PLC控制恒壓供水系統(tǒng)方案.doc

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高級技師職業(yè)資格鑒定論文 文章題目：PLC在控制恒壓供水系統(tǒng)的應(yīng)用 姓 名： 劉恩龍 所 在 省 市： 山東省濟寧市兗州區(qū) 所 在 單 位： 山東省濟寧兗州通力輪胎有限公司 職業(yè)（工種）： 維 修 電 工 摘 要：本設(shè)計是針對居民生活用水/消防用水而設(shè)計的。由變頻器、PLC控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)水泵的輸出流量。電動機泵組由三臺水泵并聯(lián)而成，由變頻器或工頻電網(wǎng)供電，根據(jù)供水系統(tǒng)出口水壓和流量來控制變頻器電動機泵組之間的切換及速度，使系統(tǒng)運行在最合理的狀態(tài)，保證按需供水。采用PLC控制的變頻調(diào)速供水系統(tǒng)，由PLC進行邏輯控制，由變頻器進行壓力調(diào)節(jié)。通過PLC控制變頻與工頻切換，實現(xiàn)閉環(huán)自動調(diào)節(jié)恒壓供水。運行結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有壓力穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠操作方便等優(yōu)點。 關(guān)鍵詞：供水系統(tǒng) 變頻器 PLC 目 錄 第一章 概述…………………………………………………………（1） 1-1 常見的供水方式及變頻恒壓調(diào)節(jié)的…………………………（1） 一、原理………………………………………………………………（1） 二、水泵選擇的一般性原則…………………………………………（1） 1-2 PLC、變頻器控制的恒壓供水系統(tǒng)方案………………………（3） 一、恒壓供水系統(tǒng)組成及主要自控設(shè)備的作用……………………（3） 二、方案特點…………………………………………………………（3） 三、變頻-工頻雙回路恒壓供水方案優(yōu)點……………………………（3） 四、設(shè)備選型及目的…………………………………………………（4） 第二章 硬件部分設(shè)計………………………………………………（6） 2-1硬件選擇…………………………………………………………（6） 一、PLC介紹…………………………………………………………（6） 二、變頻器介紹………………………………………………………（7） 2-2變頻驅(qū)動方式和傳感變頻器的使用……………………………（7） 一、驅(qū)動方式…………………………………………………………（7） 二、調(diào)節(jié)方式…………………………………………………………（7） 三、關(guān)于壓力傳感變頻器的使用……………………………………（8） 2-3 電動機調(diào)速方案的比較…………………………………………（9） 一 、電動機的選擇……………………………………………………（9） 二、模擬供水系統(tǒng)的擬定……………………………………………（10） 第三章 主電路設(shè)計…………………………………………………（11） 3-1 硬件電路………………………………………………………（11） 一、電路介紹…………………………………………………………（11） 二、控制流程圖………………………………………………………（14） 三、輸入輸出元件與PLC地址對照表………………………………（15） 第四章 軟件系統(tǒng)設(shè)計……………………………………………（17） 4-1 PLC程序設(shè)計……………………………………………………（17） 總結(jié)…………………………………………………………………（20） 致謝…………………………………………………………………（21） 參考文獻…………… ………………………………………………（22） 第一章 概述 變頻供水的一種典型方式是變頻恒壓供水。變頻恒壓供水時使用變頻器的調(diào)速功能通過調(diào)節(jié)供水的水泵的轉(zhuǎn)速，以維持供水始端壓力，變使之保持相對的恒定，故又稱恒壓供水?