guī)則 PLC 控制程序采用 SIEMENS 公司提供的 STEP7 MOCRO/WIN32 編程軟件開(kāi)發(fā) ,基于 WINDOWS的應(yīng)用軟件，該軟件的 SIMATIC指令集包含三種語(yǔ)言，即語(yǔ)句表 (STL)語(yǔ)言、梯形圖 (LAD)語(yǔ)言、功能塊圖 (FWD)語(yǔ)言。如此 PLC 總共有 15 個(gè)數(shù)字信號(hào)輸入 ,15個(gè)數(shù)字信號(hào)輸出 ,以及 4個(gè)模 擬輸入信號(hào)， 1 個(gè)模擬輸出信號(hào)。 EM235 模塊可以針對(duì)不同的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)，通過(guò) DIP 開(kāi)關(guān)進(jìn)行設(shè)置。該模塊有 4個(gè)模擬輸入（ AIW）， 1 個(gè)模擬輸出（ AQW）信號(hào)通道。由于實(shí)際的開(kāi)關(guān)量輸出有 15點(diǎn)，為了以后的擴(kuò)展，所以需要一個(gè)擴(kuò)展模塊，選擇的是一個(gè) EM222 型模塊，該模塊有 8個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)，輸出形式為 AC220V 繼電器輸出。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 40 頁(yè) 第 19 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 表 3－ 1 可編程控制器輸入、輸出端口（ I/0）地址分配表 輸 入 名稱 端口地址 作 用 SB1 1水泵手動(dòng)啟動(dòng)按鈕 SB2 2水泵手動(dòng)啟動(dòng)按鈕 SB3 3水泵手動(dòng)啟動(dòng)按鈕 SA1 手動(dòng)選擇開(kāi)關(guān) SA2 自動(dòng)選擇開(kāi)關(guān) SU 壓力上限接點(diǎn) SD 壓力下限接點(diǎn) KH1 1電機(jī)熱保護(hù)觸點(diǎn) KH2 2電機(jī)熱保護(hù)觸點(diǎn) KH3 3電機(jī)熱保護(hù)觸點(diǎn) ST1 1水泵 手動(dòng) 停止按鈕 ST2 2水泵 手動(dòng) 停止按鈕 ST3 3水泵 手動(dòng) 停止按鈕 SB4 自動(dòng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān) SB5 自動(dòng)停止開(kāi)關(guān) 輸 出 名稱 端口地址 作 用 KM1 1水泵變頻啟動(dòng) KM2 1水泵工頻啟動(dòng) KM3 2水泵變頻啟動(dòng) KM4 2水泵工頻啟動(dòng) KM5 3水泵變頻啟動(dòng) KM6 3水泵工頻啟動(dòng) KM7 變頻器工作 HL1 壓力上限指示 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 40 頁(yè) 第 20 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ HL2 壓力下限指示 HK3 1電機(jī)過(guò)載指示 HL4 2電機(jī)過(guò)載指示 HL5 3電機(jī)過(guò)載指示 HL6 變頻器故障指示 HL7 變頻器運(yùn)行指示 AL 蜂鳴器報(bào)警指示 PLC 的模擬量輸入、輸出點(diǎn) 自動(dòng)控制系統(tǒng) PLC 的模擬輸入端口包括壓力傳感器檢測(cè)的水位信號(hào)，水位信號(hào)是以標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào) 4～ 20mA 進(jìn)行傳輸?shù)?；變頻器反饋的電機(jī)頻率信號(hào)，電機(jī)頻率信號(hào)是0～ 10V 的電壓信號(hào)。另外 PLC輸入端口還包括 3 臺(tái)電機(jī)的熱保護(hù)繼電器輸入，輸入形式是熱繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)。輸入 /輸出信號(hào)地址分配如下表 31所示。本系統(tǒng)共需開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)數(shù) 17 個(gè)，開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)數(shù) 16 個(gè)。用戶程序有三級(jí)口令保護(hù)，可以對(duì)程序?qū)嵤┌踩Ｗo(hù)。 SIEMENS 公司的 PLC 具有可靠性高，可擴(kuò)展性好，又有較豐富的通信指令，且通信協(xié)議簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)； PLC 可以上接工控計(jì)算機(jī)，對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn) 行監(jiān)測(cè)控制。下面就其一些特點(diǎn)作簡(jiǎn)要介紹。 控制電路中還必須考慮系統(tǒng)電機(jī)和變頻器的當(dāng)前工作狀態(tài)指示燈的設(shè)計(jì)，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(kāi)觸點(diǎn)的斷開(kāi)和閉合來(lái)控制相應(yīng)電機(jī)和變頻器的指示燈的亮和熄滅，指示當(dāng)前系統(tǒng)電機(jī)和變頻器的工作狀態(tài)。所以在一臺(tái)電動(dòng)機(jī)變頻工作的時(shí)候，要自動(dòng)切斷另兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的變頻控制電路。組內(nèi)互鎖是指同一組中電動(dòng)機(jī)的互鎖，組間互鎖是指不同機(jī)組之間電動(dòng)機(jī)的互鎖。在 PLC 輸出端口和交流接觸器之間引入中間繼電器，其目的是為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的強(qiáng)電和弱電之間的隔離，保護(hù)系統(tǒng)，延長(zhǎng)系統(tǒng)的使用壽命，增強(qiáng)系統(tǒng)工作的可靠性。在整個(gè)控制系統(tǒng)中，所有控制電機(jī)、接觸器的動(dòng)作，都是按照 PLC 的程序邏輯來(lái)完成的。另外為了改善變頻器的功率因素，還需配置 相應(yīng)的 DC 電抗器。特別是對(duì)于有變頻 /工頻兩種狀態(tài)的電動(dòng)機(jī)，一定要保證在工頻電源拖動(dòng)和變頻輸出電源拖動(dòng)兩種情況下電機(jī)旋向的一致性，否則在變頻／工頻的切換過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)換電流，致使轉(zhuǎn)換無(wú)法成功。所有接觸器的選擇都要依據(jù)電動(dòng)機(jī)容量適當(dāng)擇。 2和 3機(jī)組工作過(guò)程流程圖如下（圖 29）： 圖 29 3 臺(tái)機(jī)組工作過(guò)程流程圖