【正文】 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 38 頁(yè) 參考文獻(xiàn) [1] 廖常初 .PLC 編程及應(yīng)用 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [2] Ostrirov, VN. Experience of design and application of the plete energy saving electric drives in systems of town’s water supply and feculence water pump. Elektrichestvo, 2020(4):6871． [3] 陳運(yùn)珍 . 變 頻調(diào) 速 技 術(shù) 在 水工 業(yè) 中 的 應(yīng) 用及 問(wèn) 題 . 變頻器世界 .2020(10):8~11． [4] 張建奇 1 數(shù)字 PID 變頻調(diào)速在 PLC 恒壓供水中的應(yīng)用 [J] 1 北京 :微計(jì)算機(jī) 信息 ,2020,18 (4) 1 [5] ]丁煒 .魏孔平 .可編程控制器在工業(yè)控制中的應(yīng)用 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社 . 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(10)在設(shè)備窗口中雙擊設(shè)備 1[三菱 FX232],出現(xiàn)設(shè)備屬性對(duì)話(huà)框，如圖 511所示。 (8)按上面前三步后，雙擊“ PLC 設(shè)備”，雙擊“三菱”再雙擊“ FX232”在下方出現(xiàn)三菱 FX232，選中點(diǎn)擊增加，確認(rèn)。 (6)雙擊串口通訊父設(shè)備圖標(biāo)，即可將“串口通訊父設(shè)備”添加到右測(cè)選定設(shè)備列表中。 (3)單擊“設(shè)備工具箱”中的“設(shè)備管理”按鈕，彈出如圖 所示窗口： 圖 設(shè)備管理窗口 (4)在可選設(shè)備列表中，雙擊“通用設(shè)備”。 (1)在“設(shè)備窗口”中雙擊“設(shè)備窗口”圖標(biāo)進(jìn)入。通信參數(shù)必須設(shè)置成與 PLC的設(shè)置一樣。 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 34 頁(yè) 添加 PLC 設(shè)備 FX232設(shè)備必須掛接在串口父設(shè)備下，串口父設(shè)備在通用設(shè)備構(gòu)件中。 此次 MCGS通過(guò)監(jiān)控計(jì)算機(jī)的 RS232串行口讀取 PLC存儲(chǔ)區(qū)的數(shù)據(jù)，與 PLC建立連接。 圖 監(jiān)控界面 MCGS 與 PLC 之間的連接 MCGS通過(guò)上位機(jī)中的串行口設(shè)備和 PLC上的通訊單元（編程口）建立串行通訊連接，從而達(dá)到操作 PLC設(shè)備的目的。 圖 參數(shù)的設(shè)置 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 32 頁(yè) 編輯界面 編輯畫(huà)面 選中“ 變頻恒壓供水系統(tǒng) ”窗口圖 標(biāo)，單擊“動(dòng)畫(huà)組態(tài)”，進(jìn)入動(dòng)畫(huà)組態(tài)窗口，開(kāi)始編輯畫(huà)面。 [4]將對(duì)象名稱(chēng)改為：水泵 1；對(duì)象類(lèi)型選擇：開(kāi)關(guān)型；在對(duì)象內(nèi)容注釋輸入框內(nèi)輸入：“控制水泵啟動(dòng)、停止的變量”，單擊“確認(rèn)”。下面以數(shù)據(jù)對(duì)象“水泵”為例，介紹一下定義數(shù)據(jù)對(duì)象的步驟： [1]單擊工作臺(tái)中的“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)”窗口標(biāo)簽，進(jìn)入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)窗口頁(yè)。數(shù)據(jù)對(duì)象是構(gòu)成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的基本單元，建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程也就是定義數(shù)據(jù)對(duì)象的過(guò)程。一共有四個(gè)界面，分別是變頻恒壓供水系統(tǒng)、變頻恒壓供水系統(tǒng)實(shí)時(shí)曲線(xiàn)、變頻恒壓供水系統(tǒng)歷史曲線(xiàn)和退出提示。 (4)在“用戶(hù)窗口”中，選中“變頻恒壓供水系統(tǒng)”，點(diǎn)擊右鍵，選擇下拉菜單中的“設(shè)置為啟動(dòng)窗口”選項(xiàng)，將該窗口設(shè)置為運(yùn)行時(shí)自動(dòng)加載的窗口。 (2)選中“窗口 0”，單擊“窗口屬性”，進(jìn)入“用戶(hù)窗口屬 性設(shè)置”。 MCGS 運(yùn)行環(huán)境是一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)，它能按照“組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)”中的用戶(hù)窗口 主控窗口 運(yùn)行策略 設(shè)備窗口 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 29 頁(yè) 組態(tài)方式進(jìn)行各種處理，完成用戶(hù)組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。 MCGS 以 OLE 自動(dòng)化技術(shù)為基礎(chǔ)的開(kāi)放式擴(kuò)充接口允許用戶(hù)使用 VB 來(lái)快速編制各種設(shè)備驅(qū)動(dòng)構(gòu)件、動(dòng)畫(huà)構(gòu)件和各種策略構(gòu)件，通過(guò) OLE 接口，用戶(hù)可以方便地定制自己特定的系統(tǒng)。 