2022年PLC控制变频器恒压供水系统设计方案解析.docx

PLC 掌握变频器恒压供水系统设计解读该系统采纳 plc作为掌握中心，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剂水泵电机转速，达到恒压供水的目的；一、前言随着掌握技术的进展与完善，变频器及PLC 在各个行业的应用愈来愈广， PLC 与变频器的牢靠性与敏捷性得到了用户的认可；同时传统的水塔供水方式暴露了许多缺点：水的二次污染，用水高低峰的不平稳，管道阀门易损坏，修理保养费用过高等等；在此条件下各种恒压供水方式应运而生，其中由变频器、PLC 掌握的方式尤为普遍，这种方式的特点：系统稳固，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，比如中心空调系统、供水加压站、集中供热等， 这种方式经受了时间的考查，已有许多的应用实例；本文介绍的系 统在宝鸡某电厂家属区已从 98 年运行至今，系统稳固，性能牢靠， 得到了用户的确定和好评；二、系统组成：1、原理框图：参见图一所示；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掌握器 S7-200 系列的 CPU226，文本显示器 TD200 组成；变频器采纳三菱 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，调剂水泵电机转速，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才能时， PLC 通过程序实现泵的延时上行切换，切换原就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，切换原就为当前正在运行的大泵运行时间最多的先撤出；直到满意设定压力为止；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剂泵的电机转速，实现恒压供水；系统仍可通过 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程序中掌握 TD200中的画面定时切换，动态显示；系统仍有故障自诊断功能，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，通知设备修理人员处理，并可记忆故障发生时间及班次，以便追查缘由及相关责 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 及变频器的掌握，该功能主要用在检修及自动系统显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 程序掌握模拟量模块 EM235给定变频器一固定频率输出，此时如用PID运算输出直接掌握变频器就 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，管网压力积存后，再用 PID 运算输出掌握变频器；详细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，就延时一段时间后，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，变频器瞬时禁止输出，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，压力自动调剂，如系统压力平稳，就频率稳固在一个相对的范畴，如频率到 达 50HZ后压力仍旧偏低，就再投入一台大泵，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；留意，上行中，只要有 一台大泵运行，就 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，体会值 时， PLC 程序判定运行在工频状态的泵累计运行时间 如只有一台泵不作判定 ，运行时间最多的泵延时先行撤出，在撤出的瞬时， PLC 掌握变频器运行频率在50HZ，要不系统冲击过大，简单有水垂现象，延时一会儿后，再把PID运算输出投入即可；以此类推；留意：下行过程中，到最终一台大泵运行时，频率在 18HZ 左右，系统压力仍旧偏高时，就把1#小泵切换到变频运行；这种情形在夜间可能发生，当供水管网很大时，或许没有这个可能性；三、留意事项：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，假如设定值过大，就系统不能迅 速对管网的用水量做出反应；假如设定值过小，就可能引起系统频 繁的投入泵，撤出泵的动作；为此，PLC 程序中增加判定设定压力与运行压力在临界切换状态时，只要不超过答应的误差范畴内，不 做泵的切换；3、变频器在上行切换时，必需要有瞬时禁止输出功能，变频器没有此功能可用自由停车功能；所以挑选变频器时要留意这点；