1、1 變頻器供水系統(tǒng)（ 單泵的概述1.1 變頻恒壓供水的模式一種變頻恒壓供水是這樣的：當用水量小于一臺泵在工頻恒壓條件下的流量時，由一臺變頻泵調(diào)速恒壓供水，當用水量增大時，變頻泵的轉速自動上升；當變頻泵的轉速上升到工頻轉速時，為使流量進一步增大，由PLC 自動啟動一臺工頻泵投入，與變頻泵并聯(lián)供水。該工頻泵提供的流量是恒定的。其余各并聯(lián)工頻泵按相同的原理投入。反之，當用水量下降時，變頻調(diào)速泵的轉速下降變頻器供電頻率下降），當頻率下降到一定下限時，PLC 發(fā)出一個指令，自動關閉一臺工頻泵，使之退出并聯(lián)供水。為了減少工頻泵自動投入或退出時的沖擊 水力或電流的沖擊），在投入時，變頻泵的轉速自動下降，然后

2、慢慢上升以滿足恒壓供水的要求。在退出時，變頻泵的轉速應自動上升，然后慢慢下降以滿足恒壓供水的要求。b5E2RGbCAP另一種變頻供水模式是當用水量小于一臺泵在工頻恒壓條件下的流量時，由變頻器控制該泵自動調(diào)速供水，當用水量增大時，該泵的轉速增高。當該泵的轉速升高到工頻轉速時，由PLC把該水泵切換到工頻供電。變頻器則另外啟動一臺并聯(lián)泵投入工作。隨著用水量增大，采用先起先停的工作模式，其余各并聯(lián)泵均按上述相同的方式軟啟動投入；當用水量減小時，各并聯(lián)工頻泵有PLC控制并按按先投入先關泵的順序退出。plEanqFDPw由上述可見，變頻恒壓供水通常有兩種工作方式，一是變頻固定方式，二是變頻循環(huán)軟啟動工作方

3、式。在變頻泵固定方式中，各并聯(lián)水泵是按工頻方式自動投入或退出的，因為變頻泵固定不變，當用水量變化時，變頻泵始終處于運行狀態(tài)，因此變頻泵的運行時間最長。而變頻循環(huán)軟啟動方式變頻泵可以自動輪換，使各并聯(lián)泵磨損均衡，具有較多優(yōu)勢，隨意選擇變頻循環(huán)軟啟動方式作為本設計的變頻恒壓供水模式。DXDiTa9E3d1.2 恒壓供水系統(tǒng)特點1. 節(jié)電：優(yōu)化的節(jié)能控制軟件，使水泵實現(xiàn)最大限度地節(jié)能運行；2. 節(jié)水：根據(jù)實際用水情況設定管網(wǎng)壓力，自動控制水泵出水量，減少了水的跑、漏現(xiàn)象；3. 運行可靠：由變頻器實現(xiàn)泵的軟起動，使水泵實現(xiàn)由工頻到變頻的無沖擊切換，防止管網(wǎng)沖擊、避免管網(wǎng)壓力超限，管道破裂。RTCrpU

4、DGiT4. 聯(lián)網(wǎng)功能：采用全中文工控組態(tài)軟件，實時監(jiān)控各個站點，如電機的電壓、電流工作頻率、管網(wǎng)壓力及流量等。并且能夠累積每個站點的用電量，累積每臺泵的出水量，同時提供各種形式的打印報表，以便分析統(tǒng)計。5PCzVD7HxA5. 控制靈活：分段供水，定時供水，手動選擇工作方式。6. 自我保護功能完善：如某臺泵出現(xiàn)故障，主動向上位機發(fā)出報警信息，同時啟動備用泵，以維持供水平衡。萬一自控系統(tǒng)出現(xiàn)故障，用戶可以直接操作手動系統(tǒng)，以保護供水。jLBHrnAILg1.3 恒壓供水設備的主要應用場合1. 高層建筑，城鄉(xiāng)居民小區(qū)，企事業(yè)等生活用水。2. 各類工業(yè)需要恒壓控制的用水，冷卻水循環(huán)，熱力網(wǎng)水循環(huán)，

5、鍋爐補水等。3. 中央空調(diào)系統(tǒng)。4. 自來水廠增壓系統(tǒng)。5. 農(nóng)田灌溉，污水處理，人造噴泉。6. 各種流體恒壓控制系統(tǒng)。7 / 262 系統(tǒng)的總體設計方案2.1 系統(tǒng)的設計方案2.1.1 系統(tǒng)控制要求控制要求：< 1）工藝參數(shù): 水泵流量：295 m3/h水泵出口壓力：0.08Mpa< 2）水泵參數(shù)：型號：125H-13額定流量：793 m3/h揚程：32.3 m功率：80.3 KW額定轉速：1450 r/min配用電機功率：100KW< 3）電動機參數(shù)：型號：JD-L-39-4功率： 100KW額定頻率：50Hz額定電壓：380VAC；額定轉速：1470 r/min額定電流

