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变频技术应用在工业现场控制领域,可编程控制器(PLC)一直起着重要的作用。随着国家在供水行业的投资力度加大,水厂运行自动化水平不断提高,PLC在供水行业应用逐步增多。触摸屏与PLC配套使用,使得PLC的应用更加灵活,同时可以设置参数、显示数据、以动画等形势描绘自动化过程,使得PLC的应用可视化。变频恒压供水成为供水行业的一个主流,是保证供水管网在恒压的重要手段。现代变频器完善的网络通信工程,威电机的同步运行,远距离集中控制和在线监控等提供了必要的支持。通过与PLC连接的触摸屏,可以使控制更加直观,操作更加简单、方便。组合应用PLC、触摸屏及变频器,采用通信方式对变频器进行控制来实现变频恒压供水。变频恒压供水系统原理如图1它主要由PLC、变频器、触摸屏、压力变送器、动力及控制线路以及泵组组成。用户可以通过触摸屏控制系统的运行,也可以通过控制柜面板上的指示灯和按钮、转换开关来了解和控制系统的运行。通过安装在出水管网上的压力变送器,把出口压力信号变成4~20mA或0~10V标准信号送入PLC内置的PID调节器,经PID运算与给定压力参数进行比较,输出运行频率到变频器。控制系统由变频器控制水泵的转速以调节供水量,根据用水量的不同,PLC频率输出给定变频器的运行频率,从而调节水泵的转速,达到恒压供水。PLC设定的内部程序驱动I/O端口开关量的输出来实现切换交流接触器组,以此协调投入工作的水泵电机台数,并完成电机的启停、变频与工频的切换。通过调整投入工作的电机台数和控制电机组中一台电机的变频转速,使系统管网的工作压力始终稳定,进而达到恒压供水的目的。该系统有手动和自动两种运行方式。手动方式时,通过控制柜上的启动和停止按钮控制水泵运行,可根据需要分别控制1~3泵的启停,该方式主要供设备调试、自动有故障和检修时使用。自动运行时,首先由1水泵变频运行,变频器输出频率从0HZ上升,同时PID调节器把接收的信号与给定压力比较运算后送给变频器控制。如压力不够,则频率上升到50HZ,由PLC设定的程序驱动I/O端口开关量的输出来实现切换交流接触器组,使得1#泵变频迅速切换为工频,2#泵变频启动,若压力仍达不到设定压力,则2#泵由变频切换成工频,3#泵变频启动如用水量减少,PLC控制从先起的泵开始切除,同时根据PID调节参数使系统平稳运行,始终保持管网压力。若有电源瞬时停电的情况,则系统停机,待电源恢复正常后,人工启动,系统自动恢复到初始状态开始运行。变频自动功能是该系统最基本的功能,系统自动完成对多台泵的启动、停止、循环变频的全部操作过程。在进行通信之前必须对PLC、触摸屏和变频器的通讯参数进行正确设置。本系统定义为Modbus协议,波特率为9600,数据位为8,无校验,停止位为1。变频器除设置通信参数外,还需启用自由停车以保护电机。PLC通讯参数设置TWDLCAA24DRF硬件端口端口设置,在端口设置中进行端口参数设置触摸屏通讯参数设置IO管理器ModbusRTU01COM1ModbusEquipment,双击ModbusEquipment即可进行通讯参数设置。该系统采用施耐德的TWDLCAA24DRF,I/O点数为24点,继电器输出,PLC编程采用施耐德PLC专用编程软件Twidosoft,软件提供完整的编程环境,可进行离线编程、在线连接和调试。为了提高整个系统的性价比,该系统采用可编程控制器的开关量输入输出来控制电机的起停、自动投入、定期切换,供水泵的变频及故障的报警等,而且通过PLC内置的PID给定电机的转速、设定压力、频率、电流、电压等模拟信号量。施耐德PLC的编程指令简单易懂且程序设计灵活,步进计数器功能模块(SCi)提供了一系列的步,这些步可赋值给动作。从一个步移动到另一个步取决于外部或内部事件。通过模拟输入和输出模块TWAMM3HT以及内置的PID运算器,实现如图2的顺序切泵。泵组切换示意图如图2,工作条件满足,开始工作时,1泵变频启动,泵的转速随变频器输出频率的上升而逐渐升高,如变频器的频率达到50HZ而此时水压还未达到设定值,PLC内置的程序控制使得切换到下一个工作步,延时一段时间后,1#泵迅速切换至工频运行,同时解除变频器运行信号,使变频器频率降为0HZ,然后2#泵变频启动,若压力仍未达到,则2#泵切换至工频,3#泵变频启动,在运行中始终保持一台泵变频运行,当压力达到设定值时变频输出将为0HZ,同时PLC通过I/O端口跳到下一个工步,由PLC决定切除1#工频泵,此时由一台工频泵和一台变频泵运行,如果此时压力达到设定值,变频器的输出为0HZ,再切换到下一个工步,PLC解除2#工频泵,只由3#泵变频运行来维持管网压力。当压力下降,变频器频率升至50HZ输出信号,延时后3#泵切换为工频,1#泵变频启动,若压力仍不满足则1#变切换为1#工,2#泵变频运行,如果压力仍达不到,2#变切换为2#工,启动3#变,三台泵同时工作以保证供水要求。这样的切换过程有效地减少泵的频繁起停,同时在实际管网对水压波动做出反应之前,由变频器迅速调节,使水压平稳过渡,从而有效的避免了高楼用户短时间停水的情况发生。以往的变频恒压供水系统在水压高时,通常采用停变频泵,再将变频器以工频运行方式切换到正在以工频运行的泵上进行调节。这种切换的方式理论上要比直接切换工频的方式先进,但其容易引起泵组的频繁起停,从而减少设备的使用寿命。而在该系统中采用直接停工频泵的运行方式,同时由变频器迅速调节,只要参数设置合适,即可实现泵组的无冲击切换,使水压过渡平稳,有效的防止了水压的大范围波动及水压太低时的短时间缺水的现象,提高了供水品质。