2022年plc变频恒压供水系统大学设计方案标准版.docx

封面作者： PanHongliang仅供个人学习摘 要在城市化进程快速的今日，城市的居住形式主要是生活小区，那么小区供水系统的建设就显得尤为重要；而且随着城市用水量不断增加，对供水系统的建设提出了更高的要求；供水的经济性、牢靠性、稳固性直接影响到小区住户的正常生活和工作；本系统是针对居民生活用水而设计的一套由 变频器、PLC 、水泵机 组等设备组成的自动变频恒压供水掌握系统；该系统将PLC、变频器、相应的 传感器和执行机构有机地结合起来，并发挥各自优势，能够最大程度满意需要，具有运行稳固、操作简洁和高效节能等特点；该系统对变频器内置PID模块参数进行预置，通过压力传感器对水压的反馈构成闭环掌握系统；PID模块依据用水量的变化调剂水泵的输出流量，实现恒压供水，并达到有效节能的目的；本文第一介绍了实行变频调速方式实现恒压供水相对于传统的阀门掌握恒压供水方式的节能原理；其次，对水泵机组的各种供水状态及转换的条件、水泵由变频转工频运行方式的切换过程进行分析，着重争论并提出了基于PLC和变频器的恒压供水系统的方案，并给出了硬件设计和PLC掌握程序设计；关键词：PLC；变频调速；恒压供水ABSTRACTIn today's rapid urbanization, urban living is mainly livingquarters, then the construction of residential water supply system is particularly important. And with the growing urban water demand, water supply systems, the proposed higher requirements. Economics of water supply, reliabilityand stability to the district residents directly affected the normal life and work.The system is designed for household water set by the frequency converter, PLC, water pump and other equipment consisting of automatic constant pressure water supply control system. System PLC, frequency converter, the corresponding sensors and actuators together organically, and play their respective advantages, the control system easy to operate, not only to the greatest extent to meet the needs of stability and security of its operating performance, simple and convenient mode of operation , and the complete and thoughtful features, willmake water saving water, saving, labor saving, high efficiencyhigh-qualityfinalrun, reliable,energy-saving purposes. Thispaper introduces the way to achieve frequency control constant pressure water supply valve control compared to conventional energy-saving principle of constant pressure water supply. Converter built-inPID module on the preset