6、：188.2 A< 4）水泵電機的起動/ 停止、正轉、調(diào)速控制。< 5）變頻器采用遠方控制方式。< 6）變頻器白頻率由420mA電流信號控制。< 7）變頻器的運行狀態(tài)指示<如運行、停止、過流、低壓等）。< 8）變頻器的報警處理。2.1.2 系統(tǒng)設計要求<1）根據(jù)變頻器恒壓供水系統(tǒng)控制要求，選擇變頻器型號。<2 ）選擇其他電器設備型號。<包括主回路和控制回路）。<3 ）變頻器恒壓供水系統(tǒng)的電氣控制線路的設計<4)電氣圖按A4大小設計<CADB圖)。<5)電氣圖形符號和文字符號要符合國家最新標準(6)變頻器參數(shù)設置。2.

7、2 供水系統(tǒng)基本特性供水系統(tǒng)的基本特性是水泵在某一轉速下，揚程H與流量Q之間的關系曲線F (Q>,前提是供水系統(tǒng)管路中的閥門開度不變。揚程特性所反映的是揚程H與用水流量Q之間的關系。由圖2.1的揚程特性表明， 流量Q越大，揚程H越小。 在閥門開度和水泵轉速都不變的情況下，流量 Q的大小主要取決于用戶的用水 情況。xHAQX74J0X管阻特性是以水泵的轉速不變?yōu)榍疤幔y門在某一開度下，揚程 H與供水 流量Q之間的關系H=F<Q。管阻特性反映了水泵轉動的能量用來克服水泵系 統(tǒng)的水位及壓力差、液體在管道中流動阻力的變化規(guī)律。由圖 1可知，在同一 閥門開度下，揚程H越大，流量Q也越大，流量

8、Q的大小反映了系統(tǒng)的供水能 力 0 LDAYtRyKfE揚程特性曲線和管阻特性曲線的交點，稱為供水系統(tǒng)的平衡工作點，如圖2.1中N點。在這一點，用戶的用水流量和供水系統(tǒng)的供水流量達到平衡狀 態(tài)，供水系統(tǒng)既滿足了揚程特性，也符合了管阻特性，系統(tǒng)穩(wěn)定運行。當用水 流量和供水流量達到平衡時，揚程 HN穩(wěn)定，供水系統(tǒng)的壓力也保持恒定。Zzz6ZB2Ltk圖2.12.3 控制方案供水系統(tǒng)的設定壓力應該根據(jù)流量的變化而不斷修正設定值，這種包壓供 水技術稱為變量恒壓供水，即供水系統(tǒng)最不利點的供水壓力為恒值而泵站出口 總管壓力連續(xù)可調(diào)。系統(tǒng)具有控制水泵出口總管壓力恒定、變流量供水功能， 系統(tǒng)通過安裝在出水總管

9、上的壓力傳感器，實時將壓力、流量非電量信號轉換 為電信號，輸入至可編程控制器（PLC勺輸入模塊，信號經(jīng)CPU!算處理后與設 定的信號進行比較運算，得出最佳的運行工況參數(shù)，由系統(tǒng)的輸出模塊輸出邏 輯控制指令和變頻器的頻率設定值，控制泵站投運水泵的臺數(shù)及變量泵的運行 工況，并實現(xiàn)對水泵的調(diào)節(jié)控制。dvzfvkwMIII x|圖2.2恒壓供水系統(tǒng)的工作原理圖2.4 恒壓供水的變頻控制原理用變頻調(diào)速來實現(xiàn)恒壓供水，與用調(diào)節(jié)閥門來實現(xiàn)恒壓供水相比，節(jié)能效 果十分顯著 可根據(jù)具體情況計算出來）。其優(yōu)點是：1 ）起動平衡，起動電流可限制在額定電流以內(nèi)，從而避免了起動時對電 網(wǎng)的沖擊；2）由于泵的平均轉速降低

10、了，從而可延長泵和閥門等的使用壽命；3）可以消除起動和停機時的水錘效應；一般地說，當由一臺變頻器控制一臺電動機時，只需使變頻器的配用電動 機容量與實際電動機容量相符即可。當一臺變頻器同時控制兩臺電動機時，原 則上變頻器的配用電動機容量應等于兩臺電動機的容量之和。但如在高峰負載時的用水量比兩臺水泵全速供水量相差很多時，可考慮適當減小變頻器的容 量，但應注意留有足夠的容量。雖然水泵在低速運行時，電動機的工作電流較小。但是，當用戶的用水量 變化頻繁時，電動機將處于頻繁的升、降速狀態(tài)，而升、降速的電流可略超過 電動機的額定電流，導致電動機過熱。因此，電動機的熱保護是必需的。對于 這種由于頻繁地升、降速