，F(xiàn)在變頻供水以逐步滲透到各種行業(yè)，品種也從單一簡單的變頻恒壓供水向?qū)I(yè)多功能和高級的變頻、變壓供水及職能化控制的方向發(fā)展。 基于觸摸屏和PLC作為控制變頻器作為驅(qū)動調(diào)速的恒壓供水技術(shù)，相對于傳統(tǒng)的技術(shù)而言具有節(jié)能效益明顯、控制和保護功能完善、可實現(xiàn)機組的軟件停機、輸入電壓范圍寬、電磁沖擊小、泵機運行組合切換靈活方便等優(yōu)越性，目前廣泛應(yīng)用于水廠送水泵站、二次加壓站、工業(yè)鍋爐供水、小區(qū)和高樓給水、其他工業(yè)供水等領(lǐng)域。 觸摸屏和PLC在對現(xiàn)場系統(tǒng)和設(shè)備的自動控制上顯示出令人鼓舞的優(yōu)勢，現(xiàn)代的供水系統(tǒng)已隨著微型計算機及電力電子技術(shù)的發(fā)展，在傳統(tǒng)的供水基礎(chǔ)上將觸摸屏、PLC和變頻器等應(yīng)用到其中，不斷的提高供水的質(zhì)量以及整個供水系統(tǒng)的自動化程度。 1-1 常見的供水方式及變頻恒壓調(diào)節(jié)的原理 一、原理 生產(chǎn)和生活中的供水方式有多種，常見的供水方式通常會設(shè)一臺或多臺泵；有多臺泵時會根據(jù)不同的用水量啟動不同數(shù)量的泵運行，供水水壓式波動的。要保證供水質(zhì)量，穩(wěn)定供水出口（或管網(wǎng)）的壓力，變頻恒壓供水是最好的方式之一。 變頻恒壓供水系統(tǒng)實現(xiàn)恒壓的工作過程和原理：安裝于供水管或主管道上的壓力傳感變送器將供水管網(wǎng)壓力轉(zhuǎn)換成4~20mA（0~20mA、0~10V）的標準電信號，送到PID調(diào)節(jié)器（或過程控制器、PLC、DCS等），經(jīng)過運算處理后仍以標準電信號直接送到具有內(nèi)置PID調(diào)節(jié)功能的變頻器；變頻器根據(jù)調(diào)速的給定信號或?qū)毫鞲凶兯推鞯臉藴孰娦盘栠M行運算處理后，決定其輸出頻率實現(xiàn)對驅(qū)動典動機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)對供水的水量及供水壓力調(diào)節(jié)，最終實現(xiàn)了對供水管網(wǎng)的壓力調(diào)節(jié)，即實現(xiàn)恒壓供水。 實際應(yīng)用中，除了要實現(xiàn)變頻恒壓供水系統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)功能外，還需配備外圍輔助電路及PLC和觸摸屏控制系統(tǒng)，來實現(xiàn)切換選擇等自動控制功能，以保證自動控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時刻通過人工調(diào)節(jié)方式維持系統(tǒng)運行，保證連續(xù)生產(chǎn)。 圖1-1 控制原理示意圖 二、水泵選擇的一般性原則 1.供水系統(tǒng)的水泵應(yīng)盡量選用先進的低噪音、節(jié)能型水泵，不可采用淘汰產(chǎn)品。 2.根據(jù)實際流量、揚程選泵。考慮因磨損等原因造成水泵出力下降，可按計算所得的揚程值乘以1.05~1.1后選泵，應(yīng)能保證水泵工作在高效率的地方。 3.對單位及小規(guī)模的供水系統(tǒng)因盡量減少泵的臺數(shù)，以用一臺為宜，且配小型氣壓罐；當一臺運行能滿足要求時，則不宜采用多臺泵并聯(lián)方式；若必須采用多臺并聯(lián)運行或大小泵搭配方式時，其型號不宜太雜，臺數(shù)不宜過多，型號一般不宜超過兩種，泵的揚程范圍應(yīng)相同；并聯(lián)運行時仍能保證每臺泵在高效率范圍內(nèi)運行 4.對于水廠及供水規(guī)模較大的供水系統(tǒng)及用水不均勻，且流量變化大的供水系統(tǒng)，則宜采用多臺 水泵組合供水，或多臺水泵運行時，可按1或2臺進行變頻調(diào)速其余為工頻恒速的方式運行。 5.同一供水系統(tǒng)所配水泵的揚程要相同，主供水泵之間的流量應(yīng)相同或相近，液壓泵流量和主供水泵流量的流量之比以不小于1/3為宜。 6.應(yīng)注意的問題：抽水揚程越低，電機負荷越小—這是種錯誤的認識. 1-2 PLC、變頻器控制的恒壓供水系統(tǒng)方案 通常，生產(chǎn)和生活中常見的供水系統(tǒng)的控制并不復雜，但是對供水系統(tǒng)的質(zhì)量及可靠性卻有較為嚴格的要求。