parameters, using hydraulic pressure sensor feedback, closed loop system. Accordingto changes inwater consumption, to PID regulation mode, by adjusting the pump output flow, constant pressure water supply and efficient energy. Then it analyzes the state of pump units and conversion of various water conditions, analysis of the pump frequency by the frequency change operating mode ofthe switchprocess. Importantparts of functional analysis, focusing on research and put forward based on PLC and frequency constant pressure water supply system program, were given control of the hardware design and PLC programming.Keywords:PLC ；frequencycontrol ；constant pressure watersupply目 录1 绪论 21.1 争论背景 21.2 变频恒压供水系统的国内外争论现状31.3 供水系统安全性争论31.4 本文的设计思想 42 系统的理论分析及方案的确定52.1 调速方式的比较与挑选 52.2 掌握系统方案 72.3 供水系统的掌握流程92.4 变频恒压供水系统中加减水泵的条件分析10 3 变频恒压供水系统的硬件设计123.1 PLC 选型及接线 123.1.1 PLC选型 123.1.2 PLC的接线及 I/O 安排 143.2 水泵机组选型 153.3 变频器选型及接线 173.3.1 变频器选型 173.3.2 变频器的接线 183.4 PID 调剂器 193.5 压力传感器 203.6 系统主电路设计 20 4 系统软件设计 214.1 PLC 掌握 214.1.1 PLC程序流程图 214.1.2 手动运行 214.1.3 自动运行 214.2 编程及介绍 224.2.1 总程序的次序功能图 224.2.2 自动运行次序功能图 224.2.3 手动模式次序功能图 234.2.4 系统程序梯形图设计 23 5 总结与展望 24致谢 25参考文献 26附录 A 系统硬件总图 27附录 B 系统梯形图 281 绪论1.1 争论背景在城市化进程快速的今日，城市的居住形式主要是生活小区，那么小区供水系统的建设就显得尤为重要；供水的经济性、牢靠性、稳固性直接影响到小区住户的正常生活和工作；假定一栋楼有 10层，由于高层楼对水压的要求高，在水压低时，高层用户将无法正常用水甚至显现无水的情形，水压高时将造成能源的铺张；因此，自来水厂通过水泵加压后，必需恒压供应每一个用户；传统的供水方式如水塔高位水箱供水，单片机变频调速供水系统等都存在不同程度铺张水力、电力资 源；效率低；牢靠性差；自动化程度不高等缺点，严峻影响了居民的用水和工业系统中的用水；目前的供水方式朝向高效节能、自动牢靠的方向进展；变频调速技术以其显著的节能成效和稳固牢靠的掌握方式，在风机、水泵、空气压缩机、制冷压缩机等高能耗设备上广泛应用，特殊是在城乡工业用水的各级加压系统，居民生活用水的恒压供水系统中，变频调速水泵节能成效尤为突出；应用变频器恒压供水，由于水箱能大幅度减小，因此能有效地减小楼房的负 载，由于减小了供水水箱和楼房的负荷，何以节约工程造价，相应地也扩大了楼房的面积；由于采纳了变频调速，减小了供水水泵的频繁启动，可以使水泵工作在高效状态，从而可以节约能源，减小对电网的冲击；由于电动机所消耗的功率与转速的立方成正比，因此可以获得较好的节能成效；二是在开、停机时能减小电流对电网的冲击以及供水水压对管网系统的冲击；三是用变频器进行调速， 