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仪器仪表工程的发展趋势仪器仪表的防冻堵工作

文章作者:产品中心 上传时间:2020-01-31

  PLC与触摸屏控制恒压供水系统设计_信息与通信_工程科技_专业资料。PLC 与触摸屏控制恒压供水系统设计 摘要:随着变频技术的日益成熟,为实现恒压供水提供了可靠的技术条件。 文章以变频恒压供水控制为例, 介绍了系统的构成、 变频器参数的设置、 PLC 程 序与触摸屏设

  PLC 与触摸屏控制恒压供水系统设计 摘要:随着变频技术的日益成熟,为实现恒压供水提供了可靠的技术条件。 文章以变频恒压供水控制为例, 介绍了系统的构成、 变频器参数的设置、仪器仪表工程的发展趋势 PLC 程 序与触摸屏设计的过程和方法。该系统具有界面直观、实时动态性能良好、操作 方便、仪器仪表的防冻堵工作提高供水质量,节约能源等特点,具有较高的推广价值。 关键词:PLC 触摸屏 变频 调速 1 引言 随着城市人口的增长和工业用水的加大,以及高层建筑的蓬勃发展,对供水 系统的安全、稳定、可靠性的要求已提到了议事日程。另外,由于水泵每年消耗 的电力很大,因此,仪器仪表工程的发展趋势城市供水如何节约能源,也是一个亟待解决的重要问题。本 文利用 PLC 和变频器来实现恒压供水的自动控制,现场压力信号采集由压力传 感器完成。整个系统可由触摸屏进行实时监控。很好的解决了以上问题。 2 系统设计的总体思路 (1)系统组成 PLC、 触摸屏控制电机变频调速系统主要由三菱 FR-A740-7.5K-CHT 变频器、 三菱 PLC、三菱触摸屏、水泵电机、液位检测计及压力变送器等构成。图 1 说明 了控制系统中 PLC、变频器与触摸屏以及水泵电机之间的连接方式: (2)控制要求 1.三台泵根据恒压的需要,采取先开先停的原则接入和退出。2.在用水量小 的情况下,如果一台泵连续运行时间超过 3h,则要切换下一台泵,即系统具有 倒泵功能,避免某一台泵工作时间过长。3.三台泵在启动时都要有软启动功能。 4.要有完善的报警功能。5.对泵的操作要有手动控制功能,手动只在应急或检修 时临时使用。 (3)PID 控制原理 工作原理为:供水的压力通过传感器采集给系统,再通过变频器的 A/D 转 换模块将模拟量转换成数字量,同时,变频器的 A/D 将压力设定值转换成数值 量,两个数据同时经过 PID 控制模块进行比较,PID 根据变频器的参数设置,进 行数据处理,并将数据处理的结果以运行频率的形式控制输出。PID 控制模块具 有比较和差分的功能,供水的压力低于设定压力,变频器就会将运行频率升高,仪器仪表工程的发展趋势 相反则降低,并且可以根据压力变化的快慢进行差分调节。 3 变频恒压供水系统节能原理 供水系统的基本特性和工作点扬程特性是以供水系统管路中的阀门开度不 变为前提,表明水泵在某一转速下扬程 H 与流量 Q 之间的关系曲线 f(Q) ,如 图 3 所示。 由图可以看出,流量 Q 越大,扬程 H 越小。扬程特性所反映的是扬程 H 与 用水流量 Q(u)间的关系。而管阻特性是以水泵的转速不变为前提,表明阀门 在某一开度下,扬程 H 与流量 Q 之间的关系 HJ(Qu) 。管阻特性反映了水泵的 能量用来克服泵系统的水位及压力差、液体在管道中流动阻力的变化规律。由图 可知,在同一阀门开度下,扬程 H 越大,流量 Q 也越大。管阻特性所反映的是 扬程与供水流量 Qc 之间的关系 H f (Qc) 。扬程特性曲线和管阻特性曲线的交 点,称为供水系统的工作点,如图中 A 点。在这一点,用户的用水流量 Qu 和供 水系统的供水流量 Qc 处于平衡状态,供水系统既满足了扬程特性,也符合了管 阻特性,系统稳定运行。 4 系统硬件设计 (1)主电路图 (2)PLC 及变频器接线图 系统运行过程:在水量高峰期时,系统的用水量增加,扬程降低,供水量不 足,供水水压下降,KM0 闭合,变频器使 1#泵电机输入交流电源的频率升高, 电机转速上升,供水水压升高,当交流电的频率达到最大频率 50HZ 时,供水水 压仍然小于设定的水压时,2#泵电机自动切换到工频运行状态,同时 2#泵电机 工作在变频运行状态,即,KM0 断开,KM1 吸合,如果 2#泵电机的电源频率达 到最大值,供水水压仍然小于设定的水压时,2#泵电机自动切换到工频状态,同 时 3#泵电机起动并工作在变频运行状态,即,KM2 断开,KM3 吸合,同时 KM4 闭合。如果 1#,2#泵电机在运行,系统用水量递减,扬程升高,供水量过大, 2#泵电机会自动退出变频状态停车, 1#泵电机由工频状态切换到变频状态。 这样, 变频器根据用户管网压力反馈信号不断的调节使其输出交流电的频率, 系统始终 保持供水的设定值。 其中变频器的分类方法有多种,按照主电路工作方式分类,可以分为电压型 变频器和电流型变频器;按照开关方式分类,可以分为 PAM 控制变频器、PWM 控制变频器和高载频 PWM 控制变频器;按照工作原理分类,可以分为 V/f 控制 变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等;按照用途分类,可以分为通 用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。 5 系统软件设计 恒压供水系统软件设计,PLC 软件设计方案总体设计原则是: (1)尽可能最 大程度地满足恒压供水的目标要求; (2) 保证系统能够安全、 稳定和可靠的运行; (3)在满足使用要求的同时能优化系统设计方案,使系统简单、便于使用和后 续进行日常维护; (4)在选择硬件时考虑日后对产品更新升级和改进应适当留有 一定的余量. 6 触摸屏程序设计 本系统的触摸屏人机交互界面的开发平台,采用 GX designer 编程软件实 现。GX designer 编程软件对编程 PC 机要求不高,利用触摸屏自带 RS 232 串口 或者 USB 接口通信,将设计完成后的人机交互界面下载到触摸屏。触摸屏上电 后自动进入所设计的画面, 操作人员可以根据需要直接通过人机交互的方式,对 下位机 PLC 进行控制。人机界面如图所示。 7 结语 本文采用可编程序控制器及其辅助设备且它们所具有的全部功能易于应用 的原则设计,仪器仪表的防冻堵工作 构成了一个变频恒压供水控制系统。该系统具有很高的可靠性和实 用性,其上位机触摸屏可实时显示电机转速图,可进行远程调速控制,且整个系 统体积小、结构简单,采用变频器消除了起动大电流对电网的冲击,从而延长泵 的使用寿命,在节能和改善供水质量上有重要意义。 参考文献: [1]史敬灼,王宗培.步进电动机驱动控制技术的发展[

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