關(guān)于PLC與變頻器恒壓供水控制系統(tǒng)的論文

1、基于PLC控制的變頻器恒壓供水系統(tǒng) 論 文目 錄一、緒論2二、變頻器應用于恒壓供水控制的目的2三、供水系統(tǒng)組成33.1、系統(tǒng)原理圖33.2、系統(tǒng)原理描述4四、變頻恒壓供水電氣原理44.1、主電路電氣原理圖54.2、控制電路電氣原理圖64.3、手動工頻控制方式64.4、自動變頻控制方式7五、總結(jié)7六、參考文獻書目9一、緒論基于PLC控制的變頻調(diào)速恒壓控制是一項綜合現(xiàn)代電氣技術(shù)和計算機控制的先進技術(shù)，廣泛應用于水泵節(jié)能和恒壓供水領(lǐng)域。利用PLC控制的變頻調(diào)速技術(shù)用于水泵控制系統(tǒng)，它利用PLC、傳感器、電氣控制設備、變頻器以及水泵組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。使供水管網(wǎng)壓力保持恒定。具有自動化程度高、調(diào)速性能好

2、、節(jié)能效果顯著、運行工藝安全可靠等優(yōu)點。在大力提倡節(jié)約能源的今天，推廣使用這種集現(xiàn)代先進電力電子技術(shù)和計算機技術(shù)于一體的高科技節(jié)能裝置，對于提高勞動生產(chǎn)率、降低能耗具有重大的現(xiàn)實意義?？梢哉f變頻調(diào)速技術(shù)是一項利國利民、有廣泛應用前景的高新技術(shù)。它取代了傳統(tǒng)的水塔或水泵直接加壓供水方式，提高了供水質(zhì)量。節(jié)能效果明顯。依靠現(xiàn)代化技術(shù)手段對生產(chǎn)過程進行控制和管理，提高設備運行效率和可靠性，節(jié)省寶貴的水、電資源，是技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。交流電機變頻調(diào)速技術(shù)是一項業(yè)已廣泛應用的節(jié)能技術(shù)。由于電子技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC、變頻器的性能有了極大提高，它可以實現(xiàn)控制設備軟啟軟停以及內(nèi)置的的PID優(yōu)化算法。不僅可以

3、降低設備故障率，還可以大幅減少電耗，省去了對可編程控制器存儲容量的要求和對PID算法的編程。降低了設備成本，提高了生產(chǎn)效率，可節(jié)省安裝調(diào)試時間確保系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、長周期運行。二、變頻器應用于恒壓供水控制的目的為了提高大范圍變負荷恒壓供水的控制精度和可靠性?；赑LC控制的變頻器恒壓供水系統(tǒng)：通過供水管道上的遠傳壓力表，輸出0-10V模擬量信號送入變頻器，來自動調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，從而改變水泵的轉(zhuǎn)速，采用多臺水泵分級控制，輪流變頻啟動的策略，保持供水管網(wǎng)的壓力恒定。代替?zhèn)鹘y(tǒng)供水方式，達到供水穩(wěn)定，節(jié)能降耗的目的。三、供水系統(tǒng)組成3.1系統(tǒng)原理圖3.2系統(tǒng)原理描述該系統(tǒng)由三臺水泵、一臺變頻器、一

4、臺小型PLC、一塊遠傳壓力表（壓力傳感器）一塊浮球液位檢測器組成。壓力傳感器把用戶管網(wǎng)壓力轉(zhuǎn)換為0-10V標準信號送進變頻器模擬量輸入端，變頻器通過內(nèi)部自帶的采樣程序及PID閉環(huán)程序與用戶設定壓力構(gòu)成閉環(huán)，對水泵電機進行變頻調(diào)速，當變頻器上升至工頻運轉(zhuǎn)時，變頻器運算后轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸出信號送給PLC，由PLC進行協(xié)調(diào)控制調(diào)節(jié)各臺水泵電機之間的切換運轉(zhuǎn)，達到恒壓供水的目的。 該系統(tǒng)有各個泵的運行時間循環(huán)功能，通過PLC的數(shù)據(jù)區(qū)保持可以斷電記憶。在單個泵長時間運行時依次對各個泵進行定時變頻運轉(zhuǎn)調(diào)換，保證各個泵之間的磨損平衡。每次起動時先起動1#泵，變頻器根據(jù)壓力的升高逐漸抬高頻率輸出。當用水量超過一

5、臺泵的供水能力時，PLC通過程序?qū)崿F(xiàn)泵的延時上行切換，切換至2#泵進行變頻輸出，1#泵進行工頻輸出。隨著壓力的提高依次切換至3#泵變頻輸出，2#和1#泵工頻輸出，依次循環(huán)。當壓力降低時時，PLC通過程序?qū)崿F(xiàn)泵的延時下行切換，原則為當前正在運行的泵運行時間最多的先撤出。直到滿足設定壓力為止。追求的最終目標為壓力恒定。當供水負載變化時，變頻器的輸出電壓與頻率變化自動調(diào)節(jié)泵的電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)恒壓供水。在運行過程中，始終有液位檢測傳感器進行液位檢測，若檢測到液位不足，立即停止系統(tǒng)運轉(zhuǎn)，防止水泵空轉(zhuǎn)。 系統(tǒng)還可通過PLC的內(nèi)部定時器進行自動定時供水，用戶在PLC程序中提前設定每天最多段（段數(shù)也可設定）定時

