變頻調速恒壓供水(PLC)畢業(yè)設計

1、【摘要】本設計是針對居民生活用水而設計的。由變頻器、PLC、PID調節(jié)器組成控制系統(tǒng)，調節(jié)水泵的輸出流量。電動機泵組由三臺水泵并聯而成，由變頻器或工頻電網供電，根據供水系統(tǒng)出口水壓和流量來控制變頻器電動機泵組的速度和切換，使系統(tǒng)運行在最合理狀態(tài)，保證按需供水。本設計采用PLC控制的變頻調速供水系統(tǒng)，由PLC進行邏輯控制，由變頻器進行壓力凋節(jié)。經過PID運算，通過PLC控制變頻與工頻切換，實現閉環(huán)自動調節(jié)恒壓變頻供水。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。關鍵詞：變頻調速恒壓供水PID調節(jié)PLCAbstract:It is very important of the Wat

2、er Supply System in Constant Pressure for the water supply in industrial and citizen existence. It is consist of thevariable frequency and speed regulation， PLC， PID control system for the control system. It controls the outcome of the pumps. The generator pumps are consist of parallel three pumps，

3、and the power come from variable frequency and speed regulation or power grid. According to the water supply of constant pressures outcome water press and flux， the control system control the variable frequency and speed regulation， parallel pumps speed and cut over， cause the system move in the bes

4、t rational situation， assure according to wants supply water. This design has many merits such as save energy.In this paper，the control principle of VVVF providing-water system is introduced，we use PLC to carry on logic control and use inverter to modulate pressureThrough PID control principle .we r

5、ealize Closed-loop control in VVVF Providing-water SystemThe result indicates that the system has the stable pressure，simple structure，and reliable workKeywords：Variable Frequency and Speed Regulation Water Supply of Constant PressurePID Control SystemPLC目錄1 緒論11.1變頻恒壓供水產生的背景和意義11.2變頻恒壓供水系統(tǒng)的國內研究現狀31

6、.3課題來源及本文的主要研究內容32 恒壓供水系統(tǒng)的分析42.1恒壓供水系統(tǒng)的構成42.2系統(tǒng)功能分析43.系統(tǒng)硬件的設計63.1變頻器的設計63.2 PID控制器的設計73.2.1 PID控制器的選擇7 PID控制算法及特點73.3 PLC的選擇及應用9在恒壓供水泵站中的主要任務93.3.2 控制系統(tǒng)的I/O分配103.3.3 PLC系統(tǒng)選型113.4電氣控制系統(tǒng)原理圖113.4.1 主電路圖11控制電路圖12外圍接線圖124系統(tǒng)程序設計174.1由“恒壓”要求出發(fā)的工作泵組數量管理174.2 多泵組泵站泵組管理規(guī)范174.3程序的結構及程序功能的實現174.4系統(tǒng)的梯形圖程序164.5系統(tǒng)

7、的運行分析26結束語27謝辭28參考文獻291 緒論隨著社會經濟的迅速發(fā)展，水對人民生活與工業(yè)生產的影響日益加強，人民對供水的質量和供水系統(tǒng)可靠性的要求不斷提高。把先進的自動化技術、控制技術、通訊及網絡技術等應用到供水領域，成為對供水系統(tǒng)的新要求。變頻恒壓供水系統(tǒng)集變頻技術、電氣技術、現代控制技術于一體。采用該系統(tǒng)進行供水可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，方便地實現供水系統(tǒng)的集中管理與監(jiān)控;同時系統(tǒng)具有良好的節(jié)能性，這在能量日益緊缺的今天尤為重要，所以研究設計該系統(tǒng)，對于提高企業(yè)效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的現實意義。1.1變頻恒壓供水產生的背景和意義眾所周知，水是生產生活中

