【正文】 如果按鈕 SB9。 圖 1泵手動(dòng)啟動(dòng)程序 如圖 所示，圖中按下 SB4,斷開 KM1，在 10 個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后起動(dòng) M1 在工頻電源下運(yùn)行 圖 工頻電源 2泵運(yùn)行程序 如圖 所示，按下 SB6,斷開 KM3，在 10 個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后起動(dòng) M2 在工頻電源下運(yùn)行 圖 工頻電源 3泵運(yùn)行程序 如圖 所示，按下 SB8,斷開 KM5，在 10 個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后起動(dòng) M3 在工頻電源下運(yùn)行。 圖 1泵手動(dòng)啟動(dòng)程序 如圖 所示，按下 SB3,斷開 KM0，在 10 個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后起動(dòng) M1 在變頻電源下運(yùn)行。 圖 下限信號(hào) 1泵啟動(dòng)程序 如圖 所示，接到下限信號(hào)就關(guān)閉 KM KM0，吸合 KM1，只剩 1水泵 變頻運(yùn)行。 圖 1泵、 3泵啟動(dòng)程序 如圖 所示，再次接收到變頻器上限信號(hào)，則 KM1 斷開 KM2 吸合，第 2水泵由變頻轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行， 3水泵變頻起動(dòng)。 KM0 吸合變頻起動(dòng) 1水泵。 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 PLC 編程及介紹 自動(dòng)運(yùn)行 圖 1泵啟動(dòng)程序 如圖 所示，圖中按下起動(dòng)按鈕 SB1，系統(tǒng)檢測(cè)采用哪種運(yùn)行模式。 降壓控制：當(dāng)用水量下降水壓升高，變頻器輸出頻率降至起動(dòng)頻率時(shí)，水壓仍高于設(shè)定值，系 統(tǒng)將工頻運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的一臺(tái)水泵關(guān)掉，恢復(fù)對(duì)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)，使壓力重新達(dá)到設(shè)定值。如果用水量繼續(xù)增加，每當(dāng)加速運(yùn)行的變頻器輸出頻率達(dá)到工頻時(shí)，將繼續(xù)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換，并有新的水泵投人并聯(lián)運(yùn)行。反之用水量減少水壓增加時(shí)，水泵按設(shè)定 的速率減速到新的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 .當(dāng)用水量繼續(xù)增加，變頻器輸出頻率增加至工頻時(shí)，水壓仍低于設(shè)定值，由 PLC控制切換至工頻電網(wǎng)后恒速運(yùn)行 。系統(tǒng)開始工作時(shí)，供水管道內(nèi)水壓力為零，在控制系統(tǒng)作用下，變頻器開始運(yùn)行，第一臺(tái)水泵 M1，啟動(dòng)且轉(zhuǎn)速逐漸升高，當(dāng)輸出壓力達(dá)到設(shè)定值，其供水量與用水量相平衡時(shí)，轉(zhuǎn)速才穩(wěn)定到某一定值，這期間 M1處在調(diào)速運(yùn)行狀態(tài)。 自動(dòng)控 制部分 由 PLC分別控制某臺(tái)電機(jī)工頻和變頻繼電器，在條件成立時(shí)，進(jìn)行增泵升壓和減泵降壓控制?？筛鶕?jù)需要，停按不同電機(jī)對(duì)應(yīng)的啟停按鈕，可以依次實(shí)現(xiàn)手動(dòng)啟動(dòng)和手動(dòng)停止三臺(tái)水泵。當(dāng)系統(tǒng)壓力不夠需要增加泵時(shí)，按下 SBn（ n=1,3,5） 按鈕，此時(shí)切斷電機(jī)變頻，同時(shí)啟動(dòng)電機(jī)工頻運(yùn)行 ,再起動(dòng)下一臺(tái)電機(jī)。 手動(dòng)控制部分 當(dāng)按下 SB9按鈕，用手動(dòng)方式。如果 PLC 接到頻率下限信號(hào)，則執(zhí)行減泵程序，減少水泵的工作數(shù)量。手動(dòng)模式主要是解決系統(tǒng)出錯(cuò)或器件出問題 [16]。如果是手動(dòng)運(yùn)行模式則進(jìn)行手動(dòng)操作，人們根據(jù)自己的需要操作相應(yīng)的按鈕，系統(tǒng)根據(jù)按鈕執(zhí)行相應(yīng)操作。工作流程如圖 。 (5)通過通信控制，可以實(shí)現(xiàn)無人值守，節(jié)省了人力物力 [15]。 