MCGS 強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能可把 TCP/IP 網(wǎng)、 485/422/423網(wǎng)、 Modem 網(wǎng)結(jié)合在一起構(gòu)成大型的監(jiān)控系統(tǒng)和管理系統(tǒng)。 主要特點(diǎn)如下： （ 1）豐富的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序， 通過(guò) Active DLL 把設(shè)備驅(qū)動(dòng)掛接在系統(tǒng)中，配置簡(jiǎn)單、速度快、可靠性高。 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 28 頁(yè) 第 5 章 MCGS 組態(tài)軟件 MCGS 組態(tài)軟件 MCGS是一套基于 Windows操作系統(tǒng)可用來(lái)快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件包，它為用戶(hù)提供了從設(shè)備驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)處理、流程控制、動(dòng)畫(huà)顯示、報(bào)表輸出等解決實(shí)際工程問(wèn)題的完整方案和操作工具。 ② 電機(jī)只能在一種頻率下運(yùn)行，當(dāng)電機(jī)工頻 /變頻同時(shí)打開(kāi)時(shí)將發(fā)出警報(bào)且電機(jī)停止運(yùn)行。 ⑦ 按下 SB5,斷開(kāi) 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。 ⑤ 按下 SB1,斷開(kāi) 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。 ③ 按下 SB4,斷開(kāi) KM2，在 10 個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后起動(dòng) M2 在變頻電源下運(yùn)行。） ① 按下手動(dòng)起動(dòng)按鈕 SB10，手動(dòng)起動(dòng)變頻器?？梢远嗯_(tái)電機(jī)于不同的頻率工作，但一臺(tái)電機(jī)只能以一種頻率下工作。 圖 自動(dòng)運(yùn)行順序功能圖 按下按鈕 SB9 之后，啟動(dòng)了 變頻器，系統(tǒng)進(jìn)入手動(dòng)運(yùn)行模式。系統(tǒng)的每步動(dòng)作都必須有相應(yīng)的操作。為了變頻向工頻切換時(shí)保護(hù)變頻器免于受到工頻電壓河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 25 頁(yè) 的反向沖擊，在切換時(shí)，用時(shí)間繼電器作了時(shí)間延遲，當(dāng)壓力過(guò)大時(shí)，可以手動(dòng)按下 SBn（ n=2,4,6） 按鈕，切斷工頻運(yùn)行的電機(jī)，同時(shí)啟動(dòng)電機(jī)變頻運(yùn)行。按下 SB10手動(dòng)啟動(dòng)變頻器。在同是控制 M1 電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)接觸器 KM KM0 線(xiàn)圈中分別串入了對(duì)方的常閉觸頭形成電氣互鎖。 ⑥ 起動(dòng) 1泵： 接到下限信號(hào)關(guān)閉 KM KM0，吸合 KM1，只剩 1水泵變頻運(yùn)行。 ④ 起動(dòng) 1泵： 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。 ② 起動(dòng) 1， 2泵： 接收到變頻器上限信號(hào)， PLC 通過(guò)這個(gè)上限信號(hào)后將 1水泵由變頻運(yùn)行轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行， KM1 斷開(kāi) KM0 吸合，同時(shí) KM3 吸合變頻起動(dòng)第 2水泵。如果按鈕 SB7 沒(méi)按，則使用自動(dòng)運(yùn) 行模式。 按下 SB8 按鈕，系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行模式，順序功能圖如 所示。同時(shí)，使第二臺(tái)水泵 M2投入變頻器并變速運(yùn)行，系統(tǒng)恢復(fù)對(duì)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)，直到水壓達(dá)到設(shè)定值為止。 自動(dòng)運(yùn)行 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 . 升壓控制：系統(tǒng)工作時(shí)，每臺(tái)水泵處于三種狀態(tài)之一，即工頻電網(wǎng)拖動(dòng)狀態(tài)、變頻器拖動(dòng)調(diào)速狀態(tài)和停止?fàn)顟B(tài) .系統(tǒng)開(kāi)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(kāi)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) .當(dāng)用水量增加水壓減小時(shí)，通過(guò)壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)水泵按設(shè)定速率加速到另一個(gè)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 。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。如果是自動(dòng)運(yùn)行模式，則系統(tǒng)根據(jù)程序及相關(guān)的輸入信號(hào)執(zhí)行相應(yīng)的操作。