8、不可缺少的重要組成部分，在節(jié)水節(jié)能已成為時代特征的現實條件下，我們這個水資源和電能短缺的國家，長期以來在市政供水、高層建筑供水、工業(yè)生產循環(huán)供水等方面技術一直比較落后，自動化程度低。主要表現在用水高峰期，水的供給量常常低于需求量，出現水壓降低供不應求的現象，而在用水低峰期，水的供給量常常高于需求量，出現水壓升高供過于求的情況，此時將會造成能量的浪費，同時有可能使水管爆破和用水設備的損壞。在恒壓供水技術出現以前，出現過許多供水方式。以下就逐一分析。(1)一臺恒速泵直接供水系統(tǒng)這種供水方式，水泵從蓄水池中抽水加壓直接送往用戶，有的甚至連蓄水池也沒有，直接從城市公用水網中抽水，嚴重影響城市公用管網壓

9、力的穩(wěn)定。這種供水方式，水泵整日不停運轉，有的可能在夜間用水低谷時段停止運行。這種系統(tǒng)形式簡單、造價最低，但耗電、耗水嚴重，水壓不穩(wěn)，供水質量極差。(2)恒速泵加水塔的供水方式這種方式是水泵先向水塔供水，再由水塔向用戶供水。水塔的合理高度是要求水塔最低水位略高于供水系統(tǒng)所需要壓力。水塔注滿后水泵停止，水塔水位低于某一位置時再啟動水泵。水泵處于斷續(xù)工作狀態(tài)中。這種供水方式，水泵工作在額定流量額定揚程的條件下，水泵處于高效區(qū)。這種方式顯然比前一種節(jié)電，其節(jié)電率與水塔容量、水泵額定流量、用水不均勻系數、水泵的開、停時間比、開、停頻率等有關。供水壓力比較穩(wěn)定。但這種供水方式基建設備投資最大，占地面積也

10、最大;水壓不可調，不能兼顧近期與遠期的需要;而且系統(tǒng)水壓不能隨系統(tǒng)所需流量和系統(tǒng)所需要壓力下降而下降，故還存在一些能量損失和二次污染問題。而且在使用過程中，如果該系統(tǒng)水塔的水位監(jiān)控裝置損壞的話，水泵不能進行自動的開、停，這樣水泵的開、停，將完全由人操作，這時將會出現能量的嚴重浪費和供水質量的嚴重下降。(3)恒速泵加高位水箱的供水方式這種方式原理與水塔是相同的，只是水箱設在建筑物的頂層。高層建筑還可分層設立水箱。占地面積與設備投資都有所減少，但這對建筑物的造價與設計都有影響，同時水箱受建筑物的限制，容積不能過大，所以供水范圍較小。一些動物甚至人都可能進入水箱污染水質。水箱的水位監(jiān)控裝置也容易損壞

11、，這樣系統(tǒng)的開、停，將完全由人操作，使系統(tǒng)的供水質量下降能耗增加。(4)恒速泵加氣壓罐供水方式這種方式是利用封閉的氣壓罐代替高位水箱蓄水，通過監(jiān)測罐內壓力來控制泵的開、停。罐的占地面積與水塔水箱供水方式相比較小，而且可以放在地上，設備的成本比水塔要低得多。而且氣壓罐是密封的，所以大大減少了水質因異物進入而被污染的可能性。但氣壓罐供水方式也存在著許多缺點。氣壓罐方式依靠壓力罐中的壓縮空氣送水，氣壓罐配套水泵運行時，水泵在額定轉速、額定流量的條件下工作。當系統(tǒng)所需水量下降時，供水壓力將超出系統(tǒng)所需要的壓力從而造成能量的浪費。同時水泵是工頻率啟動，且啟動頻繁，又會造成一定的能耗。頻繁啟動會造成系統(tǒng)的

