PLC控制变频器在恒压供水中的应用.doc

摘要
随着我国社会经济的发展,人们生活水平的不断提高,城市建设发展十分迅速,同时也对基础设施建设提出了更高的要求。城市供水系统的建设是其中的一个重要方面,供水的可靠性、稳定性、经济性直接影响到用户的正常工作和生活,也直接体现了供水管理水平的高低。
针对供水系统需降低水泵的能耗和维护成本等问题,本设计以生活小区的恒压供水系统为例,设计了一种基于变频器、PLC和压力传感器的恒压供水系统。在此系统中, PLC 将压力设定值与测量值的偏差经PID 运算后得到的控制量作用到变频器, 从而通过变频器控制水泵的转速调节管网的压力,实现恒压供水的目的。
首先阐明了供水系统的变频调速节能原理;分析了变频恒水压供水的工作原理及系统的组成结构,提出了合理的控制方案。然后详细介绍了变频器和PLC的选型、 I/O口的分配,设计了主电路、控制电路以及PLC外部硬件接线图。在系统软件设计方面,设计了系统主程序、PID算法中断子程序、压力显示子程序等。
关键词:变频器,恒压供水,PLC,温度控制
目录
摘要 I
1 前言 1
2系统组成 1
系统概述 1
2
3
3变频器恒压供水系统特点 3
3
4
4操作保护功能设计 5
5
5
5 注意事项 6
6
6
致谢 9
1 前言
随着控制技术的发展与完善,变频器及PLC在各个行业的应用越来越广,PLC与变频器的可靠性与灵活性得到了用户的认可。同时传统的水塔供水方式暴露了很多缺点:水的二次污染,用水高低峰的不平衡,管道阀门易损坏,维修保养费用过高等等。在此条件下各种恒压供水方式应运而生,其中由变频器、PLC控制的方式尤为普遍,这种方式的特点:系统稳定,功能强大,变频器用于供水更加节能,所以广泛应用在多层住宅小区生活消防供水系统中,现在好多场合也有应用,这种方式经受了时间的考验,已有很多的应用实例。
由于在工业控制过程中温度控制是一个很重要的问题,因此在设计中我们采用PLC中PID的算法来进行温度的调节。创新之处就在于,我们采用FX2N进行编程,并采用PLC的专用热电阻模块FX2N-4AD-PT,EM231模块具有冷端补偿电路。使得温控系统硬件电路设计较优为简单,软件的工作量也大大减少;并且采用拨码盘进行温度值修改以适应各种反应所要求的温度。该系统是一个较为值得去深究的系统。
2系统组成
系统概述
该系统由两台大泵(22KW)与三台小泵(11KW)组成;期中两台大泵为变频器控制,两用以备小泵为工频泵。PLC部分由西门子可编程控制器S7-200系列的CPU226,文本显示器TD200组成;变频器采用FR-A540系列,功率22KW。
用户所需的生活用水压力、消防用水压力、运行方式等参数在TD200文本显示器上设定,压力传感器把用户管网压力转换为4-20mA标准信号送进PLC模拟量模块EM235,PLC通过采样程序及PID闭环程序与用户设定压力构成闭环,
运算后转换为PLC模拟量输出信号送给变频器,调节水泵电机转速,达到恒压供水的目的。
系统控制分手动控制和自动控制两种方式。该系统有各个泵的运行时间累计功能,通过PLC的数据区保持可以断电记忆。每次起动时先起动变频泵,当用水量超过一台泵的供水能力时,PLC通过程序实现泵的延时上行切换,切换原则
为当前未运行的小泵累计运行时间最少的先投入;直到满足设定压力为止。追求的最终目标为压力恒定。

当供水负载变化时,变频器的输出电压与频率变化自动调节泵的电机转速,实现恒压供水。系统还可通过PLC的实时时钟自动完成分时分压供水及定时供
水,用户在TD200上设定每天不同时间段的供水压力,以及定时供水时间。
系统可动态显示各种参数,各个泵的运行时间累计(精确到秒),运行状态,故障信息等等。系统还有故障自诊断功能,各泵发生过载、缺相、短路、传感器断线、传感器短路、水位下限、水压超高、水压超低、变频器故障等,都会有声光报警,TD200上同时显示故障类型,通知设备维修人员处理,并可记忆故障发
生时间及班次,以便追查原因及相关责任。

手动运行时,可按下按钮起动停止水泵在工频状态下运行,完全脱离开PLC
及变频器的控制,该功能主要用在检修及自动系统出现故障时的应急供水方式中。自动运行时,全部泵的运行依程序自动工。
上行过程:当在自动运行方式时,按下TD200上的起动软健,系统先起动变频泵,PLC程序控制模拟量模块E