變頻恒壓供水系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)特點(diǎn) : (1)變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備使整個(gè)供水系統(tǒng)始終保持最優(yōu)工作狀態(tài)節(jié)電率可達(dá) 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 35%— 60% ，這一特點(diǎn)已被廣大用戶所認(rèn)識(shí)并帶來效益 (2)占地面積小，投人少，效率高： 設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊占地面積少維護(hù)方便維護(hù)費(fèi)用低投資省安裝快如僅供幾棟居民樓生活用水的小型供水設(shè)備在樓梯間樓梯下幾平方米的地方即可安裝 (3)配置靈活，功能齊全， 自動(dòng)化程度高。 變頻器的特點(diǎn) 變頻器具有過壓、欠壓、過流、過載、短路、失速等自動(dòng)保護(hù)功能。 以裝在異步電動(dòng)機(jī)軸上的速度檢測(cè)器（ TG、 PLG 等）的信號(hào)為速度信號(hào)送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。在控制電路 B 部分增加了速度檢測(cè)電路，即增加了速度指令，可以對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的速度進(jìn)行控制更精確的閉環(huán)控制。如圖 所示，控制電路由以下電路組成，頻率、電壓的“運(yùn)算電路”，主電路的“電壓 /電流檢測(cè)電路”，電動(dòng)機(jī)的“速度檢測(cè)電路”，將運(yùn)算電路的控制信號(hào)進(jìn)行放大的“驅(qū)動(dòng)電路”，以及 逆變器和電動(dòng)機(jī)的“保護(hù)電路”。一般 說來，由機(jī)械系統(tǒng)（含電動(dòng)機(jī)）慣量積蓄的能量比電容能儲(chǔ)存的能量大，需要快速制動(dòng)時(shí)，可用由逆變流器向電源反饋或設(shè)置制動(dòng)回路（開關(guān)和電阻）把再生功率消耗掉，以免直流電路電壓上升 [14]。 3． 逆變器 如圖 所示為典型電壓逆變器，同整流器相反，逆變器的作用是將直流功率變換為所需要頻率的交流功率，根據(jù) PWM 控制信號(hào)使 6 個(gè)開關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷，就可以得到三相頻率可變的交流輸出。為了抑制電壓波動(dòng)，采用電感和電壓吸收脈動(dòng)電壓（電流）。可用兩組晶體管交流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn) [13]。另外，異步電動(dòng)機(jī)需要制動(dòng)時(shí)，有時(shí)要附加“制動(dòng)回路”。 圖 變頻器的構(gòu)成 主電路 給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，稱為主電路。而控制指令則根據(jù)外部的運(yùn)轉(zhuǎn)指令進(jìn)行運(yùn)算獲得。 輸出端子 輸出設(shè)備 輸出端子 輸出設(shè)備 輸出端子 輸出設(shè)備 Y0 KM0 Y5 KM5 Y13 HL4 Y1 KM1 Y6 KM6 Y14 HL5 Y2 KM2 Y10 HL1 Y15 HL6 Y3 KM3 Y11 HL2 Y16 HL7 Y4 KM4 Y12 HL3 Y20 STF 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 圖 PLC 的接線圖 變頻器 變頻器的構(gòu)成 變頻器構(gòu)成圖如圖 所示，通常由變頻器主電路（ IGBT、 BJT、或 GTO 作逆變?cè)┙o異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源。 PLC 的接線圖 圖 所示是 PLC 的接線圖，其中 KM HL1 分別是 1泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈， KM HL2 分別是 1泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈， KM HL3 分別是 2泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈， KM4， HL4 分別是 2泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈， KM5， HL5 分別是3泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈， KM6， HL63分別是泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈。 