根據(jù)該供水系統(tǒng)的設(shè)備配置情況及供水系統(tǒng)的特點做如下方案：該自動供水系統(tǒng)的控制核心采用PLC，并配置常規(guī)電氣配電控制系統(tǒng)。 一、恒壓供水系統(tǒng)組成及主要自控設(shè)備的作用 1.在主系統(tǒng)中配置一臺變頻器分別驅(qū)動兩臺泵，使兩臺均為雙主回路（變頻-工頻）的驅(qū)動方式。 2.控制系統(tǒng)有壓力傳感器、壓力開關(guān)、液位控制器、PLC與觸摸屏及電氣自動控制系統(tǒng)等組成。 1） 壓力傳感器。用來測量供水水壓。 2） PID調(diào)節(jié)器。用來實現(xiàn)恒壓控制。 3） 壓力開關(guān)。作為水泵啟動后能否投入供水系統(tǒng)運動的信號。 4） 液位控制器。用來監(jiān)視并向PLC傳遞供水水箱的液位信號。 PLC電氣控制系統(tǒng)用來完成整個供水系統(tǒng)的自動控制。 二、方案特點 1.該供水系統(tǒng)控制方案可以在原有的供水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上改造，也可以作為新建供水系統(tǒng)的控制方案。 2.采用PLC為控制核心，利用變頻器調(diào)速，控制面板采用常規(guī)的按鈕開關(guān)控制。 3.保護配置： 1） 水泵電動機在工頻狀態(tài)運行時，受熱繼電器（過載）和空氣斷路器（短路、過電流）保護。 2） 水泵電動機在變頻狀態(tài)運行時，受變頻器（過載、短路、過電流、過電壓、缺相）保護。變頻器又受空氣斷路器（短路、過電流）保護。 三、變頻-工頻雙回路恒壓供水方案優(yōu)點 1.具有自動調(diào)節(jié)及控制功能。 2.可設(shè)置跳躍頻率避開管路的不良。 3.變頻系統(tǒng)與工頻控制系統(tǒng)互為備用，合理利用現(xiàn)有設(shè)備。 4.系統(tǒng)保護功能完善，如電機過電流、過載、過熱；電源缺相，過、欠電壓；電機接地故障；系統(tǒng)水壓過高、水壓過低；管網(wǎng)泄漏、堵塞等。 5.可設(shè)變頻、工頻自動切換任務(wù)。 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)：傳感器、變頻器、PLC與觸摸屏及電氣自動控制系統(tǒng)等組成。 四、設(shè)備選型及目的 1.可編程控制器 整個控制系統(tǒng)的核心是PLC，選用日本三菱Fx2n-32MR-001可編程控制器。FX2n系列是FX系列PLC家族中最先進的系列。由于FX2n系列具備如下特點：最大范圍的包容了標準特點、程式執(zhí)行更快、全面補充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊，F(xiàn)X2n系列三菱PLC可以為你的工廠自動化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。 2.變頻器 變頻器連續(xù)調(diào)速功能是使用變頻器的追蹤速度模擬給定信號來改變輸出頻率功能，在此選擇的變頻器主要從其所驅(qū)動的負載特性、穩(wěn)定性、品牌、價格及用戶的要求幾個方面來考慮，本文選用三菱FR-A540-2.2KW-CH型變頻器。 3.其他 開關(guān)電源、繼電器、接觸器、變壓器、斷路器等設(shè)備均應(yīng)選用性能穩(wěn)定、質(zhì)量優(yōu)良的產(chǎn)品。 變頻系統(tǒng)的初次投資容易給投資者一種投資高、風險大的感覺，這主要是對變頻節(jié)能效果不很了解或?qū)⒆冾l系統(tǒng)的初次投資于傳統(tǒng)的一些如液力耦合、滑輪電機、變速等調(diào)速裝置的初次投資在為充分考慮節(jié)能效果及變頻器功能的情況下進行比較，以及對變頻器的質(zhì)量、穩(wěn)定性、售后服務(wù)等還不太了解；變頻節(jié)能系統(tǒng)（裝置）在各類調(diào)速系統(tǒng)中使用時，其節(jié)能效果對于單臺設(shè)備可做到5%-75%，在風機水泵這類設(shè)備的一般應(yīng)用的節(jié)能效果中，這些均值也可做到8%-50%，在未受到其他因素影響的情況下一般可取上限節(jié)能效果平均值，是在實際應(yīng)用中得到，權(quán)威性數(shù)據(jù)可由市場上公開出售的資料書查到；通過這些數(shù)據(jù)在進行一些簡單的投資回收率的計算可知：變頻節(jié)能系統(tǒng)（裝置）的投資回收期一般為4-20個月。 