11、而積累起來的溫開，變頻器內(nèi)的電子熱保護功能是難 以起到保護作用的，所以應采用熱繼電器來進行電動機的熱保護。在主要功能預置方面，最高頻率應以電動機的額定頻率為變頻器的最高工作頻率。升、降速時間在采用 PID調(diào)節(jié)器的情況下，升、降速時間應盡量設定 得短一些，以免影響由PID調(diào)節(jié)器決定的動態(tài)響應過程。為了全面實現(xiàn)對恒壓 供水系統(tǒng)的運行情況和設備運行進行監(jiān)視和遠程控制，更加安全可靠地實現(xiàn)包 壓供水，我們使用PLC進行PID運算和監(jiān)控。PID閉環(huán)反饋控制原理如圖2.3 所示：rqyn14ZNXIEmxvxOtOco圖2.3閉環(huán)控制原理圖3 系統(tǒng)硬件設計3.1 PLC 的工作原理及選擇3.1.1 PLC

12、的簡介PL英以微機控制技術為基礎，通過編程，可以執(zhí)行諸如邏輯判斷，順序控以時，計數(shù)，運算等功能，并通過數(shù)字或模擬I/O 組件控制機械設備。SixE2yXPq5與傳統(tǒng)的繼電器控制盤相比，PLC空制系統(tǒng)體積小，可靠性高。更易使用和維護，且能在工廠環(huán)境下進行編程。便于擴充和修改功能，又具有向中央數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳遞信息的能力。通過接插件，所有輸入端點能直接和工業(yè)現(xiàn)場的開關，接點直接相連，所有輸出端點能直接驅動繼電器、電磁閥、電機啟動器的線圈等。它的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個發(fā)展時期。6ewMyirQFL1 .形成期（1970-1974年早期的PL而用小規(guī)模的IC構成專用的邏輯處理芯 片（CPU采用機器語言或匯編

13、語言編程，僅有邏輯控制指令，控制點少，功能 簡單，并沒有獲得廣泛重視。kavU42VRUs2 . 成熟期 （1974-1978 年 隨著單電源的8位處理器的出現(xiàn)，在小型化、高可靠性多功能及價格等方面，PLC勺研制和應用水平有了飛速發(fā)展和提高。PLCF始具有了多個CPU設置了定時器、計算器并具有了算術運算功能。y6V3ALOS89圖3.1 PLC結構示意圖3 .加速發(fā)展期（1978年以來 從70年代末到80年代，PLC勺應用和制造呈現(xiàn)了 蓬勃發(fā)展的趨勢。一方面研制出了高性能不同規(guī)模的PLC空制系統(tǒng)，開發(fā)了多種智能I/O模塊，充分吸收了計算機和通訊技術，實現(xiàn)了分布式分級控制的PLCW絡系統(tǒng)。另一方

14、面也逐一生產(chǎn)一般機械加工邏輯控制而價格較為便宜的微小型 PLC對PLCt及應用起了重要推動作用。PLC勺典型硬件系統(tǒng)構成見圖3.1。M2ub6vSTnP3.1.2 PLC的選擇可編程控制器programmable logical controller,簡稱PLC已經(jīng)越來越多地應用于工業(yè)控制系統(tǒng)中，并且在自動控制系統(tǒng)中起著非常重要的作用。所 以，對PLCC勺正確選擇是非常重要的。0YujCfmUCw1. 工作量這一點尤為重要。在自動控制系統(tǒng)設計之初，就應該對控制點數(shù) 數(shù)字量及 模擬量）有一個準確的統(tǒng)計，這往往是選擇 PLC勺首要條件，一般選擇比控制點 數(shù)多 10%-30%PLG eUts8ZQV

15、Rd本設計中開關量16個，控制量6個，1個模擬量輸出，3個模擬量輸入）2. 工作環(huán)境工作環(huán)境是PLC：作的硬性指標。自控系統(tǒng)將人們從繁忙的工作和惡劣的環(huán)境中解脫出來，就要求自控系統(tǒng)能夠適應復雜的環(huán)境，諸如溫度、濕度、噪音、信號屏蔽、工作電壓等，各款PL6盡相同。一定要選擇適應實際工作環(huán)境的產(chǎn)品。該設計環(huán)境正常，故不用特殊型號）sQsAEJkW5T3. 通信網(wǎng)絡現(xiàn)在PLCE不是簡單的現(xiàn)場控制，PLGS端通信已成為控制系統(tǒng)必須解決的問題。 故盡量選取比較常用的品牌）GMsIasNXkA4. 編程程序是整個自動控制系統(tǒng)的“心臟”，程序編制的好壞直接影響到整個自動控制系統(tǒng)的運作。編程器及編程軟件有些廠