12、不穩(wěn)定性。(5)變頻調速供水方式這種系統(tǒng)的原理是通過安裝在系統(tǒng)中的壓力傳感器將系統(tǒng)壓力信號與設定壓力值作比較，再通過控制器調節(jié)變頻器的輸出，無級調節(jié)水泵轉速。使系統(tǒng)水壓無論流量如何變化始終穩(wěn)定在一定的范圍內。變頻調速式供水系統(tǒng)具有節(jié)約能源、節(jié)省鋼材、節(jié)省占地、節(jié)省投資、調節(jié)能力大、運行穩(wěn)定可靠的優(yōu)勢，具有廣闊的應用前景和明顯的經濟效益與社會效益。1.2變頻恒壓供水系統(tǒng)的國內研究現狀變頻恒壓供水是在變頻調速技術的發(fā)展之后逐漸發(fā)展起來的。在早期，由于國外生產的變頻器的功能主要限定在頻率控制、升降速控制、正反轉控制、起制動控制、壓頻比控制及各種保護功能。應用在變頻恒壓供水系統(tǒng)中，變頻器僅作為執(zhí)行機構

13、，為了滿足供水量大小需求不同時，保證管網壓力恒定，需在變頻器外部提供壓力控制器和壓力傳感器，對壓力進行閉環(huán)控制。目前國內有不少公司在做變頻恒壓供水的工程，大多采用國外的變頻器控制水泵的轉速，水管管網壓力的閉環(huán)調節(jié)及多臺水泵的循環(huán)控制，有的采用可編程控制器(PLC)及相應的軟件予以實現；有的采用單片機及相應的軟件予以實現。但在系統(tǒng)的動態(tài)性能、穩(wěn)定性能、抗擾性能以及開放性等多方面的綜合技術指標來說，還遠遠沒能達到所有用戶的要求。艾默生電氣公司和成都希望集團(森蘭變頻器)也推出恒壓供水專用變頻器(5.5kW-22kW)，無需外接PLC和PID調節(jié)器，可完成最多4臺水泵的循環(huán)切換、定時起、停和定時循環(huán)

14、。該變頻器將壓力閉環(huán)調節(jié)與循環(huán)邏輯控制功能集成在變頻器內部實現，但其輸出接口限制了帶負載容量，同時操作不方便且不具有數據通信功能，因此只適用于小容量，控制要求不高的供水場所。因此，有待于進一步研究改善變頻恒壓供水系統(tǒng)的性能，使其能被更好的應用于生活、生產實踐。1.3課題來源及本文的主要研究內容本課題來源于生產、生活供水的實際應用。本系統(tǒng)是三泵生活/消防雙恒壓供水系統(tǒng)，變頻恒壓供水系統(tǒng)主要由變頻器、可編程控制器、壓力傳感器組成。本文研究的目標是對恒壓控制技術給予提升，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和節(jié)能效果進一步提高，操作更加簡捷，故障報警及時迅速。該系統(tǒng)可以生活供水和消防供水的雙用供水系統(tǒng)。2 恒壓供水系統(tǒng)的

15、分析2.1恒壓供水系統(tǒng)的構成PLC控制的恒壓供水泵站如圖2-1所示，市網自來水用高低水位控制器EQ控制注水閥YV1，自動把水注滿蓄水池。只要水位低于高水位，則自動往水箱注水。水池的低水位信號也直接送給PLC做為低水位報警信號。為了保證供水的連續(xù)性，水位上下傳感器高低距離較小。生活用水和消防用水的多少，按一定的控制邏輯運行，維持生活用水低恒壓。當有火災發(fā)生時，電磁閥YV2得電，關閉生活用水管網，三臺泵供消防用水使用，并維持消防用水的高恒壓值。恒壓供水的主要目標是保持管網水壓的恒定，水泵電機的轉速要跟隨用水量的變化而變化，這就要用變頻器為水泵電機供電。這也有兩種配置方案，一是為每臺水泵電機配一臺變

16、頻器，這當然方便，電機與變頻器間不須切換，但購變頻器的費用較高。所以本系統(tǒng)采用另一種方案是三臺電機配一臺變頻器，變頻器與電機間可以切換，供水運行時，一臺水泵變頻運行。其余水泵工頻運行，以滿足不同用水量的需求。圖2-1 PLC控制的恒壓供水泵站打印時要確保清晰2.2系統(tǒng)功能分析三臺泵生活/消防雙恒壓供水系統(tǒng)的基本功能為：(1)生活供水時，系統(tǒng)低恒壓值運行，消防供水時高恒壓值運行。(2)三臺泵根據恒壓的需要采取“先開先?！钡脑瓌t接入和退出。(3)在用水量小的情況下，如果一臺泵連續(xù)運行時間超過3h，則要切換下即系統(tǒng)具有“倒泵功能”，避免某一臺泵工作時間過長。(4)三臺泵在啟動時都要有軟啟動功能。(5