该系统采用PLC和变频器结合,系统运行平稳可靠,实现了真正意义上的无人职守的全自动循环切泵、变频运行,保证了各台水泵运行效率的最优和设备的稳定运转启动平稳,消除了启动大电流冲击,由于泵的平均转速降低了,从而可延长泵的使用寿命,可以消除启动和停机时的水锤效应。通过触摸屏上的人机界面就可进行供水压力的设定,监视设备运行状况同时可以查询设备故障信息,大大提高恒压供水系统的自动化水平及对现场设备的监控能力。TheapplicationofexchangefrequencyIntroductionintheindustryscenecontroldomain,theprogrammablecontrollerPLChasbeenplayingthevitalrole.Enlargesalongwiththecountryinthewatersupplyprofessionsinvestmentefforts,thewaterworksmovementautomationlevelenhancesunceasingly,PLCincreasesgraduallyinthewatersupplyprofessionapplication.ThetouchscreenandthePLCnecessaryuse,causesPLCtheapplicationtobemoreflexible,simultaneouslymayestablishsituationdescriptionautomationprocessesandsoonparameter,demonstrationdata,byanimation,causesPLCtheapplicationvisualization.Thefrequencyconversionconstantpressurewatersupplybecomesthewatersupplyprofessionamainstream,isguaranteesthewatersupplypipenetworkintheconstantpressureimportantmeans.Themodernfrequencychangerperfectnetworkserviceproject,theprestigeelectricalmachineryssynchronizedmovement,thelongdistancerangecommoncontrolandtheonlinemonitoringandsoonhaveprovidedtheessentialsupport.ThroughwiththePLCconnectionstouchscreen,maycausethecontroltobemoredirectviewing,theoperationissimplerconveniently.ThecombinationusingPLC,thetouchscreenandthefrequencychanger,usesthemailingaddresstocarryonthecontroltothefrequencychangertorealizethefrequencyconversionconstantpressurewatersupplyFrequencyconversionconstantpressurewatersupplysystemprinciplelikechart1ItmainlybyPLC,thefrequencychanger,thetouchscreen,thepressuretransmittinginstrument,thepowerandthecontrolwiringaswellasthepumpgroupiscomposed.Theusermaythroughthetouchscreencontrolsystemsmovement,mayalsothroughthecontrolcubiclekneadingboardsonindicatinglampandthebutton,thechangeoverswitchunderstandsandcontrolsystemsmovement.Throughinstallsintheoutletpipeonlinepressuretransmittinginstrument,turns420mAorthe010VstandardtheoutletpressuresignalThesignalsendsinPLCthebuiltinPIDregulator,withassignsthepressureparameterafterthePIDoperationtocarryonthecomparison,theoutputmovementfrequencytothefrequencychanger.Thecontrolsystemcontrolswaterpumpsrotationalspeedbythefrequencychangertoadjustthevolumeofdiversion,accordingtothewaterconsumptiondifference,thePLCfrequencyoutputassignsfrequencychangersmovementfrequency,thusadjustswaterpumpsrotationalspeed,achievestheconstantpressurewatersupply.ThePLC
编号:201311171028205407    大小:37.50KB    格式:DOC    上传时间:2013-11-17
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