采用變頻-工頻雙回路恒壓供水裝置及觸摸屏監(jiān)控使各類供水最大限度地得到經(jīng)濟、穩(wěn)定和持續(xù)的保障。 綜合上述，采用自動化程度較高的變頻恒壓供水系統(tǒng)，不僅能夠最大限度地提高整個系統(tǒng)效率、延長壽命、節(jié)約能源，而且靈活性好，能構(gòu)成復雜的、功能強大的供水系統(tǒng)。 第二章 硬件部分設(shè)計 2-1 硬件選擇 一、PLC介紹 PLC即可編程控制器，是針對工業(yè)自動化控制領(lǐng)域開發(fā)設(shè)計的、適用于工業(yè)現(xiàn)場工作的、以現(xiàn)代微處理技術(shù)為核心的控制器。PLC的控制功能可以根據(jù)使用者所編輯的軟件的不同而不同，且可實現(xiàn)多種功能。 　從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。 CPU的構(gòu)成 　　CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。 　　CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。 可編程控制器作為一種通用的自動控制裝置。它在控制系統(tǒng)中具有一些獨特的優(yōu)點。 1、可靠性高：PLC平均無故障時間可達幾十萬小時，也就是說一臺PLC連續(xù)運行30多年不出故障。可靠性非常好。 2、具有豐富的I/O接口模塊。PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人機對話的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊。 3、采用模塊化結(jié)構(gòu)。為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以為，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個部件，包括CPU、電源、I/O等均采用模塊化設(shè)計，有機架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。 4、對環(huán)境要求低：它對溫度，濕度要求不高，抗震和抗沖擊性能好，對電源電壓要求也不高，還有很強的抗電磁干擾能力。因此可以用于輸惡劣的環(huán)境中。 由于PLC強大功能和優(yōu)點，使得PLC在我國的工業(yè)自動化中得到廣泛的應(yīng)用。 二、變頻器介紹 變頻器是以電子技術(shù)、微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論在交流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用為基礎(chǔ)上發(fā)展起來的智能型的調(diào)速設(shè)備。變頻器原用于交流電動機的調(diào)速，其性能不僅超過以往的多種交、直流調(diào)速方式，而且結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高、控制靈活、安裝調(diào)試使用方便、保護功能完善、運行穩(wěn)定可靠，并且極大地簡化了調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用，這也使得變頻器在各行各業(yè)的調(diào)速系統(tǒng)及節(jié)能降耗中被越來越多的使用。值得一提的是當變頻器用在變轉(zhuǎn)矩的負載時，其節(jié)能效果尤為顯著，已經(jīng)成為變轉(zhuǎn)矩回轉(zhuǎn)設(shè)備節(jié)電的最佳方式及選擇，解決了傳統(tǒng)的調(diào)速系統(tǒng)所無法解決的問題。變頻器在各種調(diào)速領(lǐng)域已逐漸成為必不可少的設(shè)備，并成為最有發(fā)展前途的一種交流調(diào)速方式。 