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plc硬件组成及作用-PLC控制变频器恒压供水系统设计解析

时间:2016-11-23 11:44来源:未知 作者:admin 点击:
plc硬件组成及作用-PLC控制变频器恒压供水系统设计解析
plc一般包含:电源,中央处理单元(CPU),输入/输出(I/O)模块,通信模块,功能模块、存储器等。
1,电源模块,给整个CPU供电,可以从220到12v,5v等。
2,CPU模块,主要有CPU,通讯电路等,控制整个PLC的大脑。内部有CPU,内存等。
3,I/O模块,主要为对外连接的I/O端口的模块,根据你的需要的I/O端口数决定安装多少个I/O模块。
4,功能模块,如计数、定位等功能模块。
5,存储器:存放系统软件的存储器称为系统程序存储器,存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。
6,通信模块:用于联网。

PLC控制变频器恒压供水系统设计解析

该系统采用plc作为控制中心,完成PID闭环运算、多泵上下行切换、显示、故障诊断等功能,由变频器调速方式自动调节水泵电机转速,达到恒压供水的目的。

一、前言

随着控制技术的发展与完善,变频器及PLC在各个行业的应用愈来愈广,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,比如中央空调系统、供水加压站、集中供热等,这种方式经受了时间的考验,已有很多的应用实例。本文介绍的系统在宝鸡某电厂家属区已从98年运行至今,系统稳定,性能可靠,得到了用户的肯定和好评。

二、系统组成:

1、原理框图:参见图一所示。

1.jpg

2、系统概述:

该系统由四台大泵(22KW)与一台小泵(5.5KW)组成;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;变频器采用三菱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0-10V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。

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1#小泵,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大泵累计运行时间最少的先投入;当压力超过时,PLC通过程序实现泵的延时下行切换,切换原则为当前正在运行的大泵运行时间最多的先撤出。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的实时时钟自动定时供水,用户在TD200上设定每天最多6段(段数也可设定)定时供水,比如早上6:00到8:30,中午11:20到1:30等。

系统可动态显示各种参数,如设定压力,运行压力,水位高度,运行方式,实时时间,日历,各个泵的运行时间累计(精确到秒),运行状态,故障信息等等。为了不使系统中TD200画面显得死板,在PLC程序中控制TD200中的画面定时切换,动态显示;

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。

3、工作原理:

3.1 自动手动方式

(1)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。

(2)自动运行时,全部泵的运行依程序自动工作。

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1#小泵,PLC程序控制模拟量模块EM235给定变频器一固定频率输出,此时若用 PID运算输出直接控制变频器则(设定压力大,运行压力为零,所以运算输出最大)变频器依设定的上升时间运行,升速太快,系统冲击很大。等泵运行一会儿,管网压力积累后,再用PID运算输出控制变频器。具体时间和频率与管网系统有关,在现场调试时这两个参数在TD200上设定调整。管网越大,时间越长。

当 1#小泵到达50HZ后,系统压力仍偏低,则延时一段时间后,系统靠PLC程序把1#泵切换到工频运行,同时由PLC输出一个开关量给变频器的MRS端子,变频器瞬间禁止输出,此时PLC把运行时间最少的泵变频接触器接通后,撤掉禁止输出,相应的泵变频起动运行;延时切断1#小泵,系统中相应的一台大泵变频运行,压力自动调节,若系统压力平衡,则频率稳定在一个相对的范围,若频率到达50HZ后压力仍然偏低,则再投入一台大泵,比较剩下的泵的累计运行时间,时间少的先行投入,以此类推。注意,上行中,只要有一台大泵运行,则1#小泵要断开,大泵与小泵同时运行时,小泵的效率很低。

下行过程:当系统压力偏高,变频器运行在18HZ左右(18HZ以下泵的效率很低,经验值)时,PLC程序判断运行在工频状态的泵累计运行时间 (若只有一台泵不作判断),运行时间最多的泵延时先行撤出,在撤出的瞬间,PLC控制变频器运行频率在50HZ,要不系统冲击过大,容易有水垂现象,延时一会儿后,再把 PID运算输出投入即可;以此类推。注意:下行过程中,到最后一台大泵运行时,频率在18HZ左右,系统压力仍然偏高时,则把1#小泵切换到变频运行。这种情况在夜间可能发生,当供水管网很大时,也许没有这个可能性。

三、注意事项:

1、该系统中有泵的工频变频上行切换,为了系统的快速响应,切换时间最好越短越好,切换时时间差很小,所以各个泵的变频接触器与工频接触器最好用可逆接触器,电气线路与PLC程序中也要有互锁功能。以免发生意外短路事故。对系统或变频器造成危害。

2、变频器上行下行切换时间设定,如果设定值过大,则系统不能迅速对管网的用水量做出反应;如果设定值过小,则可能引起系统频繁的投入泵,撤出泵的动作;为此,PLC程序中增加判断设定压力与运行压力在临界切换状态时,只要不超过允许的误差范围内,不做泵的切换。

3、变频器在上行切换时,必须要有瞬间禁止输出功能,变频器没有此功能可用自由停车功能;所以选择变频器时要注意这点。

(责任编辑:admin)
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