基于PLC和组态技术的变频恒压供水系统.docx

《PLC应用实验》课程报告班级：控制[专研]-17学号:2017309030114姓名：董广亮日期：2017.11.20131设计概述本系统是以10层高楼小区供水管网为被控对象使用变频调速技术通过闭环控制设计一套高层楼房的恒压供水系统并使用组态技术对系统实施监控保证系统安全可靠的运行使供水设备保持在最佳工况有问题可以迅速解决。本系统是由可编程控制器（PLC）、水泵机组、变频器、压力变送器和投入式液位变送器等组成一个闭环控制的调节系统。变频器通过变频循环的方式来控制水泵机组中的三个水泵电机即通常说的变频器一拖三的概念。当1#水泵工作随着供水官网的压力变小1#水泵运行到50Hz时供水量依旧不够需要增加水泵系统就让1#水泵脱离变频器进入工频状态变频器去拖动2#水泵。为了使供水官网的压力保持恒定状态变频器需要自动在各个水泵之间切换水泵之间遵循“先启先停”和“先停先启”的要求。2系统的设计分析及方案确定2.2系统的组成及原理基于PLC的变频恒压供水是由可编程控制器（PLC）、水泵机组、变频器、压力变送器和投入式液位变送器等组成的采用的是闭环调节控制方式该系统的泵站图如图2-1。图2-1变频恒压供水系统泵站图由供水系统的泵站图可导出供水系统的工作流程图如图2-2所示。图2-2变频恒压供水系统工作流程图系统主要分为三大机构：执行机构、检测机构、控制机构这三个机构的功能如下：执行机构：它的作用是接收控制器给出的调节信号调节被控介质。在这里是由水泵机组构成的它接受控制机构送来的信号调节电机转速来改变供水官网的压力。而这里的水泵机组是由三个变频泵组成的变频泵通过变频器控制根据供水官网的压力变化来改变电机的转速。检测机构：检测分为两个部分一供水管网的水压另一个是蓄水池的液位。水压通过压力变送器检测出来的压力是一种模拟信号储存在PLC的寄存器中需要A/D转换。为了使系统安全可靠使用电接点压力检测仪表对供水压力的上下限进行检测其结果可以直接作为数字量输入给PLC进行储存和应用。此外蓄水池的液位是通过投入式液位变送器检测的防止水泵空抽而损坏设备。控制机构：此系统设计的控制机构是由PLC、变频器和电控设备组成的。控制机构是是整个供水系统的核心。在这个系统中控制器直接接收到变送器输送到寄存器中的压力和液位信号分析通讯接口的数据并进行运算得出现场的控制方案通过执行机构的变频器对水泵机组发出控制指令直到控制器得到的反馈信号与设定值之间的稳定误差在可允许误差内为止完成变频恒压供水的任务。本系统的执行机构是水泵机组它是由变频器拖动运行的是先将1#水泵作为调速泵当这台水泵工作到50Hz时用户的供水量依旧没有达到要求那就需要增加第二台水泵即2#水泵。在2#水泵投入工作前必须先把变频器从1#水泵中脱出来并且将1#水泵转入工频模式中才能让变频器继续控制2#水泵变频工作3#水泵投入工作也是这样。变频恒压供水是将供水管网作为被控对象水压作为被控变量在控制上满足实际水压跟随设定水压。变频恒压供水系统的的结构框图如图2-3。图2-3变频恒压供水系统框图根据系统框图可以知道系统通过管道上的压力变送器采集实时的供水官网压力并转换成4～20mA的电信号。因为PLC无法直接识别电信号因此必须通过PLC内部的A/D模块将电信号转变成数字量再进行PID运算运算结束后再利用D/A模块转换成电信号输送到变频器从而实现变频恒压的控制。3系统电路设计3.1系统的主电路结构本系统设计选用的一台变频器控制多台水泵的方案即“一拖”系统。其主电路如图3-1。图3-1恒压供水主电路图本系统采用的三泵变频循环控制方式即就台水泵处于变频器的控制当中其余的是处于工频工况或者停止状态。当用户的用水量在长时间保持较低情况下即一台变频泵连续工作超过3h则要切换下一台水泵工作减少水泵工作时间保护设备这是系统具有的“倒泵”。当主电路接通电源电流从熔断器和隔离开关接通变频的R、S、T端变频器通电工作变频器通过U、V、W端口控制电机。在主电路中工频和变频的两个回路不能同时接通当电机需要接通工频时先将变频断开才能接工频而断开时则需先断开工频才能接通变频因此这两个回路的开关必须在硬件上设计可靠的互锁。此外在第一次运行电机时必须保证电机转向符合要求否则需要改变电源相序。系统的启/停操作必须通过变频器软启动才可以。3.2系统的控制电路设计图3-2中的SA为手动/自动开关当突发紧急事件时需要将SA拨到1位置时表示系统处于手动控制状态；当系统处于正常工作时SA打到2位置就