16、家要求額外購買，并且價格不菲，這一點也需考慮在內(nèi)要求有良好的編程軟件）。TIrRGchYzg5. 可延性這里包括三個方面含義：1）產(chǎn)品壽命。大致可以保證所選擇的 PLC勺使用年限，盡量購買生產(chǎn)日期較近的產(chǎn)品。2）產(chǎn)品連續(xù)性。生產(chǎn)廠家對PLC"品的不斷開發(fā)升級是否向下兼容，這決定是否有利于現(xiàn)系統(tǒng)對將來新增加功能的應用。7EqZcWLZNX3）產(chǎn)品的更新周期。當某一種型號 PLC或PLC真塊）被淘汰后，生產(chǎn)廠家是否能夠保證有足夠的備品或備件）。這時應考慮選擇當時比較新型的PLC。lzq7IGf02E6. 性價比由上面的的挑選規(guī)范，我挑選西門子公司的 S7-200 CPU226乍為本系統(tǒng)采

17、用 的PLC它的具體Tt能如下。zvpgeqJIhk本機集成24輸入/16輸出共40個數(shù)字量I/O 點。可連接7個擴展模塊，最大擴展至248路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點。136節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空問。6個獨立的30kHzW速計數(shù)器，2路獨立的20kHz1速脈沖輸出，具有PID控制 器。2個RS4851訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPIffi訊協(xié)議和自由方式通訊能 力。 I/O 端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入 / 輸出點，更強的模塊擴展能力，更快的運行速度和功能更強的內(nèi)部集成特殊功能。可完全適應于一些復雜的中小型控制系統(tǒng)。NrpoJac3v13.2.

18、1 變頻調(diào)速系統(tǒng)簡介在變頻器沒有出現(xiàn)以前，調(diào)速系統(tǒng)一般采用直流調(diào)速圖，但是由于結構上 的原因，直流電動機存在著很多缺點（諸如需要定期更換電刷和換向器，維護保 養(yǎng)困難，壽命短，機構復雜，難以制造大容量、高轉速、高電壓的直流電動機 等,，所以人們一直在尋找交流調(diào)速系統(tǒng)。而變頻器的出現(xiàn)剛好解決了這個問 題。與傳統(tǒng)的交流拖動系統(tǒng)相比，利用變頻器對交流電動機進行調(diào)速控制的交 流拖動系統(tǒng)有許多優(yōu)點，如節(jié)能，容易實現(xiàn)對現(xiàn)有電動機的調(diào)速控制，可以實 現(xiàn)大范圍內(nèi)的高效連續(xù)調(diào)速控制，容易實現(xiàn)電動機的正反轉切換，可以進行高 頻度的起停運轉，可以進行電氣制動，可以對電動機進行高速驅動，可以適應 各種工作環(huán)境，可以用一

19、臺變頻器對多臺電動機進行調(diào)速控制，電源功率因數(shù) 大，所需電源容量小，可以組成高性能的控制系統(tǒng)等等。特別是對于工業(yè)中大 量使用的風扇、鼓風機和泵類負載來說，通過變頻器進行調(diào)速控制可代替?zhèn)鹘y(tǒng) 上利用擋板和閥門進行的風量、流量和揚程的控制，所以節(jié)能效果非常明顯。1nowfTG4KI變頻調(diào)速的原理非常簡單，由于異步電動機的轉速為口式中n為電動機轉速，r/min ; f為電源頻率，Hz； p為異步電動機磁極個 數(shù)；s為轉差。所以，理論上說，只要改變f就能改變電機轉速no fjnFLDa5Zo3.2.2 變頻調(diào)速控制方式常見的變頻調(diào)速模式有兩種，一種是開環(huán)控制，另一種是速度反饋閉環(huán)控制，如圖3.2所示。本

20、系統(tǒng)根據(jù)恒壓的控制要求，采用的是PID調(diào)節(jié)方式（內(nèi)含在變頻器中 > 的閉環(huán)控制。tfnNhnE6e53.2 變頻調(diào)速系統(tǒng)原理及選擇9 / 26圖3.2變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制方式3.2.3 變頻器的輸入輸出電路本系統(tǒng)中變頻器的輸入信號有兩種，一種是控制信號，它包括PLC俞給的變頻器FW暗號BX言號和VI<12)電壓信號<0-5V) , FWD號BX言號由PLC俞出，控 制變頻器的工作開關。VI<12)控制變頻器頻率。另一種是輸入電源信號，本系 統(tǒng)采用的三相380Vl勺交流電源，三相電流輸入連接在端子 L1/R, L2/S, L3/T 上。采用三相輸入的話，則用主電路的電源端子