PLC 輸入輸出端子分配表 表 輸入分配表 輸入端子 輸入設(shè)備 輸入端子 輸入設(shè)備 輸入端子 輸入設(shè)備 X0 SB1 X4 SB5 X10 SB9 X1 SB2 X5 SB6 X11 SB10 X2 SB3 X6 SB7 X15 FU X3 SB4 X7 SB8 X16 OL 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 如表 ， X0接 SB1啟動(dòng)按 鈕， X1接 SB2停止按鈕， X2接 SB3電動(dòng)機(jī) M1變頻啟動(dòng)， X3接 SB4電動(dòng)機(jī) M1工頻啟動(dòng)， X4接 SB5電動(dòng)機(jī) M2變頻啟動(dòng)， X5接 SB6電動(dòng)機(jī) M2工頻啟動(dòng)， X6接 SB7電動(dòng)機(jī) M3變頻啟動(dòng)， X7接 SB8電動(dòng)機(jī) M3工頻啟動(dòng)， X10接 SB9自動(dòng)啟動(dòng)， X11接 SB10手動(dòng)啟動(dòng)， 頻率檢測(cè)的上 /下限信號(hào)分別通過 OL和 FU輸出至 PLC的 X15與 X16輸入端作為 PLC增泵減泵控制信號(hào)。若有電源瞬時(shí)停電的情況，則系統(tǒng)停機(jī)；待電源恢復(fù)正常后，系 統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行，然后按自動(dòng)運(yùn)行方式啟動(dòng) 1泵變頻，直至在給定水壓值上穩(wěn)定運(yùn)行。該方式主要供檢修及變頻器故 障時(shí)用。對(duì)變頻器 R 進(jìn)行復(fù)位時(shí)只提供一個(gè)觸點(diǎn)信號(hào)，由于 PLC 為 4 個(gè)輸出點(diǎn)為一組共用一個(gè) COM 端，而本系統(tǒng)又沒有剩下單獨(dú)的 COM 端輸出組，所以通過一個(gè)中間繼電器 KA 的觸點(diǎn)對(duì)變頻器實(shí)行復(fù)頻控制，火災(zāi)時(shí)，火災(zāi)信號(hào) SA1 被觸動(dòng)， X0 為 1。手動(dòng)運(yùn)行時(shí)，可用按鈕SBl～ SB8 控制 三臺(tái)泵的啟 /停和電磁閥 YV2 的通斷；自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)在 PLC 程序控制下運(yùn)行。 圖 電控系統(tǒng)主電路 控制電路 為保證系統(tǒng)的可靠性，必須提供工頻 /變頻兩種操作方式，以減少因變頻器故障或 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 設(shè)備檢修維護(hù)等原因而造成無法供水的現(xiàn)象，要求控制系統(tǒng)必須設(shè)立手動(dòng)工頻操作方式，一般采用轉(zhuǎn)換開關(guān)或組合開關(guān)作為選擇操作設(shè)備 [12]。接觸器KM KM KM5 分別控制 M M M3 的工頻運(yùn)行；接觸器 KM KM KM6 分別控制M M M3 的變頻運(yùn)行；主電路中采用低壓自動(dòng)空氣隔離開關(guān)，它本身具有短路過載保護(hù)，所以不需要分別為三臺(tái)水泵電機(jī)過載保護(hù)使用熱繼電器，其中 QS QS QSQS4 分別為變頻器和三合泵 電機(jī)主電路的低壓斷路器； FU1 為主電路的熔斷器。 N L1 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 主電路圖 如圖 所示為電控系統(tǒng)的主電路圖。本系統(tǒng)選用型號(hào)為 HZ1010/3 的組合開關(guān) ,額定電壓 220V，額定電流 10A，極數(shù)為 3。 SB 的選則 按鈕均選用 LAY3— 11 型， PLC 各輸入點(diǎn)的回路的額定電壓直流 24V，各輸入點(diǎn)的回路的額定電流均小于 40mA，按鈕均只需具有 1 對(duì)常開觸點(diǎn)，其主要技術(shù)參數(shù)為：UN=24VDC， IN=，含 1對(duì)常開和 1對(duì)常閉觸點(diǎn)。 壓力傳感器選用 YTZ150 型帶電接點(diǎn)式的壓力傳感器，其水壓檢測(cè)范圍為 0～1MPa，檢測(cè)精度為177。它滿足電磁脫扣器的瞬時(shí)動(dòng)作整定電流AKII qz ????? ，因此此型號(hào)滿足設(shè)計(jì)要求，而 FU2 和 FU3 控制電路熔斷器則選用正泰 RT1420 10A[11]。