17、)要有完善的報警功。(6)對泵的操作要有手動控制功能，手動只在應急或檢修時臨時使用。3.系統(tǒng)硬件的設計3.1變頻器的設計交流變頻器是微計算機及現代電力電子技術高度發(fā)展的結果。微計算機是變頻器的核心，電力電子器件構成了變頻器的主電路。大家都知道，從發(fā)電廠送出的交流電的頻率是恒定不變的，在我國是每秒50Hz。而交流電動機的同步轉速 （3.1）式中-同步轉速，r/min； -定子頻率，Hz； -電機的磁極對數。而異步電動機轉速 （3.2） 式中-異步電機轉差率，一般小于3%。均與送入電機的電流頻率/成正比例或接近于正比例。因而，改變頻率可以方便地改變電機的運行速度，也就是說變頻對于交流電機的調運來說

18、是十分合適的。根據設計要求，選用通用變頻器。其帶有PID功能。通過變頻器面板設定一個給定頻率作為壓力給定值，變頻器根據壓力給定和實測壓力，調節(jié)輸出頻率，改變水泵轉速，控制管網壓力保持在給定壓力值上；U、V、W輸出端并聯三個接觸器分別接M1、M2、M3泵電機，變頻器可分別驅動三臺泵，另外這三臺泵電機還通過另外三個接觸器并聯到工頻電源上，這6個接觸器線包連接到PLC的四個輸出點上，由PLC控制其工頻、變頻切換工作。通過變頻器面板設定一個給定頻率作為壓力給定值，變頻器根據壓力給定和實測壓力，調節(jié)輸出頻率，改變水泵轉速。變頻器有2個作用，一是作為電機的軟起動裝置，限制電動機的啟動電流；二是改變異步電動

19、機的轉速，實現恒壓供水。3.2 PID控制器的設計 PID控制器的選擇PID控制方式是現代工業(yè)控制中應用的最廣泛的反饋控制力式之一。它的原理通過控制對象的傳感器等檢測控制量(反饋量)，將其與目標值(溫度、流量、壓力等設定值)進行比較。若有偏差，則通過此功能的控制動作使偏差為零。也就是使反饋量與目標值相一致的一種通用控制方式。它比較適用于流量控制、壓力控制、溫度控制等過程量的控制。在恒壓供水中常見的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，在使用時只需要進行線路的連接和P，I，D 參數及目標值的設定。(2)軟件型，使用離散形式的PID控制算法在可編程序控制器上做 PID

20、控制器。在該系統(tǒng)中我們用硬件型設計這樣可以減少編程。 PID控制算法及特點+ +驅動部控制對象P I D目標值 + (給定值)反饋值 -圖3-1 PID控制原理圖圖3-1為PID控制原理圖。PID控制器根據日標值(設定值)r(t)與反饋值(測量值)c(t)構成的控制偏差： e(t)=r(t)-c(t)。將偏差的比例(P)、積分(I)和微分(D)通過線性組合構成控制量，對受控對象進行控制。其控制規(guī)律為：（3.3）或 （3.4）式中：調節(jié)器的比例系數：調節(jié)器的積分時間：調節(jié)器的微分時間：調節(jié)器的偏差信號：比例帶，它是慣用增益的倒數u：輸出簡單來說，PID控制器各校正環(huán)節(jié)的作用是這樣的：(1)比例環(huán)