21、L1/R, L2/S, L3/T 通過線路保護用斷電器或帶漏電保護的斷路器連接至三相交流電源，不需考慮連接相序o 如果有條件的話，還可以在電源電路中串入一個電磁接觸器，這樣就可以保證 變頻器保護功能動作時能切除電源和防止故障擴大，以保證安全。盡量不要用 主電路電源ON/OF的方法控制變頻器的停止和運行，應該用控制電路端子FWDBX, HbmVN777sL變頻器的輸出信號也有兩種，一是送 PLC勺超壓信號、欠壓信號和變頻器故障信號這三個輸出控制信號，另一是送水泵的變頻器輸出電源信號。送PLC勺超壓、欠壓信號由變頻器的Y1, Y2端子送出，Y1的內(nèi)部功能設定選為頻率檢測 (FDT>功能，幅值

22、為50Hz,滯后值為0.5Hz 。 Y2的內(nèi)部功能設定選為0速度輸出功能，變頻器輸出頻率為0HZ寸輸出ONt號。V7l4jRB8Hs圖3.3變頻器的I/O端點連接送PLC勺變頻器故障信號我們選擇從Y渝出，Y3勺內(nèi)部功能設定選擇為報警 功能，變頻器發(fā)生指定的故障時輸出信號。變頻器的輸出電源接接觸器，它給 所有的工頻回路的接觸器都提供電源信號，但是具體的哪一臺接觸器接通由PLC控制。變頻器的輸出端子（U, V, W按正確的相序連接至交流接觸器的輸入電源 端子上。如果電機旋轉方向不對，則說明連接相序有錯，則改變 U、V, W中的任 意兩相的接線。變頻器和電動機（水泵間配線很長時，由于線間分布電容產(chǎn)生

23、 較大的高頻電流，可能造成變頻器過電流跳閘.另外，漏電流增加，電流值指示 精度變差。對于本系統(tǒng)中的變頻器，變頻器和電動機（水泵之間的距離最好小于50M如果配線很長時，則必須連接輸出側濾波器選件 （OFL濾波器 。接線時 還有一點需要注意的是，為了安全和減少噪聲，變頻器的接地端子鴕、須良好接地。為了防止電擊和火警事故，電氣設備的金屬外殼和框架均應按照國家電氣 規(guī)程要求接地。接地線要粗而短，變頻器系統(tǒng)應連接專用接地極，及不要和別 的系統(tǒng)串聯(lián)接地或共同接地 具體接法見圖3.3,在最后的程序中，因本人能力 有限，故將報警裝置去除，在實際應用中應當加入）。 83lcPA59W9采用變頻器驅動異步電動機調(diào)

24、速。在異步電動機確定后，通常應根據(jù)異步 電動機的額定電流來選擇變頻器，或者根據(jù)異步電動機實際運行中的電流值（最大值來選擇變頻器。當運行方式不同時，變頻器容量的計算方式和選擇方法不 同，變頻器應滿足的條件也不一樣。選擇變頻器容量時，變頻器的額定電流是一個關鍵量，變頻器的容量應按運行過程中可能出現(xiàn)的最大工作電流來選擇。mZkklkzaaP該系統(tǒng)用一臺變頻器使多臺電機并聯(lián)運轉，對于一臺電機開始起動后，再追加投入其他電機起動的場合，此時變頻器的電壓、頻率已經(jīng)上升，追加投入的電機將產(chǎn)生大的起動電流，因此，變頻器容量與同時起動時相比需要大些。AVktR43bpw3.3 型號選擇3.3.1 變頻器的型號選擇

25、根據(jù)電機的選擇，選用110kw的變頻器來拖動100kw的電機，這樣可以大大的降低故障的發(fā)生率，延長設備的使用壽命ORjBnOwcEd西門子MM43配一款專門為風機和水泵設計的變頻器，具有豐富的軟件設置參數(shù)，可以擴展實現(xiàn)多種功能，能夠適應各種復雜工況下的需要。通過對MM430的PID參數(shù)設定，可以在不增加任何外在設備的條件下，實現(xiàn)供水壓力的恒定，提高供水質(zhì)量，同時減少能量損耗。以往的恒壓供水設備，往往采用帶有模入 /模出的可編程控制器或PID 調(diào)節(jié)器， PID 算法編程難度大，設備成本高，調(diào)試困難。MM430系列變頻器內(nèi)置的 PID功能，可以進行精確的PID控制，不僅節(jié)省了安裝調(diào)試時間，還有效的

