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(yīng)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(dòng)工頻控制方式64.4、自動(dòng)變頻控制方式7五、總結(jié)7六、參考文獻(xiàn)書(shū)目9一、緒論基于PLC控制的變頻調(diào)速恒壓控制是一項(xiàng)綜合現(xiàn)代電氣技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制的先進(jìn)技術(shù)，廣泛應(yīng)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(shè)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(dòng)化程度高、調(diào)速性能好

2、、節(jié)能效果顯著、運(yùn)行工藝安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。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(jìn)電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的高科技節(jié)能裝置，對(duì)于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低能耗具有重大的現(xiàn)實(shí)意義?？梢哉f(shuō)變頻調(diào)速技術(shù)是一項(xiàng)利國(guó)利民、有廣泛應(yīng)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(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制和管理，提高設(shè)備運(yùn)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(shì)。交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)是一項(xiàng)業(yè)已廣泛應(yīng)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(shí)現(xiàn)控制設(shè)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(shè)備故障率，還可以大幅減少電耗，省去了對(duì)可編程控制器存儲(chǔ)容量的要求和對(duì)PID算法的編程。降低了設(shè)備成本，提高了生產(chǎn)效率，可節(jié)省安裝調(diào)試時(shí)間確保系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期運(yùn)行。二、變頻器應(yīng)用于恒壓供水控制的目的為了提高大范圍變負(fù)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(guò)供水管道上的遠(yuǎn)傳壓力表，輸出0-10V模擬量信號(hào)送入變頻器，來(lái)自動(dòng)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(tái)水泵分級(jí)控制，輪流變頻啟動(dòng)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(dá)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(tái)水泵、一臺(tái)變頻器、一

4、臺(tái)小型PLC、一塊遠(yuǎn)傳壓力表（壓力傳感器）一塊浮球液位檢測(cè)器組成。壓力傳感器把用戶管網(wǎng)壓力轉(zhuǎn)換為0-10V標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送進(jìn)變頻器模擬量輸入端，變頻器通過(guò)內(nèi)部自帶的采樣程序及PID閉環(huán)程序與用戶設(shè)定壓力構(gòu)成閉環(huán)，對(duì)水泵電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速，當(dāng)變頻器上升至工頻運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，變頻器運(yùn)算后轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸出信號(hào)送給PLC，由PLC進(jìn)行協(xié)調(diào)控制調(diào)節(jié)各臺(tái)水泵電機(jī)之間的切換運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到恒壓供水的目的。 該系統(tǒng)有各個(gè)泵的運(yùn)行時(shí)間循環(huán)功能，通過(guò)PLC的數(shù)據(jù)區(qū)保持可以斷電記憶。在單個(gè)泵長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)依次對(duì)各個(gè)泵進(jìn)行定時(shí)變頻運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)換，保證各個(gè)泵之間的磨損平衡。每次起動(dòng)時(shí)先起動(dòng)1#泵，變頻器根據(jù)壓力的升高逐漸抬高頻率輸出。當(dāng)用水量超過(guò)一

5、臺(tái)泵的供水能力時(shí)，PLC通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)泵的延時(shí)上行切換，切換至2#泵進(jìn)行變頻輸出，1#泵進(jìn)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(dāng)壓力降低時(shí)時(shí)，PLC通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)泵的延時(shí)下行切換，原則為當(dāng)前正在運(yùn)行的泵運(yùn)行時(shí)間最多的先撤出。直到滿足設(shè)定壓力為止。追求的最終目標(biāo)為壓力恒定。當(dāng)供水負(fù)載變化時(shí)，變頻器的輸出電壓與頻率變化自動(dòng)調(diào)節(jié)泵的電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。在運(yùn)行過(guò)程中，始終有液位檢測(cè)傳感器進(jìn)行液位檢測(cè)，若檢測(cè)到液位不足，立即停止系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，防止水泵空轉(zhuǎn)。 系統(tǒng)還可通過(guò)PLC的內(nèi)部定時(shí)器進(jìn)行自動(dòng)定時(shí)供水，用戶在PLC程序中提前設(shè)定每天最多段（段數(shù)也可設(shè)定）定時(shí)