用调剂泵和固定泵的组合进行恒压供水，节能成效显著，对每台水泵进行软启动，启动电流可从零到电机额定电流，削减了启动电流对电网的冲击同时削减了启动惯性对设备的大惯量的转速冲击，延长了设备的使用寿命；变频恒压供水的调速系统可以实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调剂系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满意用水要 求，是当今最合理的节能型供水系统；在实际应用中如何充分利用专用变频器内置的各种功能，对合理设计变频恒压供水设备、降低成本、保证产品质量等特殊重要； PLC变频恒压供水系统集变频技术、电气技术、现代掌握技术于一体；采纳该系统进行供水可以提高供水系统的稳固性和牢靠性，同时系统具有良好的节能性，这在能源日益紧缺的今日尤为重要，所以争论设计该系统，对于提高企业效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的现实意义；1.2 变频恒压供水系统的国内外争论现状目前国内有不少公司在做变频恒压供水的工程，大多采纳国外的变频器掌握水泵的转速，水管管网压力的闭环调剂及多台水泵的循环掌握，有的采纳PLC及相应的软件予以实现：有的采纳单片机及相应的软件予以实现；但在系统的动态性能、稳固性能、抗扰性能以及开放性等多方面的综合技术指标来 说，仍远远没能达到全部用户的要求；原深圳华为电气公司和成都期望集团（森兰变频器）也推出了厦压供水专用变频器，无需外接PLC和PID调剂器，可完成最多 4台水泵的循环切换、定时起、停和定时循环；该变频器将压力闭环调剂与循环规律掌握功能集成在变频器内部实现，但其输出接口限制了带负载容量，同时操作不便利且不具有数据通信功能，因此只适用于小容量，掌握要求不高的供水场所；可以看出，目前在国内外变频调速恒压供水掌握系统的争论设计中，对于能适应不同的用水场合，结合现代掌握技术、网络和通讯技术同时兼顾系统的电磁兼容性的变频恒压供水系统的水压闭环掌握争论得不够；因此，有待于进一步争论改善变频恒压供水系统的性能，使其能被更好的应用于生活、生产实践；1.3 供水系统安全性争论影响供水系统安全性的一大因素便是水锤效应，所谓的水锤效应就是在极短时间内，因水流量的急巨变化，引起在管道的压强过高或过低的冲击，并产生空化现象，使管道受压产生噪声，如同锤子敲击管子一样的现象；水锤效应具有极大的破坏性；压强过高，将引起管子的破裂；压强过低又会导致管子的瘪塌；此外，水锤效应仍可能损坏阀门和固定件；而采纳变频调速，对系统的安全性有一系列的好处：(1) 产生水锤效应的根本缘由是：水泵在起动和制动过程中的动态转矩太大，短时间内流量的庞大变化而引起的；采纳变频调速，通过削减动态转矩， 可以实现排除水锤效应，削减了对水泵及管道系统所受的冲击，可大大延长水泵及管道系统的寿命；(2) 降低水泵平均转速，减小工作过程中的平均转矩，从而减小叶片承担的应力，减小轴承的磨损，使水泵的工作寿命大大延长；(3) 变频调速的软启动器防止了电机和水泵的硬起动，可大大延长联轴器寿命；(4) 削减了起动电流，也就削减了系统对电网的冲击，提高了自身系统的可靠性；1.4 本文的设计思想本设计针对恒压供水掌握系统包括软硬件方面在工业实际应用中具体作用进行具体的介绍；系统将 PLC 、变频器（含 PID ）、相应的传感器 和执行机构有机地结合起来，并发挥各自优势，这个操作便利的自动掌握系统，以变频调速为核心，以智能供水掌握系统取代了以往高位水箱和压力罐等供水设备，起动平稳，起动电流可限制在额定电流以内，从而防止了起动时对电网的冲击； 由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵和阀门等东西的使用寿命；可以排除起动和停机时的水锤效应；使得系统调试和使用都特别便利，而且大大简化了水厂在治理、数据统计和分析等方面的工作量；变频器为主体构成的恒压供水系统不仅能够最大程度满意需要，其稳固安全的运行性能、简洁便利的操作方式、以及齐全周到的功能，将使供水实现节水、节电、节约人力，最终达到高效率优质运行，降低自来水的生产成本和提高生产治理水平的目的；2 