21、節(jié)：即時成比例地反應控制系統(tǒng)的偏差信號e(t)，偏差一旦產生，控制器立即產生控制作用以減小誤差。(2)積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度，積分作用的強弱取決于積分時間常數Ti， Ti越大，積分作用越弱，反之則越強。(3)微分環(huán)節(jié)：能反應偏差信號的變化趨勢(變化速率)，并能在偏差信號值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個有效的早期修正信號，從而加快系統(tǒng)的動作速度，減小調節(jié)時間。PID調節(jié)器的傳遞函數是：（3.5）當上述控制算法公式只包含第一項時，稱為比例(P)作用，只包含第二項時，稱為積分(I)作用;但只包含第三項的單純微分(D)作用是不采用的，因為它不能起到使被控變量接近設定值的效果，只包

22、含第一、二項的是PI作用;只包含第一、三項的是PD作用;同時包含這三項的是PID作用。僅用P動作控制，不能完全消除偏差。為了消除殘留偏差，一般采用增加I動作的PI控制。用PI控制時，能消除由改變目標值和經常的外來擾動等引起的偏差。但是，I動作過強時，對快速變化偏差響應遲緩。對有積分元件的負載系統(tǒng)可以單獨使用P動作控制。對于PID控制，發(fā)生偏差時，很快產生比單獨D動作還要大的操作量，以此來抑制偏差的增加。偏差小時，P動作的作用減小?？刂茖ο蠛蟹e分元件的負載場合，僅P動作控制，有時由于此積分元件的作用，系統(tǒng)發(fā)生振蕩。在該場合，為使P動作的振蕩衰減和系統(tǒng)穩(wěn)定，可用PD控制。換言之，該種控制方式適用

23、于過程本身沒有制動作用的負載。利用I動作消除偏差作用和用D動作抑制振蕩作用，在結合P動作就構成了PID控制，本系統(tǒng)就是采用了這種方式。因為PID控制較其它組合控制效果要好，基本上能獲得無偏差、精度高和系統(tǒng)穩(wěn)定的控制過程。這種控制方式用于從產生偏差到出現響應需要一定時間的負載系統(tǒng)效果比較好。3.3 PLC的選擇及應用3.3.1PLC在恒壓供水泵站中的主要任務(1)代替調節(jié)器實現水壓給定值與反饋值的綜合與調節(jié)工作，實現數字式PID調節(jié)。一只傳統(tǒng)調節(jié)器往往只能實現一路PID設置，用PLC作調節(jié)器可同時實現多路PID設置。在多功能供水泵站的各類情況中PID參數可能不一樣，使用PLC作數字式調節(jié)器就十分

24、方便。(2)控制水泵的運行與切換。在多泵組恒壓供水泵站中，為了使設備均勻地磨損，水泵及電機是輪換工作的。在設單一變頻器的多泵組泵站中，如規(guī)定和變頻器相連接的泵為主泵，主泵也是輪流擔任的。主泵在運行時達到最高頻率時，增加一臺工頻泵投入運行。PLC則是泵組管理的執(zhí)行設備。(3)變頻器的驅動控制。恒壓供水泵站中變頻器常常采用模擬量控制方式，這需采PLC的模擬量控制模塊，該模塊的模擬量輸入端接受傳感器送來的模擬信號。輸出端送出經給定值與反饋值比較并經PID處理后得出的模擬量控制信號，并依此信號的變化改變變頻器的輸出頻率。(4)泵站的其他邏輯控制。除了泵組的運行管理工作外，泵站還有許多邏輯控制工作，如手

25、動、自動操作轉換，泵站的工作狀態(tài)指示，泵站工作異常的報警，系統(tǒng)的自檢等，這些都可以在PLC的控制程序中安排。3.3.2 控制系統(tǒng)的I/O分配該系統(tǒng)有7個輸入信號和13個輸出信號，表3-1是將控制系統(tǒng)的輸入輸出信號的名稱、代碼及地址編號。水位上下限信號分別I0.1、I0.2，它們在水淹沒時為0，時為1。表3-1 I/O分配名稱代碼地址編號輸入信號手動和自動消防信號SA1I0.0水池水位下限信號SLLI0.1水池水位上限信號SLHI0.2變頻器報警信號SUI0.3消鈴按鈕SB9I0.4試燈按鈕SB10I0.5遠程壓力表模擬量電壓值UPAIW0續(xù)表3-1 I/O分配名稱代碼地址編號輸出信號1#泵工頻