26、降低了設備成本，是進行此類控制的首選 2MiJTy0dTT本系統(tǒng)中，采用MciorMaster430 系列變頻器，型號為6SE6430-2UD41-3FBQ額定電流為205A,額定功率110kW MicroMaster430系列變頻器是全新一代標準變頻器中的風機和泵類變轉矩負載專家，功率范圍7.5kW 至250Kw。它按照專用要求設計，并使用內(nèi)部功能互聯(lián)(BiCo> 技術，具有高度可靠性和靈活性，牢固的EMC但磁兼容性 >設計；控制軟件可以實現(xiàn)專用功能：多泵切換、手動/自動切換、旁路功能、斷帶及缺水檢測、節(jié)能運行方式等。gIiSpiue7A變頻器運行過程中，反饋回來的信號與主設定值

27、進行比較，如果反饋值小于主設定值時，變頻器的頻率會自動提升，以提高目標壓力；如果反饋值大于主設定值時，變頻器的頻率會自動降低，以降低目標壓力。uEh0U1Yfmh3.3.2 其他低壓電器的選擇1斷路器QF切斷，使變IAg9qLsgBX當變頻器需要檢修時，或者因某種原因而長時間不用時，將 頻器與電源隔離。當變頻器輸入側發(fā)生短路等故障時，進行保護。選擇原則(1變頻器在剛接電源的瞬間，對電容器的充電電流可達額定電流的23倍;(2變頻器的進線電流是脈沖電流，其峰值常可能超過額定電流；(3變頻器允許的過載能力為150% 1min0為了避免誤動作，斷路器的額定電流回應選：其中J為變頻器的額定電流。故選擇斷

28、路器額定電流選擇270A2接觸器(1主要作用：可通過按鈕開關方便地控制變頻器的通電與斷電；變頻器發(fā)生故 障時，可自動切斷電源。(2選擇原則：由于接觸器自身并無保護功能，不存在誤動作的問題，故選擇原則是主觸 點的額定電流 目 ，應該大于188.2A,可以選擇主觸點額定電流為200A的 接觸器。WwghWvVhPE3.4 系統(tǒng)主電路設計供水系統(tǒng)主電路設計如圖3.4所示，采用了一臺變頻器同時連接兩臺電動機，所以必須確保開關KM1和KM2電氣互鎖，互鎖功能由軟件和硬件實現(xiàn)。在變頻水泵出現(xiàn)問題或緊急情況下，可以起用備用水泵。asfpsfpi4k三臺電機分別為M1、M2 M3它們分別帶動水泵1#、2掰口備

29、用泵。接觸器 KM3 KM4 KM分別控制M1 M2 M3勺工頻運行；接觸器KM1 KM2b別控制M1 M2勺變頻運行；FR1、FR2、FR價別為三臺水泵電機過載保護用的熱繼電器；QF1 QF2 QF價別為變頻器和三臺水泵電機主電路的空氣低壓斷路器；Fife主電路的熔斷器，用作短路保護。ooeyYZTjjl三相電源經(jīng)低壓熔斷器、自動空氣低壓斷路器接至變頻器的Li、L2、L3端，變頻器的輸出端 ii V、W通過接觸器的觸點接至電機。當電機由變頻切至工頻運行時，應先將變頻器停車，再將變頻器輸出端的接觸器斷開，避免變頻器輸出端接斷路，再接通工頻運行的接觸器。主電路中的低壓熔斷器除接通電源外，同時實現(xiàn)

30、短路保護，每臺電動機的過載保護由相應的熱繼電器FR實現(xiàn)。變頻和工頻兩個回路不允許同時接通，所以 KM1和KM3 KM2ffi KM曲目互之間必 須設計可靠的互鎖。開關 KM6控制變頻器的啟停，由 PLC給出啟動或停止信號，變頻器啟停。BkeGuInkxI壓力變送器將測得的管網(wǎng)壓力轉化為電信號輸入給變頻器的模擬輸入端作為模擬輸入。初始運行時，必須觀察電動機的轉向，使之符合要求。如果轉向相反，則可以改變電源的相序來獲得正確的轉向。系統(tǒng)啟動、運行和停止的操作不能直接斷開主電路( 如直接使熔斷器或隔離開關斷開，而必須通過變頻器實現(xiàn)軟啟動和軟停。PgdO0sRlMo15 / 26L1FUQF2= QF1