系统的理论分析及方案的确定2.1 调速方式的比较与挑选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，说明水泵在某一转速下扬程H与流量Q之间的关系曲线，如图 2-1所示；由图 2-1可以看出， 流量Q越大，扬程 H越小；由于在阀门开度和水泵转速都不变的情形下，流量的大小主要取决于用户的用水情形，因此，扬程特性所反映的是扬程 H 与用水流量间的关系 ；而管阻特性是以水泵的转速不变为前提，说明阀门在某一开度下，扬程与流量之间的关系；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、液体在管道中流淌阻力的变化规律；由 图可知，在同一阀门开度下， 扬程越大，流量也越大 ；由于阀门开度的转变，实际上是转变了在某一扬程下，供水系统向用户的供水才能；因此，管阻特性所反映的是扬程与供水流量间的关系 ；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 2-1中交点；在这一点，用户的用水流量和供水系统的供水流量处于平稳状态，供水系统既满意了扬程特性，也符合了管阻特性，系统稳固运行；图2-1 供水系统的基本特性曲线对供水系统进行掌握，是为了满意用户对流量的需求；所以，流量是系统的基本掌握对象；如前所述，流量的大小取决于扬程，但扬程难以进行具体测量和掌握；考虑到在动态情形下，管道中水压的大小与供水才能和用水需求之间的平稳关系有关：供水才能用水需求，就压力上升； 供水才能用水需求，就压力下降； 供水才能用水需求，就压力不变；可见，供水才能与用水需求之间的冲突具体反映在流体压力的变化上；因此，压力可以用来作为掌握流量大小的参变量；即保持供水系统中某处压力的恒定，也就保证了该处的供水才能和用水流量处于平稳状态，恰到好处地满意了用户所需的用水流量；变频恒压供水系统的供水部分主要由水泵、电动机、管道和阀门等构成；通常由异步电动机 驱动水泵旋转来供水，并且把电机和水泵做成一体，通过变频器调剂异步电机的转速，从而转变水泵的出水流量而实现恒压供水的；因 此，供水系统变频的实质是异步电动机的变频调速；异步电动机的变频调速是通过转变定子供电频率来转变同步转速而实现调速的；依据电机学理论 , 沟通电动机的转速公式为：2-1其中： f 为定子的电源或稳压器频率； p 为极对数； n 为转速； s 为转差率；从上式可知，当极对数 p不变时，电机转子转速刀与定子电源频率戚正比，因此连续调剂异步电机供电电源的频率，就可以连续平滑地调剂电机的同步转速，从而调剂其转子的转速；变频调速时，从高速到低速都可以保持有限的转差率，因而变频调速具有高效率、高精度、调速范畴广、平滑性较高、机械特性较硬的优点，调速性能可与直流电动机调速系统相媲美；因此，变频调速是沟通异步电机中一种比较合理和抱负的调速方法，它被广泛地应用于对水泵电机的调速；在供水系统中，通常以流量为掌握目的，常用的掌握方法为阀门掌握法和转速掌握法；阀门掌握法是通过调剂阀门开度来调剂流量，水泵电机转速保持不变；其实质是通过转变水路中的阻力大小来转变流量，因此，管阻将随阀门开度的转变而转变，但扬程特性不变；由于实际用水中，需水量是变化的，如阀门开度在一段时间内保持不变，必定要造成超压或欠压现象的显现；转速掌握法是通过转变水泵电机的转速来调剂流量，而阀门开度保持不变，是通过转变水的动能转变流量；因此，扬程特性将随水泵转速的转变而转变，但管阻特性不变；变频调速供水方式属于转速掌握；其工作原理是依据用户用水量的变化自动地调整水泵电机的转速，使管网压力始终保持恒定，当用水量增大时电机加速，用水量减小时电机减速；当用阀门掌握流量时，无论用水量多大，电机都一样运行，特殊用水量少时，效率很低，有许多功率被铺张掉；转速调剂时，用多少水，抽多少水，水泵的效率不变，总处于正确状态 3；随着电子技术的进展、完善，变频调速所具有的调速的机械特性好，效率高，调速范畴宽，精度高，调整特性曲线平滑，可以实现连续的、平稳的调 