6、供水，比如早上6：00到9：00，中午11：00到2：00等。系統(tǒng)也可外加顯示設備，動態(tài)顯示各種參數(shù)，如設定壓力，運行壓力，水位高度，運行方式，各個泵的運行時間累計，運行狀態(tài)，故障信息等等。四、變頻恒壓供水電氣原理4.1、主電路電氣原理圖4.2、控制電路電氣原理圖4.3、手動工頻控制方式當轉(zhuǎn)換開關(guān)打到手動位置時，此時為工頻運行，按下1#水泵手動啟動按鈕，控制器通過編寫的PLC程序讓接觸器1KM1閉合，其余的接觸器斷開，1#水泵電機將工頻運行，按下停止按鈕，水泵電機將停止運行。需要2#、3#水泵運行，依次按下2#、3#時，相對應的水泵電機將工頻運行。該控制方式一般用于當變頻器出現(xiàn)問題時使用。4.

7、4、自動變頻控制方式當轉(zhuǎn)換開關(guān)打到自動位置時，此時將投入自動變頻控制方式，控制器通過編寫的PLC程序使接觸器KM和1KM閉合，其余的接觸器斷開。變頻器根據(jù)遠傳壓力表的反饋信號，自動調(diào)節(jié)輸出頻率，從而改變水泵的轉(zhuǎn)速，達到恒壓供水的目的，當壓力增大時，將減小輸出頻率，使電機轉(zhuǎn)速降低，減小供水量，當壓力減小時，將增大輸出頻率，使電機轉(zhuǎn)速增高，增大供水量。當遠傳壓力表傳來的模擬壓力信號持續(xù)增高時，隨著變頻器輸出頻率的不斷提高，當增加到工頻狀態(tài)下時，變頻器多功能輸出端子MO1將輸出一個到達設定頻率信號給中間繼電器KA2的線圈，使接著PLC輸入端子的KA2的常開觸點閉合。PLC接收信號后，根據(jù)編好的程序，

8、使變頻器脫開第一個泵，對下一個泵進行變頻控制。若壓力持續(xù)增大則依次循環(huán)。反之則亦是由變頻器測定頻率降至0時，通過多功能輸出端MO1將輸出一個到達設定頻率信號給中間繼電器KA3的線圈，使接著PLC輸入端子的KA3的常開觸點閉合。PLC接收信號后，根據(jù)編好的程序，控制依次減少泵的工頻使用數(shù)量，以滿足系統(tǒng)壓力需求。注：水泵不論是手動控制還是自動控制，當水池無水時，液位下限開關(guān)將動作，PLC接收動作信號后，按程序執(zhí)行將使電機停止運行，不至于空轉(zhuǎn)。五、總結(jié)隨著科學的發(fā)展，當今的變頻器多是采用全新的空間矢量技術(shù)和特有的軟件死區(qū)補償技術(shù)，結(jié)合諸多先進的生產(chǎn)制造工藝推出的高性能通用變頻器。它具有優(yōu)良的速度控制

9、和轉(zhuǎn)矩控制特性,完整的保護功能以及靈活的編程能力和較高的可靠性一般都內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器，PID調(diào)節(jié)控制對象的傳感器等檢測控制量（反饋量）由模擬輸入通道給定，目標值（溫度、壓力、流量等）由數(shù)字量設定最大值（09999）給定。由于變頻器內(nèi)部自帶的PID調(diào)節(jié)器采用了優(yōu)化算法，所以使目標量的調(diào)節(jié)十分平滑、穩(wěn)定。同時，為了保證反饋信號值的準確、不失真，可對該信號設置濾波系數(shù)，使系統(tǒng)的調(diào)試非常簡單、方便。由于PID運算在變頻器內(nèi)部，這就省去了對可編程控制器存儲容量的要求和對PID算法的編程， PLC僅采用一個開關(guān)量輸入/輸出的即可，而且PID參數(shù)的在線調(diào)試非常容易，這不僅降低了生產(chǎn)成本，而且大大提高了生產(chǎn)效率。所以采用帶有內(nèi)置PID功能的變頻器應用于恒壓供水，降低了設備成本，提高了生產(chǎn)效率，可節(jié)省安裝調(diào)試時間。隨著我國供水行業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，人們生活水平的日益提高，高層樓宇的興建越來越多，樓宇恒壓供水工程具有很大的發(fā)展空間。在設計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同行交流經(jīng)驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個論文寫作過程中也提高了我的專業(yè)工作能力，樹立了對自己工作能力的信心，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中的