31、Q3壓力變送器KM3VVVF2 591011 L1W KM4W KM5201922252124 UVWFRFR3KM2接接接接接PLPLCLCPLCPLC 1MI032M I04 I07M1M圖3.4主電路圖3.5系統(tǒng)的控制電路設計17 / 26根據(jù)控制系統(tǒng)實際所需端子數(shù)目，考慮PLC 端子數(shù)目要有一定的預留量，因此選用的S7-200型PLC的主模塊為CPU224其開關量輸出為10點，輸出形 式為AC220V繼電器輸出；開關量輸入 CPU22的14點，輸入形式為+24V直流 輸入。3cdXwckm15系統(tǒng)的控制線路如圖3.5 所示。本變頻恒壓供水系統(tǒng)有8 個輸入量，全部是數(shù)字量輸入。按鈕SB0

32、用來啟動啟動工作循環(huán)，它作為開關量輸入 I0.0 ;按 鈕SB1用來停止工作循環(huán)，使 PLC回到初始狀態(tài)，它作為開關量輸入I0.1 ;液 位變送器把測得的水池水位轉換成標準電信號后送入一個可以設置上下限位來輸出開關量的數(shù)顯表，在數(shù)顯表中設定水池水位上下限對應的電流，當水池液位低于或超出上下限時，數(shù)顯表輸出高電平1，送入 I0.2 ；變頻器的故障輸出端與PLC的I0.7相連，作為變頻器故障報警信號；變頻器頻率達到上限信號與I0.3 相連；變頻器頻率到達下限的信號與I0.4 相連。 h8c52WOngM本變頻恒壓供水系統(tǒng)有10 個數(shù)字量輸出信號。Q0.1Q0.4 分別輸出兩臺水泵電機的工頻/ 變頻

33、運行信號；Q0.0 輸出啟動變頻器信號；Q0.5 輸出啟動備用泵信號；Q0.6 輸出1#泵故障報警燈信號；Q0.7 輸出2#泵故障報警燈信號；Q1.0輸出液位報警燈信號；Q1.1輸出變頻器故障報警燈信號。v4bdyGious27 / 26公共端子和繼電器輸出端子K M 5rK 7KNAL，1N+1L 0.0 0.1 0.2 0,3? 2L 0,4 0.5 0,6 ? 3L 0,7 1.0 1.11KM 2M2CPU224 AC/DC接變頻器接變頻器 191端子21t端子Q U 接變頻而i嬴器， 201端子22t端子FR11M 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 2M

34、 1.0 1.1 1.2 1.3 1.1.M L+一數(shù)顯表接變頻器2得端子24VDC公共端和十一輸入端子投入式液位變送器圖3.5系統(tǒng)的控制電路3.6 變頻器參數(shù)設置由于SIEMENS MM430頻器自帶了 PID模塊，我們不需要進行 PID調(diào)節(jié)器 的設計，只需進行必要的參數(shù)設置就可以了。首先將 DIP2開關2撥到ON位 置，設置模擬輸入2并選擇為420mA俞入。然后設置變頻器參數(shù)：P0756(0對 應模擬量輸入1通道，P0756(1對應模擬量輸入 2通道；P0756可能的設定 值 : J0bm4qMpJ9=0, 單極性電壓輸入(0 至 380V；=1, 帶監(jiān)控的單極性電壓輸入(0 至 380V

35、；=2, 單極性電流輸入(0 至 20mA；=3, 帶監(jiān)控的單極性電流輸入(0 至 20mA；=4雙極性電壓輸入(-380V 至 +380V。選擇的是輸入類型為單極性電流輸入 0至20mA ,由于壓力變送器傳送的 是420mA電流信號，如果用此信號作為變頻器的頻率給定信號，將出現(xiàn)頻率給定誤差。變頻器的缺省設置為020mA對應050Hz,為了使 420mA對應050Hz,設置參數(shù)如下 P0757=4 P0758=Q P0759=2Q P0760=100% xvauA9grYP由于電網(wǎng)的限制以及變頻器和電機工作頻率的限制，50Hz 成為頻率調(diào)節(jié)的上限頻率。另外，變頻器的輸出頻率不能夠為負值，最低只

36、能是0Hz。其實，在實際應用中，變頻器的輸出頻率是不可能降到0Hz。因為當水泵機組運行，電機帶動水泵向管網(wǎng)供水時，由于管網(wǎng)中的水壓會反推水泵，給帶動水泵運行 的電機一個反向的力矩，同時這個水壓也在一定程度上阻止源水池中的水進入 管網(wǎng)，因此，當電機運行頻率下降到一個值時，水泵就己經(jīng)抽不出水了，實際 的供水壓力也不會隨著電機頻率的下降而下降。這個頻率遠大于0Hz,具體數(shù)值與水泵特性及系統(tǒng)所使用的場所有關，一般在20Hz左右。所以選擇50Hz和20Hz作為水泵機組切換的上下限頻率。bR9c6TJSCWP0700=2,控制命令源為端子控制；P0701=1,數(shù)字輸入1,接通正轉/停車命令；P0731=5