速，体积小、爱护简洁便利、自动化水平高等一系列突出的优点而倍受人们的青睐；而进展到现在为止沟通电机的变频调速技术已经进展成为一项成熟的技术，它将供应沟通电机的工频沟通电源经过二极管整流变成直流，再由IGBT或GTR模块等器件逆变成频率可调的沟通电源，以此电源拖动电机在变速状态下运行，并自动适应变负荷的条件；它转变了传统工业中电机启动后只能以额定功率、定转速的单一运行方式，从而达到节能目的；现代变频调速技术应用于电力水泵供水系统中，较为传统的运行方式可节电40 60，节水 15 30，所以本文供水系统采纳变频调速恒压供水方式；2.2 掌握系统方案该系统主要有 压力传感器、变频器、恒压掌握单元、水泵机组以及低压电器组成；系统主要的设计任务是利用恒压掌握单元使变频器掌握一台水泵或循环掌握多台水泵，实现管网水压的恒定和水泵电机的软启动以及变频水泵与工频水泵的切换，同时仍要能对运行数据进行传输；由于PLC+变频器组成的恒压掌握方式敏捷便利，便于数据传输的优点，又能达到系统稳固性及掌握精度 的要求；同时由于PLC 的抗干扰才能强、牢靠性高，依据系统的设计任务要求，结合系统的使用场所，本文采纳PLC 与变频调速装置构成掌握系统，进行优化掌握泵组的调速运行，并自动调整泵组的运行台数，完成供水压力的闭环 掌握，即依据实际设定水压自动调剂水泵电机的转速，自动补偿用水量的变化，以保证供水管网的压力保持在设定值,既可以满意生产供水要求，仍可节约电能，使系统处于牢靠工作状态，实现恒压供水6；整个系统由一台 PLC，一台变频器，水泵机组（本系统设计为3 台），一个压力传感器，低压电器及一些帮助部件构成；各部分功能如下：（1） 水泵用来提高水压以实现向高处供水；（2） 安装于供水管道上的远传压力表将管网水压力转换成电信号；（3） 变频调速器用于调剂水泵转速以调剂管网中水流量；（4） PLC 用于水泵的规律切换、掌握等；（5） 外围帮助电路可以当自动掌握系统显现故障时可以通过人工调剂方式爱护系统运行，以保证连续供水；系统主要的设计任务是利用 PLC 掌握系统使变频器循环掌握3 台水泵，实现管网水压的恒定和水泵电机的软起动以及变频水泵与工频水泵的切换，同时对运行过程中的数据信号进行传输，处理；通过压力传感器检测管道压力信号不断反馈给变频器，有变频器自动调剂所掌握水泵的电机转速，当变频器所掌握的水泵达到工频时仍不能满意要求时由 PLC 自动把那台水泵切换到工频运行，把变频器自动切换到下一台水泵使其软启动运行，当供水量削减时在自动进行切换，削减水泵运行台数，实现自动掌握；系统设计时考虑到水泵切换时电机的自感电动势现象，各种连锁爱护及报警、应急措施；系统总体框图如下：图 2-2 系统总体框图从整体框图中，我们可以看出系统由掌握系统、执行机构、信号检测、人机界面、以及报警装置等部分组成；1 掌握系统掌握系统包括 PLC系统、变频器和电控设备三个部分；PLC系统: 它是整个变频恒压供水掌握系统的核心；供水掌握器直接对系统中的工况、压力、报警信号进行采集，对来自人机接口和通讯接口的数据信息进行分析、实施掌握算法，得出对执行机构的掌握方案，通过变频调速器和接触器对执行机构 即水泵 进行掌握；变频器 : 它是对水泵进行转速掌握的单元；变频器跟踪供水掌握器送来的掌握信号转变调速泵的运行频率，完成对调速泵的转速掌握；电控设备 : 它是由一组接触器、爱护继电器、转换开关等电气元件组成；用于在供水掌握器的掌握下完成对水泵的切换、手/ 自动切换等；（2） 信号检测在系统掌握过程中，需要检测水压信号反馈信息和系统报警信号；水压信号 : 反映了用户管网的水压值，是恒压供水系统保持恒压的关键反馈信号；报警信号 : 监测系统是否正常运行，水泵是不是过载、变频器是否正常工作，为开关量信号；（3） 执行机构执行机构就是一组水泵，它们和谐工作，通过掌握系统的增减泵工作，使得用户管网的水压保持恒定；（4） 报警装置任何一个自动掌握系统，都离不开报警装置；为了保证系统稳固，安全运 行，防止因水泵过载、变频器反常、电网显现大波动、水源中断、泵站内溢水 等造成的故障，因此系统必需要对各种报警量进行监测，经PLC收集判定，进行各种显示和爱护动作掌握，爱护系统安全稳固；2.3 供水系统的掌握流程系统流程图如图 2-3所示；变频调速恒压供水系统中压力传感器将主水管网压力信号转换成电信号再经 PID运算送给变频器，并给出信号直接掌握水泵电动机的转速和泵水量以使管网的压力稳固，由此构成压力闭环掌握系统；变频 