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plc的论文关于plc的论文PLC控制变频调速供暖系统的研究摘 要 目前，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，交流调速已占据电气调速系统的主流，同时PLC在工业控制技术中应用愈加广泛，成为现代工业控制的重要组成部分。本文介绍了一种用PLC和变频器联合控制，实现变频调速供暖过程的控制方案。 关键词 可编程控制器（PLC） 变频调速（VVVF） 供暖系统 一、引言 在现代社会，尤其是在北方，城市供暖与人们的日常生活息息相关，成了提高生活质量的重要内容之一，也是不断改善居住空间全年热环境质量和热舒适度的重要途径。为了保证供暖系统正常工作，必须使暖气管道中没有空气，即保持管道中的水压恒定。本文选用松下FP0型PLC与VF0小型变频器联合控制，再配以不同功能的传感器，根据管道中的压力，通过变频器控制水泵的转速，使管道中的压力始终保持在合适的范围，并设有过电流、过电压、过载、断水超压等保护装置。系统中循环水泵与定压补水泵都有两套相同的装置，一用一备。 二、变频调速供暖系统总体概述 本系统为PLC实时设备监控系统。对两台循环水泵、两台定压补水泵（二者均为一用一备）进行定时起、停控制。包括主、备用泵的定时切换，水泵前端的水流信号和压力信号的检测和报警，出水口的温度信号检测和调节，以及水泵过载短路故障报警。 系统设置手动/自动转换开关。PLC对该开关的状态实时检测，当选择手动功能时，PLC只进行信号的检测和故障报警。所有水泵的开、关和切换、变频器的开、关由手动按钮控制。当选择自动状态时所有控制、报警交由PLC完成。系统的总体示意图如图11所示。 图11 系统的总体示意图 锅炉将水加热后经主供暖泵被送入主供暖管道，再由主供暖管道通过各个供热站的循环水泵将水送到用户供暖管道中给用户供暖。在循环水泵与用户供暖管中间还加入了定压补水泵，它的转速由变频器控制，目的是调节用户供暖管道的供水量，使管道上的压力始终保持在给定压力上；根据补水量的大小由PLC控制变频器，再由变频器控制补水泵的转速，实现管道中水压恒定。如果要保证给用户正常供暖，管道中就不能有空气，这就要求管道中的水流畅通，从而保证供暖的稳定性。最后用户供暖管道中的水经过循环又回到锅炉房进行再次利用，实现了能源再利用。 三、系统的控制过程 变频恒压供暖系统的系统机构框图如图12所示，它主要是由PLC（运用其PID调节功能）、变频器、压力传感器、流量传感器、温度传感器和水泵等器件组成。用户通过控制柜面板上的按钮、转换开关来控制系统的运行。 通过安装在用户供暖管道上的压力传感器，把用户供暖管道的压力信号变成4-20mA的标准信号送入PID调节器，经运算与给定压力参数进行比较，得出调节参数，送给变频器，由变频器控制水泵的转速，调节系统供水量，使用户供暖管道上的压力保持在给定压力上；根据补水量的大小由PLC控制变频器对水泵的调速，实现恒压供水。当供水负载变化时，输入电机的电压和频率也随之变化，这样就构成了以设定压力为基准的闭环控制系统。 同时可编程序控制器中的PID调节器，使其具有定时换泵运行功能（即运行泵与备用泵的定时切换）。此外，系统还设有多种保护功能，尤其是硬件/软件备用水泵功能，充分保证了水泵的及时维修和系统的正常供暖。 上述四台水泵的电器控制和保护装置都安装在一面控制柜中，本系统在主供暖管道上还安装了一个温度传感器，目的是对主管道中的水温进行实时监测，并设定了最低温度和最高温度值，当管道中的温度低于最低温度值，也就是说，这时的水温已不能保证对用户的正常供暖，这时，PLC将对锅炉的加热系统进行调节，即开启加热炉，当温度上升到最高温度或以上时，停止加热，从而保证用户正常取暖。 四、系统硬件设计 图13为系统连接框图。除传感器外，其它硬件均安装在一个控制柜中。PLC不仅要控制循环水泵的起、停，还要间接控制定压补水泵的起、停和报警输出。下面以这个控制柜的结构为例进行说明，两台定压补水泵公用一台变频器，由变频器直接控制，两泵电器互锁。变频器的起、停控制分为手动和PLC控制。变频器输入有一路压力传感器信号（反馈量），一路电位器信号（参考量），三路开关量（起、停和复位）。有两路输出信号（故障报警和低于5 HZ运行）。手动控制设有两个停止按钮，一个为接触器的分断按钮，一个为变频器的软停车按钮。需要注意的是因为变频器的停车均设为软停车，所以手动停车时应该先按软停车按钮，软停车结束后再分断接触器（时间由实际情况定）。变频器的故障复位信号也设有手动和自动两路输入。 图13 系统连接框图 流量传感器用于检测水泵启动后管路内是否有足够水流通过，因为泵的运行为一用一备，则两台泵前端安装一个流量传感器、共计2个。 具体工作过程为：PLC启动某台泵后，经过设定的延时，PLC将检测该泵的流量传感器输出信号，若该信号指示无水流动或水流流量不足，则PLC判定该水泵故障，产生故障报警信号、同时将该水泵断电并将该泵的备用泵投入运行。 当管路压力趋于设定值，变频器工作频率很低，此时水泵的转速非常低，水流开关亦有可能发出无水流信号，这种情况并非故障，PLC将通过检测变频器的低频输出信号来区别（低于5 HZ时变频器输出一路信号）。正常情况下水泵24小时进行自动切换，运行备用泵。 系统设有一个手动自动转换开关，该转换开关为一个两位选择开关，安装于二次控制回路中。1位为自动，2位为手动。选1位时，自动指示继电器吸合，PLC检测该继电器状态，执行自动控制程序，由PLC控制所有水泵的起、停的切换、包括变频器的起、停和报警。选2位时，自动指示继电器分断，PLC检测该继电器的状态，执行手动程序，PLC只进行检测报警，此时所有柜面控制按钮由人工通过柜面上的按钮和开关进行水泵的起、停和切换，包括变频器的起、停。需要注意的是在手动状态下PLC仍处于工作状态。 接通用户供暖管道上的压力传感器，其工作的具体过程为：压力传感器对用户管道中的水流压力进行实时检测，当系统的压力设定值与传感器中的压力反馈信号不同时，则运用F355指令进行PID调节，把调节后的数据传送到FP0型PLC的F170(PWM脉宽调制输出指令)中，该指令则根据传送的压力数据调节PWM电压的占空比，从而根据Ud=Ton*Us/T调节其输出的平均电压值，变频器根据Ud输出对应频率f，则由公式n=60f(1-S)/np,可实现对交流电机转速的调节，进而控制定压补水泵工作。 五、结束语 该系统在供水管道中采用变频调速运行方式，系统可根据实际设定水压自动调节补水泵电机的转速，使系统用户供暖管道中的压力保持在给定值，以求最大限度的节能、节水，并使系统处于可靠运行的状态，保持暖气管道中的水压恒定，从而使用户能正常取暖。 参 考 文 献 1 张泽荣 主编可编程序控制器原理与应用M北京：清华大学出版社，2004 2 曾毅等