2-2變頻驅(qū)動方式和傳感變頻器的使用 一、驅(qū)動方式 由于變頻器的價格比常規(guī)電氣設(shè)備高，故對于系統(tǒng)，從節(jié)省投資的角度考慮，可以采用“一拖二”或一拖三“等的驅(qū)動方式，即只用一個變頻器，其額定功率按需進行變頻驅(qū)動的群泵中最大的額定功率考慮。本案例為一拖二的驅(qū)動方式。 二、調(diào)節(jié)方式 為了保持供水管道的壓力恒定，使用的恒壓供水控制方式以單級PID調(diào)節(jié)為主要手段，也有的采用了模糊控制等現(xiàn)代控制理論方法。 一般情況下，PID的調(diào)節(jié)方式就能夠滿足恒壓供水管網(wǎng)壓力的穩(wěn)定調(diào)節(jié)。然而，這種類型的閉環(huán)系統(tǒng)也存在著一些難以解決的問題。如在系統(tǒng)的動態(tài)運行過程中，水泵電動機會出現(xiàn)速度超調(diào)甚至不穩(wěn)定的現(xiàn)象，對整個的供水設(shè)備具有很大的破壞性，還會減小整個系統(tǒng)的效率。通常，這些問題是通過選用優(yōu)化的PID算法來解決，具體的說，最好是使用專業(yè)的智能儀表、過程控制器等。一般來說，專業(yè)的智能儀表、過程控制器的PID調(diào)節(jié)功能要比變頻器內(nèi)置的PID功能強 三、關(guān)于壓力傳感變頻器的使用 壓力傳感變送器的信號是弱電信號，其傳輸距離通常不易太長，同時不易與強電電纜近距離并行；傳輸距離太長及與強電電纜并行會使信號衰減，同時容易受干擾，不能反映真實的數(shù)據(jù)，還易出現(xiàn)故障。對于較小范圍的供水系統(tǒng)及單位供水系統(tǒng)等，在對供水壓力的控制精度無特殊要求的情況下，常用供水母管或供水出口的壓力作為反饋壓力，這樣做比較簡單，壓力傳感器的信號的傳輸距離也不長，也便于應(yīng)用；而對于大型及整個供水管網(wǎng)的壓力控制則選擇供水管網(wǎng)中的多點壓力或是終端壓力等作為反饋壓力，傳輸距離很長的會采用高級的信號傳輸系統(tǒng)，以保證信號的準確性. 2-3 電動機調(diào)速方案的比較 一 、電動機的選擇 調(diào)速系統(tǒng)分為直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)。在本設(shè)計中選擇交流水泵電機，用調(diào)速系統(tǒng)來改變水泵電機的轉(zhuǎn)速達到恒壓供水的要求。故在此對交流調(diào)速系統(tǒng)進行比較選擇： 1．異步電動機調(diào)速 設(shè)定頻率不變，調(diào)節(jié)電機對數(shù)，即可使同步轉(zhuǎn)速得到調(diào)節(jié)，這是調(diào)速的方法。該方法有以下特點；它屬于有級調(diào)速，即調(diào)變式調(diào)速；要實施調(diào)速，必須通過外接定子繞組控制線路的切換來完成。這種調(diào)速方式適用于繞線式異步電動 2．異步電動機串級調(diào)速 實現(xiàn)串級調(diào)速的方法是：轉(zhuǎn)子電路中，轉(zhuǎn)子繞組電動勢與外加電動勢迭加，由于是正弦電動勢，因此要求附加電動勢也是正弦電動勢并有相同的頻率，要做到這一點技術(shù)難度相當大，故通過大功率整流元件將正弦電動勢變?yōu)橹绷?，而附加電動勢也是直流電動勢，但附加電動勢是由可控硅可控整流，通過控制可控制硅開通關(guān)端時間，來調(diào)整附加電動勢的平均值即控制了轉(zhuǎn)子電路中的總電動勢，這樣通過調(diào)節(jié)總電動勢來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流進而控制電動機的轉(zhuǎn)速。在當今社會出現(xiàn)了一種高功率因數(shù)串級調(diào)速系統(tǒng)，它采用了方脈沖觸發(fā)可控硅通斷的工作方式，較好的改進了傳統(tǒng)的串級調(diào)速系統(tǒng)的一些固有缺點。這種調(diào)速方式適用于繞線式異步電機。 串級調(diào)速的優(yōu)點：調(diào)速性能好。當電動機減速時，轉(zhuǎn)子電路中的電能將通過逆變器反饋回電網(wǎng)，使減速過程中機械能轉(zhuǎn)化成電能，無損失地送回電網(wǎng)。因此，這種調(diào)速方式節(jié)能效果顯著。 串級調(diào)速的缺點；由于串級調(diào)速系統(tǒng)使用了較多的開關(guān)元件與電網(wǎng)耦合連接，系統(tǒng)中高次諧波竄入電網(wǎng)嚴重；另外，系統(tǒng)功率因數(shù)低。