器的上、下限频率信号及其连续时间长短可作为PLC进行规律切换、起停泵的依据；图2-3 变频调速恒压供水系统流程图合上空气开关，供水系统投入运行；将手动、自动开关打到自动上，系统 进入全自动运行状态， PLC中程序第一接通 KM6 ，并起动变频器；依据压力设定值 依据管网压力要求设定 与压力实际值 来自于压力传感器 的偏差进行PID调剂，并输出频率给定信号给变频器；变频器依据频率给定信号及预先设 定好的加速时间掌握水泵的转速以保证水压保持在压力设定值的上、下限范畴 之内，实现恒压掌握；同时变频器在运行频率到达上限，会将频率到达信号送 给PLC，PLC就依据管网压力的上、下限信号和变频器的运行频率是否到达上限的信号，由程序判定是否要起动第 2台泵 或第3台泵 ；当变频器运行频率达到频率上限值，并保持一段时间，就 PLC会将当前变频运行泵切换为工频运行，并快速起动下 1台泵变频运行；此时 PID会连续通过由远传压力表送来的检测信号进行分析、运算、判定，进一步掌握变频器的运行频率，使管压保持在 压力设定值的上、下限偏差范畴之内；增泵工作过程：假定增泵次序为l、2、3泵；开头时， 1泵电机在 PLC掌握下先投入调速运行，其运行速度由变频器调剂；当供水压力小于压力预置值时 变频器输出频率上升，水泵转速上升，反之下降；当变频器的输出频率达到上 限，并稳固运行后，假如供水压力仍没达到预置值，就需进入增泵过程；在 PLC的规律掌握下将 1泵电机与变频器连接的电磁开关断开， 1泵电机切换到工频运行，同时变频器与 2泵电机连接，掌握 2泵投入调速运行；假如仍没到达设定值，就连续依据以上步骤将 2泵切换到工频运行，掌握 3泵投入变频运行；减泵工作过程：假定减泵次序依次为 3、2、1泵；当供水压力大于预置值时，变频器输出频率降低，水泵速度下降，当变频器的输出频率达到下限，并稳固运行一段时间后，把变频器掌握的水泵停机，假如供水压力仍大于预置值，就将下一台水泵由工频运行切换到变频器调速运行，并连续减泵工作过程；假如在晚间用水不多时，当将最终一台正在运行的水泵置于低速运行；2.4 变频恒压供水系统中加减水泵的条件分析在上面的工作流程中，我们提到当一台调速水泵己运行在上限频率，此时管网的实际压力仍低于设定压力，此时需要增加恒速水泵来满意供水要求，达到恒压的目的；当调速水泵和恒速水泵都在运行且调速水泵己运行在下限频 率，此时管网的实际压力仍高于设定压力，此时需要削减恒速水泉来削减供水流量，达到恒压的目的；那么何时进行切换，才能使系统供应稳固牢靠的供水压力，同时使机组不过于频繁的切换；尽管通用变频器的频率都可以在0-400Hz范畴内进行调剂，但当它用在供水系统中，其频率调剂的范畴是有限的，不行能无限地增大和减小；当正在变频状态下运行的水泵电机要切换到工频状态下运行时，只能在50Hz时进行；由于电网的限制以及变频器和电机工作频率的限制，50Hz成为频率调剂的上限频 率；当变频器的输出频率己经到达 50Hz时，即使实际供水压力仍旧低于设定压力，也不能够再增加变频器的输出频率了；要增加实际供水压力，正如前面所讲的那样，只能够通过水泵机组切换，增加运行机组数量来实现；另外，变频 器的输出频率不能够为负值，最低只能是0Hz；其实，在实际应用中，变频器的输出频率是不行能降低到 0Hz；由于当水泵机组运行，电机带动水泵向管网供水时，由于管网中的水压会反推水泵，给带动水泵运行的电机一个反向的力 矩，同时这个水压也在肯定程度上阻挡源水池中的水进入管网，因此，当电机 运行频率下降到一个值时，水泵就己经抽不出水了，实际的供水压力也不会随 着电机频率的下降而下降；这个频率在实际应用中就是电机运行的下限频率； 这个频率远大于 0Hz, 具体数值与水泵特性及系统所使用的场全部关，一般在20Hz左右；由于在变频运行状态下，水泵机组中电机的运行频率由变频器的输出频率打算，这个下限频率也就成为变频器频率调剂的下限频率；在实际应用中，应当在的确需要机组进行切换的时候才进行机组的切换；所谓延时判别，是指系统仅满意频率和压力的判别条件是不够的，假如真的要进行机组切换，切换所要求的频率和压力的判别条件必需成立并且能够爱护一段时间（比如 