26、運行接觸器及指示燈KM1,HL1Q0.01#泵變頻運行接觸器及指示燈KM2,HL2Q0.12#泵工頻運行接觸器及指示燈KM3,HL3Q0.22#泵變頻運行接觸器及指示燈KM4,HL4Q0.33#泵工頻運行接觸器及指示燈KM5,HL5Q0.43#泵變頻運行接觸器及指示燈KM6,HL6Q0.5生活消防供水轉換電磁閥YV2Q1.0水池水位下限報警指示燈HL7Q1.1變頻器故障報警指示燈HL8Q1.2火警報警指示燈HL9Q1.3報警電鈴HAQ1.4變頻器頻率復位控制KAQ1.5控制變頻器頻率用電壓信號UFAQW03.3.3 PLC系統(tǒng)選型從上面分析可以知道，系統(tǒng)共有開關量輸入點6個、開關量輸出點12個

27、；模擬量輸入點1個、模擬量輸出點1個。如果選用CPU224，則需要擴展單元；如果選用CPU226，則價格較高，浪費較大。參照西門子S7-200產品目錄及市場世紀價格，選用主機為CPU222（8人/6繼電器輸出）一臺，加上一臺擴展模塊EM222（8繼電器輸出），再擴展一個模擬量模塊EM235（4AI/1AO）。這樣的配置是最競技的。整個PLC系統(tǒng)的配置如圖3-2所示。主機單元CPU222 AC/DC/繼電器擴展單元EM2228點繼電器模擬量單元EM2354AI/1AO圖3-2 恒壓供水PLC系統(tǒng)的配置3.4電氣控制系統(tǒng)原理圖電氣控制原理圖包括主電路圖、控制電路圖及PLC外圍接線圖。 主電路圖如圖

28、3-3所示為電控系統(tǒng)的主電路圖。三臺電機分別為M1、M2、M3。接觸器KM1、KM3、KM5分別控制M1、M2、M3的工頻運行；電機分別為M1、M2、M3。接觸器KM2、KM4、KM6分別控制M1、M2、M3的變頻運行；FRl、FR2、FR3分別為三臺水泵電機過載保護用的熱繼電器：QS1、QS2、QS3、QS4分別為變頻器和三合泵電機主電路的隔離開關；FU1為主電路的熔斷器；VVVF是通用變頻器?？刂齐娐穲D如圖3-4為電控系統(tǒng)控制電路圖。圖中SA為手動/自動轉換開關，SA打在1的位置為手動控制狀態(tài)；打在2的狀態(tài)為自動控制狀態(tài)。手動運行時，可用按鈕SBlSB8控制三臺泵的啟/停和電磁閥YV2的通

29、斷；自動運行時，系統(tǒng)在PLC程序控制下運行。圖中的HL10為自動運行狀態(tài)電源指示燈。對變頻器R進行復位時只提供一個觸點信號。由于PLC為4個輸出點為一組共用一個COM端，而本系統(tǒng)又沒有剩下單獨的COM端輸出組，所以通過一個中間繼電器KA的觸點對變頻器實行復頻控制。Q0.0Q0.5以及Q1.0Q1.5為PLC的輸出繼電器觸點，它們旁邊的4、6、8等數字為接線編號。（1）手動運行按下按鈕啟動或停止水泵，可根據需要分別控制1#3#泵的啟停(見圖1)。該方式主要供檢修及變頻器故障時用。（2）自動運行合上自動開關后，1#泵電機通電，變頻器輸出頻率從0 Hz上升，同時PID調節(jié)程序將接收到自壓力傳感器的標