因?yàn)楸鞠到y(tǒng) 是大容量的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，屬于有沖擊電流的電動(dòng)機(jī)負(fù)載，為起到短路保護(hù)作用，又保證電動(dòng)機(jī)的正常啟動(dòng)，對(duì)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)熔斷器熔體的選擇應(yīng)根據(jù)如下公式計(jì)算： ? ? ??? NMNMN III m a xp ~ () 式中 maxNMI —— 多臺(tái)電機(jī)中容量最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電流（ A） ； ?NMI —— 其余各臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定電流之和（ A）； 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 本系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)為同型號(hào)的電動(dòng)機(jī)，每臺(tái)電機(jī)的功率為 10Kw，額定電流，水泵電動(dòng)機(jī)組屬于重載，故上式中電動(dòng)機(jī)系數(shù)的選取 ，其總電流為AI N ????? ，所以選擇熔斷器時(shí)額定電流要大于熔體額定電流，本系統(tǒng)選擇的熔斷器型號(hào)為 RL1200,熔斷器額定電流為 125 安，額定電壓為交流380V。 其它元件的選型 電機(jī)選用 JO2514 型功率為 三相異步電動(dòng)機(jī)，其滿載電流為 ,額定電流 7A,額定電壓 380V，轉(zhuǎn)速 1450 轉(zhuǎn) /分、效率為百分之 。變頻器端子的 19端和 20端是傳感器 壓力設(shè)定的上、下限值，該信號(hào)進(jìn) PLC，作為工頻切換的控制信息，由 PLC控制水泵的工頻或變頻運(yùn)行。 S1 和 S2 短接，并與 S3 連接到 PLC 的輸出點(diǎn)上，由 PLC 控 制變頻器的運(yùn)行與關(guān)斷； U、 V、 W 輸出端并聯(lián)三個(gè)接觸器分別接 M M M3 水 泵電機(jī)，變頻器可分別驅(qū)動(dòng)三臺(tái)泵，另外這三臺(tái)泵電機(jī)還通過另外三個(gè)接觸器并聯(lián)到工頻電源上，這 6 個(gè)接觸器接線連接到 PLC 的四個(gè)輸出點(diǎn)上，由 PLC 控制其工頻、變頻切換工作，變頻控制系統(tǒng)主回路如圖 所示 [5]。 M M2 為變頻器的極限輸出頻率的檢測(cè)輸出信號(hào)端，該信號(hào)進(jìn) PLC，作為泵變頻與工頻切換的控制信息之一，變頻器的極限輸出頻率通過面板可以設(shè)定 。 變 頻器選用日本安川變頻器 CIMRP5A45P5 產(chǎn)主機(jī)單元 FX N2 32MR 模擬量 輸入模塊FX N2 4N 模擬量輸入 FX N2 2N R S T S1 U S2 V S3 W VVVF FI FC M1 M2 M3 M4 接 PLC 接 PLC 接指示燈 接 電 機(jī) ~380V 7 8 長(zhǎng)沙學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 品，適配電機(jī) 10kW，該變頻器基本配置中帶有 PID 功能。 圖 為日本安川變頻器 CIMRP5A45P5 在電路中的接線圖。 信 號(hào)的量值與前邊提到的差值成比例，用于驅(qū)動(dòng)執(zhí)行設(shè)備工作。整個(gè) PLC 系統(tǒng)的配置如圖 所示。這樣的配置是最經(jīng)濟(jì)的。 表 輸入輸出點(diǎn)代碼及地址編號(hào) 名 稱 代碼 地址編號(hào) 輸入信號(hào) 手動(dòng)和自動(dòng)消防信號(hào) SA1 X0 水池水位下限信號(hào) SLL X1 水池水位上限信號(hào) SLH X2 變頻器報(bào)警信號(hào) SU X3 消鈴按鈕 SB9 X4 試燈按鈕 SB10 X5 遠(yuǎn)程壓力表模擬量電壓值 Up 模擬量輸入模塊電流通道 輸出信號(hào) 1泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM1， HL1 Y0 1泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM2， HL2 Y1 2泵工頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM3， HL3 Y2 2泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM4， HL4 Y3 3泵工頻運(yùn) 行接觸器及指示燈 KM5， HL5 Y4 3泵變頻運(yùn)行接觸器及指示燈 KM6， HL6 Y5 生活消防供水轉(zhuǎn)換電磁閥 YV2 Y10 水池水位下限報(bào)警指示燈 HL7 Y11 變頻器故障報(bào)警指示燈 HL8 Y12 火警報(bào)警指示燈 HL9 Y13 報(bào)警電鈴 HA