1-2分钟），假如在这一段延时的时间内切换条件仍旧成立，就进行实际的机组切换操作；假如切换条件不能够爱护延时时间的要求，说明判别条件的满意只是临时的，假如进行机组切换将可能引起一系列余外的切换操 作；3 变频恒压供水系统的硬件设计3.1 PLC 选型及接线3.1.1 PLC 选型PLC 即可编程序掌握器，是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采纳可编程序的储备器，用以在其 内部储备执行规律运算、次序掌握、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，掌握各种类型的机械或生产过程；PLC 是微机技术与传统的继电接触掌握技术相结合的产物，它克服了继电接触掌握系统中的机械触点的接线复杂、牢靠性低、功耗高、通用性和敏捷性差的缺点， 充分利用了微处理器的优点，又照料到现场电气操作修理人员的技能与习惯， 特殊是 PLC 的程序编制，不需要特地的运算机编程语言学问，而是采纳了一套以继电器梯形图为基础的简洁指令形式，使用户程序编制形象、直观、便利易学；调试与查错也都很便利；用户在购到所需的PLC 后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可敏捷便利地将生产实践 1；PLC 应用于PLC是该掌握系统的核心部件，合理挑选 PLC对于保证整个掌握系统的技术指标和质量至关重要的； PLC挑选的基本原就是在满意掌握功能要求的前提下，保证系统工作牢靠，爱护使用便利及正确的性能价格比；目前市场上的 PLC种类繁多，近年来，从美国、日本、德国引进的PLC产品及国内厂家组装或自行开发的产品已有几十个系列，上百种型号；其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方法、价格等各有自己的特点，适用场合也各有侧重；因此，合理挑选 PLC，对于提高 PLC掌握系统的技术经济指标起着重要的作用；一般挑选机型要以满意系统功能需要为宗旨，不要盲目贪大求全，以免造成投资和设备资源的铺张；机型的挑选可从以下几个方面来考虑；世界各国生产厂家生产的 PLC虽然外观各异，但作为工业掌握运算机，其硬件结构都大体相同；主要由中心处理器（CPU）、储备器（ RAM 、ROM ）、输入输出单元（ I/O）接口、电源及外围设备等几大部分构成；PLC的硬件结构框图如图3-1 所示：图3-1 PLC 的硬件结构框图在挑选 PLC 的型号时一般从以下几个方面来考虑：(1) 功能要适当； PLC 的选型基本原就是满意掌握系统的功能需要；掌握系统需要什么功能，就挑选具有什么样功能的PLC，当然要兼顾修理、备件的通用性；(2) I/O 点数是基础；精确地统计出被控设备对输入输出点数的总需要量是PLC 选型的基础；把各输入设备和被控设备具体列出，然后在实际统计出I/O 点数的基础上加 15%20%的备用量，以便今后调整和扩充；(3) 充分考虑输入输出信号的性质；除打算好I/O 点数外，仍要留意输入输出信号的性质、参数等；(4) 估算系统对 PLC 响应时间的要求；对于大多数应用场合来说，PLC 的响应时间不是主要的问题；响应时间包括输入滤波时间、输出滤波时间和扫描周期； PLC 的次序扫描工作方式使它不能牢靠地接收长久时间小于扫描周期的输入信号；为此，需要选取扫描速度高的PLC，像 FX2N 型 PLC 能处理速度达0.48 s/ 步的顺控指令；(5) 依据程序储备器容量选型；PLC 的程序储备器容量通常以字或步为单位；PLC 的程序步是由一个字构成的，即每个程序步占一个储备器单元；用户程序所需储备器容量可以预先估算；对于开关量掌握系统，用户程序所需储备 器的字数等于 I/O 信号总数乘以 8；关于 PLC 的选型问题，当然仍应考虑到 PLC 的联网通信功能、价格因素；系统牢靠性也是考虑的重要因素；(6) 编程器与外围设备的挑选；小型PLC 掌握系统通常都选用价格廉价的简易编程器；假如系统大，用PLC 多，选一台功能强、编程便利的图形编程器也不错，假如有现成的个人运算机，也可选用能在个人运算机上运行的编程软 件包；FX2N系列PLC 是由三菱公司近年来推出的高性能小型可编程掌握器，采纳整体式和模块式相结合的叠装式结构，具有较高的性能价格比，应用广泛；三 