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(shè)備，動(dòng)態(tài)顯示各種參數(shù)，如設(shè)定壓力，運(yùn)行壓力，水位高度，運(yùn)行方式，各個(gè)泵的運(yùn)行時(shí)間累計(jì)，運(yùn)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(dòng)工頻控制方式當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)打到手動(dòng)位置時(shí)，此時(shí)為工頻運(yùn)行，按下1#水泵手動(dòng)啟動(dòng)按鈕，控制器通過(guò)編寫(xiě)的PLC程序讓接觸器1KM1閉合，其余的接觸器斷開(kāi)，1#水泵電機(jī)將工頻運(yùn)行，按下停止按鈕，水泵電機(jī)將停止運(yùn)行。需要2#、3#水泵運(yùn)行，依次按下2#、3#時(shí)，相對(duì)應(yīng)的水泵電機(jī)將工頻運(yùn)行。該控制方式一般用于當(dāng)變頻器出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)使用。4.

7、4、自動(dòng)變頻控制方式當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)打到自動(dòng)位置時(shí)，此時(shí)將投入自動(dòng)變頻控制方式，控制器通過(guò)編寫(xiě)的PLC程序使接觸器KM和1KM閉合，其余的接觸器斷開(kāi)。變頻器根據(jù)遠(yuǎn)傳壓力表的反饋信號(hào)，自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出頻率，從而改變水泵的轉(zhuǎn)速，達(dá)到恒壓供水的目的，當(dāng)壓力增大時(shí)，將減小輸出頻率，使電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，減小供水量，當(dāng)壓力減小時(shí)，將增大輸出頻率，使電機(jī)轉(zhuǎn)速增高，增大供水量。當(dāng)遠(yuǎn)傳壓力表傳來(lái)的模擬壓力信號(hào)持續(xù)增高時(shí)，隨著變頻器輸出頻率的不斷提高，當(dāng)增加到工頻狀態(tài)下時(shí)，變頻器多功能輸出端子MO1將輸出一個(gè)到達(dá)設(shè)定頻率信號(hào)給中間繼電器KA2的線圈，使接著PLC輸入端子的KA2的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。PLC接收信號(hào)后，根據(jù)編好的程序，

8、使變頻器脫開(kāi)第一個(gè)泵，對(duì)下一個(gè)泵進(jìn)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(cè)定頻率降至0時(shí)，通過(guò)多功能輸出端MO1將輸出一個(gè)到達(dá)設(shè)定頻率信號(hào)給中間繼電器KA3的線圈，使接著PLC輸入端子的KA3的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。PLC接收信號(hào)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(dòng)控制還是自動(dòng)控制，當(dāng)水池?zé)o水時(shí)，液位下限開(kāi)關(guān)將動(dòng)作，PLC接收動(dòng)作信號(hào)后，按程序執(zhí)行將使電機(jī)停止運(yùn)行，不至于空轉(zhuǎn)。五、總結(jié)隨著科學(xué)的發(fā)展，當(dāng)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(bǔ)償技術(shù)，結(jié)合諸多先進(jìn)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(hù)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(duì)象的傳感器等檢測(cè)控制量（反饋量）由模擬輸入通道給定，目標(biāo)值（溫度、壓力、流量等）由數(shù)字量設(shè)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(biāo)量的調(diào)節(jié)十分平滑、穩(wěn)定。同時(shí)，為了保證反饋信號(hào)值的準(zhǔn)確、不失真，可對(duì)該信號(hào)設(shè)置濾波系數(shù)，使系統(tǒng)的調(diào)試非常簡(jiǎn)單、方便。由于PID運(yùn)算在變頻器內(nèi)部，這就省去了對(duì)可編程控制器存儲(chǔ)容量的要求和對(duì)PID算法的編程， PLC僅采用一個(gè)開(kāi)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(yīng)用于恒壓供水，降低了設(shè)備成本，提高了生產(chǎn)效率，可節(jié)省安裝調(diào)試時(shí)間。隨著我國(guó)供水行業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，人們生活水平的日益提高，高層樓宇的興建越來(lái)越多，樓宇恒壓供水工程具有很大的發(fā)展空間。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)查閱大量有關(guān)資料，與同行交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)論文寫(xiě)作過(guò)程中也提高了我的專業(yè)工作能力，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中的