37、3.B,設置數(shù)字輸出1為變頻器頻率已達上限輸出；P0732=53.A,設置數(shù)字輸出2為變頻器頻率已達下限輸出；P0733=52.3, 設置數(shù)字輸出3 為變頻器故障輸出；P2240=68%l戶壓力設定值的百分比，為鍵盤給定值，對于 01MPa的量程 420mA的信號，設定值為 0.08Mpa對應的電流應為 188.2 X 0.08+4=19.056A;pN9LBDdtrdP2257=15s,PID設定值的斜坡上升時間為15s； P2258=15s,PID設定值的斜坡下降時間為15s； P2265=1s,PID反饋值濾波時間為1s。詳細參數(shù)的設置如表3.6所示。表3.6 MM430參數(shù)預置表參數(shù)參

38、數(shù)說明參數(shù)參數(shù)說明P0003=3用戶訪問級別為專家級P0731=53.B數(shù)字出1為電機頻率已達 上限輸出P0700=2選擇命令源，選擇為端 子啟停P0732=53.A數(shù)字率出2為電機頻率低于 下限輸出P1000=1頻率設定選擇為鍵盤設 定P0733=52.3數(shù)字出3為變頻器故障輸 出P1080=20Hz限定電機的下限頻率P2200=1閉環(huán)控制選擇，PID功能P1082=50Hz限定電機的上限頻率P2231=1允許存儲P2240的設定值P0004=22參數(shù)濾過，選擇PID應用 宏P2240=68%鍵盤給定的PID設定值P0701=1數(shù)字入1的功能接通 正轉/停車命令P2253=2250選才i P

39、2240的值作為PID給定 值P0756(1>=2模擬量輸入2作為反饋0-20mA 小P2264=755.1PID反饋信號源于模擬通道 2P0757=4模擬設定值X1的值P2265=1sPID反饋值濾波時間為1sP0758=0模擬設定值Y1的值P2257=15sPID設定值的斜坡上升時間為15sP0759=20模擬設定值X2的值P2258=15sPID設定值的斜坡卜降時間為15sP0760=100%模擬設定值Y2的值P2280=3PID的比例增益系數(shù)P2285=15sPID的積分時間P2274=0PID的微分時間3.7遠傳壓力表本系統(tǒng)采用YTT-150型差動遠傳壓力表，此表適用于測量對鋼

40、及銅合金不 起腐蝕作用的液體、蒸汽和氣體等介質(zhì)的壓力。因為在儀表內(nèi)部設置一滑線電 阻式發(fā)送器，故可把被測值以電量值傳至遠離測量點的二次儀表上，以實現(xiàn)集中檢測和遠距離控制。止匕外，YTT-150型差動遠傳壓力表既可對所測壓力作現(xiàn)場指示又能轉換為0-10mA?DC或4-20mA?DC,標準電流信號輸出。dj8T7nHuGT3.7.1主要技術指標a.精確度等級：1.5b.發(fā)送器起始電阻值：320Qc.發(fā)送器滿度電阻值：340400 Qd.發(fā)送器接線端外加電壓不大于 6Ve.滑線電阻式發(fā)送器接線圖總電阻起始電阻f.使用環(huán)境條件：-4060C,相對濕度不大于85%且震動和被測 <控）介 質(zhì)的急劇脈

41、g.溫度影響：使用溫度偏離20±5C時，其溫度附加誤差不大于 0.4%/10 Coh.重量：1.2kg3.7.2 結構原理本儀表由一個彈簧管壓力表和一個滑線電阻式發(fā)送器等所組成。儀表機械部份的作用原理與一般彈簧管壓力表相同。由于電阻發(fā)送器系設 置在齒輪傳動機構上，因此當齒輪傳動機構中的扇形齒輪軸產(chǎn)生偏轉時，電阻 發(fā)送器的轉臂 < 電刷）也相應地得以偏轉，由于電刷在電阻器上滑行，使得被 測壓力值的變化變換為電阻值的變化，而傳至二次儀表上，指示出一相應的讀數(shù)值。同時，一次儀表也指示相應的壓力值。QF81D7bvUA4 軟件設計4.1 系統(tǒng)流程圖要通過PLC控制器實現(xiàn)水泵的切換與系統(tǒng)的故障檢測，本系統(tǒng)設計為：系統(tǒng)啟動后，泵