菱的FX2N系列PLC适用于各行各业、各种场合中的检测、监测及掌握的自动 化；FX2N系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂掌握功能；由于它紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格、丰富的功能模块以及强大的指令系统，使得 FX2N可以近乎完善地满意小规模的掌握要求， FX2N可以用模块上的电位器来转变它对应的特殊寄存器中的数值，可以实现更 该程序运行中的一些参数，如定时器 /计数器的设定值、过程量的掌握参数等；实现时钟可用于对信息加注时间标记，记录及其运行时间或对过程进行时间控 制；选用 PLC 时必需从其技术指标、硬件配置等方面综合考虑；FX2N 系列PLC 的技术指标包括一般技术指标、电源技术指标、输入技术指标、输出技术指标和性能技术指标等； FX2N系列PLC 的硬件配置包括基本单元、扩展单元、扩展模块、模拟量 I/O 模块、各种特殊功能模块及外围设备等；三菱FX2N的主要特点：较高的牢靠性；丰富的指令集；丰富的内置集胜利能；实时特性强和强大的通信才能；PLC 容量的挑选： PLC 容量主要是指是 PLC 的 I/O 点数， I/O 点数也应留有适当裕量；由于目前 I/O 点数较多的 PLC 价格也较高，如备用的 I/O 点是数量太多，将使成本增加；依据被控对象的输入信号和输出信号的总点数，并考虑到今后的调整和扩充，通常 I/O 点数按实际需要的考虑留 10%15%点数备用量；在本系统中，水泵 M1 、M2 ，M3 可变频运行，也可工频运行，需 PLC 的6 个输出点，变频器的运行与关断由PLC 的 1 个输出点，掌握变频器使电机正转需 1 个输出信号掌握，报警器的掌握需要1 个输出点，输出点数量一共9 个；掌握起动和停止需要2 个输入点，变频器极限频率的检测信号占用PLC2 个输入点，系统自动 / 手动起动需 1 输入点，手动掌握电机的工频/ 变频运行需6 个输入点，掌握系统停止运行需1 个输入点，检测电机是否过载需3 个输入点，共需 15 个输入点；系统所需的输入输出点数量共为24 个点；依据系统要求和功能，本系统选用 FX2N-32MR 型PLC；3.1.2 PLC的接线及 I/O 安排I/O 地址作用I/O 地址作用图3-2 PLC 的接线图表 3-1 PLC I/O 安排X0启动按钮Y0M1 变频X1停止按钮Y1M1工频X2上限增泵Y2M2变频X3下限减泵Y3M2工频X4M1 过载检测Y4M3变频X5M2 过载检测Y5M3工频X6M3过载检测Y6电机正转X7M1工频Y7接变频器X10M1变频Y10报警信号X11M2工频X12M2变频X13M3工频X14M3变频X15自动手动挑选X16手动变频器启动Y0接KM0 掌握M1 的变频运行， Y1接KM1 掌握M1 的工频运行； Y2 接KM2 掌握M2 的变频运行， Y3接KM3 掌握M2 的工频运行； Y4接KM4 掌握M3 的变频运行， Y5接KM5 掌握 M3的工频运行；X0接起动按钮， X1接停止按钮， X2接变频器的 FU接口， X3接变频器的 OL接口， X4接M1 的热继电器， X5接M2 的热继电器， X6 接M3 的热继电器；为了防止显现某台电动机既接工频电又接变频电设计了电气互锁；在同时掌握M1 电动机的两个接触器 KM1 、KM0 线圈中分别串入了对方的常闭触头形成电气互锁；频率检测的上 / 下限信号分别通过FU 和 OL 输出至 PLC 的 X2 与 X3输入端作为 PLC 增泵减泵掌握信号；3.2 水泵机组选型工作水泵型号和台数的挑选，应依据逐时、逐日、逐季的用水量变化，要求的水压，机组的效率和功率因素等确定；水泵和电动机是供水系统的重要组成部分，水泵挑选恰当与否和动力费用有很大的关系，故须加以重视；选泵时，第一要满意供水系统的要求:(1) 水泵扬程应大于实际供水高度；(2) 水泵流量总和应大于实际最大供水量；(3) 水泵才能足以供应最高用水量时的用水量，扬程应在该泵特性曲线的高效工作区内，以削减耗电量；(4) 水泵型号应使泵站建筑面积和泵站的基础埋深为最小，以降低泵站造价；(5) 水泵构造应使泵站内管线简洁