工作流程如圖 所示 ， 順序功能圖如圖 所示 : 否 是 否 否 是 是 圖 PLC 程序流程圖 圖 總程序的順序功能圖 開(kāi)始 是否自動(dòng)運(yùn)行？ 啟動(dòng)變頻器 /保持現(xiàn)有的操作 是否收到電機(jī)頻率上限 是否收到電機(jī)頻率下限 供水壓力過(guò)低，增加水泵工作數(shù)量 供水壓力過(guò)高，減少水泵工作數(shù)量 根據(jù)輸入執(zhí)行相 應(yīng)的操作 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 22 頁(yè) 系統(tǒng)起動(dòng)之后， 檢測(cè)是自動(dòng)運(yùn)行模式還是手動(dòng)運(yùn)行模式。 接觸器的選擇：對(duì)于接觸器 KM 選擇的是規(guī)格 SCE03C,功率 3Kw 按鈕 SB 的選擇： 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(kāi)觸點(diǎn)，按鈕均選用LAY3—11 型，其主要技術(shù)參數(shù)為： UN=24VDC， IN=， 含 1 對(duì)常開(kāi)和 1 對(duì)常閉觸點(diǎn)。 圖 壓力傳感器的接線(xiàn)圖 原件表 水泵： M M2 選用 40160(I)A 型， M3 選用 40160(I)型，參數(shù)見(jiàn)表 所示。 該傳感器的量程為 0～ ，工作溫度為 5℃ ～ 60 ℃ ，供電電源為 28177。改傳感器采用硅壓阻效應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量的力－電轉(zhuǎn)換。 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，本系統(tǒng)的 PID調(diào)節(jié)器內(nèi)置于變頻器中?？刂票磉_(dá)式為 : 其增量式為 : 其中： 在 恒壓供水中常見(jiàn)的 PID控制器的控制形式主要有兩種 : (1)硬件型：即通用 PID控制器，在使用時(shí)只需要進(jìn)行線(xiàn)路 的連接和 P、 I、 D參數(shù)及日標(biāo)值的設(shè)定。頻率檢測(cè)的上 /下限信號(hào)分別通過(guò) OL和 FU輸出至 PLC的 X2與X3輸入端作為 PLC增泵減泵控制信號(hào)。 5） 管理簡(jiǎn)便 變頻恒壓供水系統(tǒng)具備了過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、欠相、短路保護(hù)、瞬時(shí)停電保護(hù)、過(guò)載、失速保護(hù)、主泵定時(shí)輪換控制等功能，功能完善，自動(dòng)運(yùn)行 ，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，節(jié)省了人力物力 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，本系統(tǒng)選用 FRA540系列變頻器 變頻器的接線(xiàn) 管腳 STF接 PLC的 Y7管腳，控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)。 3） 配置靈活，功能齊全，自動(dòng)化程度高。 河南大學(xué)本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文 第 17 頁(yè) 變頻恒壓供水系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)特點(diǎn) : 1） 高效節(jié)能 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)35%—60% ，這一特點(diǎn)已被廣大用戶(hù)所認(rèn)識(shí)并帶來(lái)效益 2） 占地面積小，投人少，效率高 采用水池上直接安裝立式泵，控制間只要安放一到兩個(gè)控制柜，體積很小，整個(gè)系統(tǒng)占地面積非常小，可以節(jié)省投資。國(guó)內(nèi)外的資料表明，使用變頻設(shè)備可使水泵運(yùn)行平均轉(zhuǎn)速比工頻轉(zhuǎn)速降低 20%，從而大大降低能耗，節(jié)能效率可達(dá) 20%～ 40%。 變頻器的特點(diǎn) 變頻調(diào)速特別是變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，已使世界范圍內(nèi)的電氣傳動(dòng)控制領(lǐng)域發(fā)生了根本性的變革，它是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、智能控制技術(shù)、電力電子技術(shù)等的綜合產(chǎn)物。 2）防止失速再生過(guò)電壓。所以，在負(fù)載電流減小之前要進(jìn)行控制，抑制頻率上升或使頻率下降。 （ 3）其他保護(hù) 1）防止失速過(guò)電流。 2）超頻（超速）保護(hù)。過(guò)載檢出裝置與逆變器保護(hù)共用，但考慮低速運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)熱時(shí)，在異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)埋入溫度傳感器，或者利用轉(zhuǎn)在逆變器內(nèi)的電子熱保護(hù)來(lái)檢出過(guò)熱。有冷卻風(fēng)機(jī)的裝置，但風(fēng)機(jī)異常時(shí)裝置內(nèi)溫度將上升，因此采用風(fēng)機(jī)熱繼電器或器件散熱片溫度傳感器，檢出異常后停止逆變器。但為了確保人身安全，需要轉(zhuǎn)設(shè)漏電斷路器。 5）接地過(guò)電流保護(hù)。對(duì)于數(shù)毫秒以?xún)?nèi)的瞬時(shí)停電，控制電路工作正常。可以采取停止逆變器運(yùn)轉(zhuǎn)或停止快速減速的辦法，防止過(guò)電壓。 3）再生過(guò)電壓保護(hù)。恰當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)需要