PLC及運動控制系統(tǒng)課程設計變頻恒壓供水系統(tǒng)的設計與調試

1、plc及運動控制系統(tǒng)變頻恒壓供水系統(tǒng)的設計與調試一、設計要求1.背景樓宇供水的說明當前的樓宇高度越來越高，而市政管網的水壓很低，因此需要二次供水。二次供水就是每個建筑物自己來解決自己的用水問題。主要方式有兩種：一、上下水池。在建筑物的下面建造一個水池存儲市政來水，在建筑物的樓頂再建一個水池，利用水泵將水由下水池的水泵到樓頂，再通過管路送下到用戶。二、恒壓供水。同樣在建筑物下面建一個水池，然后利用水泵直接給用戶送水，取消了天面水池。由于方式一存在著水的污染問題，目前已經不再采用。目前的樓宇供水基本為方式二。恒壓供水原理恒壓供水原理：在供水總管上安裝壓力邊送器，當用戶用水量大的時候，壓力降低提高或

2、增加水泵的頻率或臺數，保證供水壓力恒定，即可滿足用戶用水。為了避免壓力波動，需要對水泵進行變頻調速，從而實現(xiàn)根據用戶的用水量多少自動調節(jié)水泵的出水量。水泵的設置一般為：主泵和輔泵。具體的泵的選型根據實際用水量來定。輔泵的功率較小，一般不變頻。具體的工作原理為：當管網壓力降低時，輔泵先啟動工作，當能滿足壓力設定要求時，連續(xù)運行，當管網壓力升高到設定停泵壓力時，停止工作。當輔泵工作，壓力還在繼續(xù)下降時，主泵變頻啟動，輔泵停止工作。主泵根據設定的恒壓值自動調頻，保證壓力恒定。如果壓力升高并且變頻器頻率已經下降到下限頻率，則主泵停止工作。如果壓力降低并且變頻器頻率已經上升到上限限頻率，則主泵由變頻狀態(tài)

3、切換到工頻，另外一臺主泵變頻啟動。當兩臺主泵工作時，如果壓力升高并且變頻器頻率已經下降到下限頻率，則工頻工作的主泵停止。依次起停循環(huán)。2.設計任務l 采用3或2臺主泵和一臺穩(wěn)壓泵。l 穩(wěn)壓泵不用變頻。l 控制系統(tǒng)具備手自動功能，手動時可以單獨工頻起停每臺泵。自動時，根據壓力自動控制。其中1臺為變頻運行，3臺為工頻運行均采用軟起停方式，并能做到現(xiàn)起先停，后起后停，循環(huán)交替切換。l 各臺泵具有短路、過載等基本保護。l 可根據當前的壓力自動起停水泵和自動變頻調速，保證壓力穩(wěn)定。l 先起先停功能，即先起動的水泵在停泵時先停。l 自動輪換功能。當單臺泵工作時可以根據設定的時間自動切換到下一臺泵工作。l

4、用戶可以根據需要設定供水壓力。二、方案2.說明壓力變送器的說明： 壓力的常用單位有mpa、bar、公斤等。它們之間的關系為： 1 mpa10 bar10公斤100米水柱 選擇變送器的原則：被測量的范圍在所選變送器的量程的1/3-2/3處。 一般變送器的工作電壓為對此 dc15vdc30v,所以一般選擇變送器的電源為dc24v. 變送器的輸出信號一般為020ma , 420ma , 05v, 010v等,工作方式有兩線制，三線制和四線制。 本次實驗為了便于調試，建議使用 05v信號輸入。（采用遠傳壓力表）。選擇采用0-5v，0-1.6mpa壓力變送器plc控制回路系統(tǒng)中plc控制器采用三菱公司的

5、fx-2n-24mr可編程控制器，負責設定壓力的檢測和反饋壓力的檢測、頻率給定信號的計算、三臺水泵工作狀態(tài)的控制的工作。變頻器的控制l 模擬量輸入輸出模塊fx0n-3a讀入用戶的管道壓力設定值fx0n-3a具有2通道的a/d 8位數字輸出，在這ch1用于壓力的設定、ch2用于壓力反饋，還具有1通道的d/a 8位數字輸入，用于控制變頻器頻率給定。l 變頻器采用三菱公司的fr-e500變頻器，負責在水泵變頻工作時對水泵輸出三相變頻電流，實現(xiàn)水泵輸出的可調。三、電路設計1.控制回路給出部分電路由plc和電器元件組成。plc按照管道壓力測量值和設定值之間的偏差對水泵的工作狀態(tài)進行控制，決定那臺水泵工作

6、、是否變頻。同時，可利用按鈕切換到手動模式，停止plc的控制作用。當選擇手動時，可以單獨工頻起停每臺泵。關掉手動，可實現(xiàn)由plc控制實現(xiàn)的自動，控制回路有過熱過載保護。2.主回路給出部分電路由變頻器、水泵、接觸器和電路保護器件組成，實現(xiàn)水泵的啟動、停止及變頻工作。工作方式為：當管網壓力降低時，輔泵先啟動工作，當能滿足壓力設定要求時，連續(xù)運行，當管網壓力升高到設定停泵壓力時，停止工作；當輔泵工作，壓力還在繼續(xù)下降時，主泵變頻啟動，輔泵停止工作；主泵根據設定的恒壓值自動調頻，保證壓力恒定；如果壓力升高并且變頻器頻率已經下降到下限頻率，則主泵停止工作；如果壓力降低并且變頻器頻率已經上升到上限頻率，則

7、主泵由變頻狀態(tài)切換到工頻，另外一臺主泵變頻啟動；當兩臺主泵工作時，如果壓力升高并且變頻器頻率已經下降到下限頻率，則工頻工作的主泵停止；依次起停循環(huán)。四、程序設計1.源程序五、心得體會通過這次的課程設計，基本掌握了可編程控制器系統(tǒng)設計的一般方法。對可編程控制器的理解進一步加深，掌握了基本的電氣原理圖的設計，plc程序的編制以及fx0n-3a模塊的使用和變頻器的使用。對plc的基本用法都在課程的基礎上有進一步的提高，在程序編制過程中對三菱plc的指令有更全面的深入。并且在該門課的基礎上，綜合應用計算機控制技術、檢測技術、電氣控制的原理，對以后實驗設計打下基礎。本次試驗讓我更加熟練gx developer、pcschematic