30、準信號，經運算與給定壓力參數進行比較，將調節(jié)參數送給變頻器，如壓力不夠，則頻率上升到50 Hz，1#泵由變頻切換為工頻，對2#泵進行變頻，變頻器逐漸上升頻率至給定值，加泵依次類推；如用水量減小，從先啟的泵開始減，同時根據PID調節(jié)器給的調節(jié)參數使系統(tǒng)平穩(wěn)運行。若有電源瞬時停電的情況，則系統(tǒng)停機；待電源恢復正常后，系統(tǒng)自動恢復運行，然后按自動運行方式啟動1#泵變頻，直至在給定水壓值上穩(wěn)定運行。變頻自動功能是該系統(tǒng)最基本的功能，系統(tǒng)自動完成對多臺泵軟起動、停止、循環(huán)變頻的全部操作過程。3.4.3PLC外圍接線圖圖3-5為PLC及擴展模塊外圍接線圖?；馂臅r，火災信號SA1被觸動，I0.0為1。R S

31、 TU V W 3M13 3 M2 3 M3NL1L2L3KM1 KM3 KM5KM2 KM4 KM6FR1FR2FR3 QS1 QS2 QS3 QS4VVVF圖3-3 電控系統(tǒng)主電路SA1 0 2FU2Q0.0Q0.1PLCKM1 FR1HL1KM2HL2Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q1.0 16Q1.1 18Q1.2 20Q1.322Q1.4Q1.5 24 26HL7HL8HL9HAKAHL10KM6HL6YV214 KM5 FR2HL3 KM4 HL4KM5 FR3 HL5KM24KM16KM4KM3KM6SB7 SB8YV2SB5 SB6KM5SB3 SB4KM3SB1 SB2KM

32、1 KM3 SB4KM3NL1圖3-4 電控系統(tǒng)控制電路圖3-5恒壓供水系統(tǒng)PLC及擴展模塊的外圍接線4系統(tǒng)程序設計4.1由“恒壓”要求出發(fā)的工作泵組數量管理為了恒定水壓，在水壓降落時要增大器的輸出頻率，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。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，在程序中采取時間濾波。4.2 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

33、統(tǒng)中，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。具體的操作時，將現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的方法實現變頻泵的循環(huán)控制(3再加1等于0)，用工頻泵的總數結合泵號實現工頻泵的輪換工作。4.3程序的結構及程序功能的實現PLC在恒壓供水系統(tǒng)中的功能較多，由于模擬量單元及PID調節(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

34、斷功能實現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可通過工程計算初步確定，但還需要進一步調整以達到最優(yōu)控制效果。初步確定的增益和時間常數) 增益：采樣時間積分時間表4-1 程序中使用的PLC元件及功能器件地址功能器件地址功能VD100過程變量標準值T38工頻泵減泵濾波時間控制VD104壓力給定值T39工頻/變頻轉換邏輯控

35、制VD108PI計算值M0.0故障結束脈沖信號VD112比例系數M0.1泵變頻啟動脈沖VD116采樣時間M0.2減泵中間繼電器VD120積分時間M0.3倒泵變頻啟動脈沖VD124微分時間M0.4復位當前變頻泵運行脈沖VD204變頻運行頻率下限值M0.5當前泵運行啟動脈沖VD208生活供水變頻運行上限值M0.6新泵變頻啟動脈沖VD212消防供水變頻運行上限值M2.0泵工頻/變頻轉換邏輯控制VD250PI調節(jié)結果存儲單元M2.1泵工頻/變頻轉換邏輯控制VB300變頻工作泵泵號M2.2泵工頻/變頻轉換邏輯控制VB301變頻工作泵的總臺數M3.0故障信號匯總VD310倒泵時間存儲器M3.1水池水位下限故障邏輯T33工頻/變頻轉換邏輯控制M3.2水池水位下限故障消鈴邏輯T34工頻/變頻轉換邏輯控制M3.3變頻器故障消鈴邏輯T37工頻泵增泵濾波時間控制M3.4火災消鈴邏輯4.4系統(tǒng)的梯形圖程序圖41 系統(tǒng)的梯形圖圖4-2 程序子程序圖4-3中斷程序4.5系統(tǒng)的運行分析低峰供水時，工作一