串級調(diào)速系統(tǒng)僅適用于繞線式異步電機。 3．異步電動機變頻調(diào)速 電動機定子繞組的磁極對數(shù)一定，改變電源頻率，即可改變電動機同步轉(zhuǎn)速。異步電動機的實際轉(zhuǎn)速總低于同步轉(zhuǎn)速，而且隨著同步轉(zhuǎn)速而變化。電源頻率增加，同步轉(zhuǎn)速增加，實際轉(zhuǎn)速也增加；電源頻率下降，電機轉(zhuǎn)速也下降，這種通過改變電源頻率實現(xiàn)的速度調(diào)節(jié)過程稱為變頻調(diào)速。 采用變頻電源供電構(gòu)成的變頻調(diào)速系統(tǒng)是具有高效率和高性能的調(diào)速系統(tǒng)。通過改變定子供電頻率，電機轉(zhuǎn)速可得到寬范圍的無級調(diào)節(jié)。對定子電壓（或電源）以及頻率按一定規(guī)律進行協(xié)調(diào)控制，可提高傳動系統(tǒng)的運行特性。通過控制轉(zhuǎn)差率，電機可獲得較理想的快速響應(yīng)特性。一旦采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，整個拖動及傳動系統(tǒng)可獲得高精度及優(yōu)良的傳動特性。變頻調(diào)速技術(shù)的通常意旨在：使用變頻調(diào)節(jié)器（簡稱變頻器）去拖動電動機。主要運行特點：實現(xiàn)電動機的無級調(diào)速；電動機的啟動電流小，即實現(xiàn)軟啟動；方便地進行加減速控制。 主要用途：較大幅度地節(jié)約電能；使控制傳動系統(tǒng)自動化、高性能化；提高生產(chǎn)效率，增加產(chǎn)量；改進產(chǎn)品質(zhì)量等。 二、模擬供水系統(tǒng)的擬定 本系統(tǒng)以六層樓宇供水為例，系統(tǒng)設(shè)水泵兩臺，供水由兩臺主、鋪泵交替循環(huán)運行、壓力正常時用變頻器驅(qū)動一臺泵運行，壓力低是用一臺工頻運行加一臺變頻運行，壓力恢復正常時又切斷工頻只留一臺變頻運行、這樣按照先開先停，后開后停的方式切換水泵、使水泵的壽命平衡。用一臺壓力傳感器來檢測誰的壓力，把壓力信號傳給變頻器的內(nèi)置PI來調(diào)節(jié)變頻器的輸出，從而改變水泵的轉(zhuǎn)速來控制供水壓力. 主水泵：選擇IS50-32-160A。主要參數(shù)為：流量Q=14m3/h，揚程H=22m；配電動機型號Y90L-2，功率P=2.2KW。 輔助水泵：選擇IS50-32-160A。主要參數(shù)為：流量Q=14m3/h，揚程H=22m；配電動機型號Y90L-2，功率P=2.2KW。 第三章 主電路設(shè)計 3-1 硬件電路 一、電路介紹 在硬件系統(tǒng)設(shè)計中，采用一臺變頻器連接2臺電動機，每臺水泵電機都有變頻／工頻兩種工作狀態(tài)，每臺電機都通過兩個接觸器與工頻電源和變頻器輸出電源相聯(lián)如圖（3-1）。變頻器輸入電源前面接入一個自動空氣開關(guān)，來實現(xiàn)電機、變頻器的過流過載保護接通，空氣開關(guān)的容量依據(jù)大機的額定電流來確定。對于有變頻／工頻兩種狀態(tài)的電動機，還需要在工頻電源下面接入兩個同樣的自動空氣開關(guān)，來實現(xiàn)電機的過流過載保護接通，空氣開關(guān)的容量依據(jù)小機的額定電流來確定。所有接觸器的選擇都要依據(jù)電動機的容量適當選擇。 圖 3-1 主電路 電氣控制系統(tǒng)接線原理圖及說明 1.端子SD、SE和5為輸出信號公共端，這些端子不要接地（見圖3-2）。 2.控制回路端子的接線應(yīng)使用屏蔽線或雙絞線，而且必須與主回路，弱電回路（含200V繼電器程序回路）分開布線。 3.由于控制回路的頻率信號是微小信號，所以在接點輸入場合，為了防止接觸不良，微小信號接點應(yīng)使用兩個并聯(lián)接點或合用雙生接點。 4.控制回路的接線建議選用0.3mm2-0.75mm2的電纜。 圖3-2 電氣控制系統(tǒng)接線原理圖 二、控制流程圖 圖3-3 控制流程 三、輸入輸出元件與PLC地址對照表 為實現(xiàn)以PLC為主的控制系統(tǒng)能很好的實現(xiàn)自動控制，需要將現(xiàn)實中的外部設(shè)備與PLC中的軟元件相連接，其輸入輸出元件與PLC得對照如表3-1所示。 （表3-1） 輸入 輸入I/O口 輸入元件符號 輸入元件說明 X0 SB1 啟動前準備 X1 SB2 啟動 X2 SB3 停止 X3 KH1 水泵M1故障 X4 壓力下降，變頻器滿頻率運行 X5 壓力上升，變頻器頻率下降 X6 SB6 方式選擇開關(guān) X10 SB7 水泵M1手動工頻運行 X11 SB8 水泵M2手動工頻運行 X12 KH2 水泵M2故障 X13 變頻器故障指令 輸出 輸出I/O口 輸出元件符號 輸出元件說明 Y0 L10 停止指示燈 Y1 KM1 準備 Y2 KM2 M1變頻控制繼電器 Y3 KM3 M1工頻控制繼電器 Y4 KM4 M2變頻控制繼電器 Y5 KM5 M2工頻控制繼電器 Y6 L8 M1手動工頻指示燈 Y7 L9 M2手動工頻指示燈 Y10 L0 變頻器故障指示燈 Y11 L6 水泵M1故障指示燈 Y12 L7 水泵M2故障指示燈 第四章 軟件系統(tǒng)設(shè)計 4-1 PLC程序設(shè)計 PLC是整個系統(tǒng)的核心，而PLC也要相應(yīng)的程序驅(qū)動，該系統(tǒng)的程序如下： 總 結(jié) 通過這篇論文的學習，我深深的感受到PLC在社會上的應(yīng)用，也充分的讓我明白在當今這個競爭激烈的社會，只有自己不斷的學習，你才不會被這個社會所淘汰，只有我們堅持一個信念，勇往直前，不怕艱苦，不斷的提高自己，超越自己，我們才能成功！ PLC在城市建筑供水系統(tǒng)中的應(yīng)用，一方面它可以很方便的為用戶提供很好的服務(wù)，另一方面它可以為社會節(jié)省大量的水資源，間接的在國家省錢！如今的社會，工業(yè)飛速的發(fā)展，對于我們來說不進則退。我們要學會適應(yīng)這個社會，那樣們才能體現(xiàn)自己的價值，為社會做出貢獻! 由于時間的倉促和本人技術(shù)水平的有限，在編寫和設(shè)計當中難免會出現(xiàn)錯誤和不妥之處，希望各位讀者能夠及時批評指正！ 在即將畢業(yè)之際，我想借此機會對關(guān)心和支持我的所有人表示感謝！ 特別要感謝在畢業(yè)設(shè)計論文編寫過程中給予技術(shù)支持和幫助的各位老師！ 致 謝 本次設(shè)計是本人在學校中最后一次設(shè)計，在本次設(shè)計中，我學到了很多東西——查閱資料、了解了三菱可編程控制器的工作原理及應(yīng)用方法、對PROTEL軟件的使用、對硬件的設(shè)計以及對PLC的編程等方面都有了很大的提高，這對我的學習實踐能力也得到了鍛煉，對今后我的工作學習有很大的幫助。 幾經(jīng)易稿，論文近日終于得以順利完成，在論文收集資料的過程以及軟、硬件的設(shè)計過程中我得到了許多領(lǐng)導、老師和同學的關(guān)心、幫助和支持，在此表示我忠心的感謝！特別是得到了呂寧老師悉心指導。正是由于領(lǐng)導和老師的悉心督促，論文才得以順利成稿。老師的嚴格要求讓我開拓了視野，拓寬了知識面。而他們嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、廣博的知識和精益求精的工作作風將令我受益終生，在此特意表達我對院領(lǐng)導和老師的深深謝意！ 最后還要感謝電氣工程學院的各位領(lǐng)導、老師!在學校的?？茖W習階段沒有他們的關(guān)心和培養(yǎng)，我的學業(yè)和論文就難以順利完成！ 由于本人水平有限，恒壓供水系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)涉及的內(nèi)容也比較廣泛,文中不妥之處再所難免，懇請老師批評指正！ 參考文獻 1. 嚴盈富 主編，觸摸屏與PLC入門，北京：人民郵電出版社，2006 2. 楊公源 主編，常用變頻器應(yīng)用實例，北京：電子工業(yè)出版社，2006 3. 張燕賓主編，變頻器調(diào)速應(yīng)用實例，北京：機械工業(yè)出版社，2005 4. 陳天民主編，PLC、觸摸屏及變頻器綜合運用，北京：中國電力出版社，2007 5. 瞿彩萍 主編，PLC應(yīng)用技術(shù)（三菱），北京：中國社會保障出版社，2006 6. 唐修波 主編，變頻技術(shù)及應(yīng)用，北京：中國社會保障出版社，2006 7. 三菱電機株式會社，三菱電機變頻調(diào)速使用手冊 8. 劉守操 編著，可編程序控制器與變頻技術(shù)，廣州：廣東省電工技能鑒定所，1999