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恒压供水系统设计
日期:2007-3-25 0:22:18 来源:本站整理  
点击: 作者:未知
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  1、 硬件设计
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  改造后的电控系统由一台三菱变频器FR-F540-55K、一台三菱FX1S-30MR-001可编程控制器(PLC)、水压传感器和自动开关、接触器等构成,变频器FR-F540-55K适配电机功率50KW,它的基本配置中带有PID功能,通过变频器面板设定一个给定频率作为压力给定值(给定频率大小在系统调试时最终确定),安装在出水管上的压力传感器反馈来的压力信号(0~10V或4~20mA)作为压力反馈接至变频器的辅助输入端4、5,变频器、PLC时刻跟踪管网压力与压力给定值之间的偏差变化情况,经变频器内部PID运算,调节变频器输出频率,改变水泵转速,并通过PLC控制水泵工频电源供电与变频器供电的切换,自动控制水泵投入运行的台数,实现闭环控制,使水压不偏离压力给定值,保持水压恒定。
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  M1、M2为变频器的极限输出频率的检测输出信号端,该信号进PLC,作为泵变频与工频切换的控制信息之一,这个极限输出频率可通过变频器面板设定;系统开始工作时,先由变频器启动一台泵,变频器将反馈压力与给定压力进行比较,经PID运算,调节变频器输出频率,在用水量较大时,变频器输出频率接近工频(即到达极限输出频率),而水压仍达不到给定压力值,PLC将当前工作的变频泵切换到工频下工作,关断变频器,再通过接触器将变频器切换到第二台泵上,实现一台工频一台变频双泵供水,随着用水量减小,变频器输出频率下降,当降至频率下限,而且压力仍能达到给定压力值,则PLC将工频泵切除,只由剩下的单台变频泵供水。无论单泵变频工作,还是双泵一台工频一台变频工作,系统均以水管压力与给定压力保持一致为原则,时刻采样极限频率信号和压力反馈信号,通过PLC进行逻辑判断并输出相应的指令,控制水泵工作模式。MA、MC为变频器发生故障的输出信号,该两端接信号灯D7,以显示变频器故障,S4与SC接有复位按钮AN1,轻故障时接动复位按钮AN1,可重新启动变频器;S1和S3短接,并通过PLC输出点控制的中间继电器KA的触点与Sc连接,由PLC控制变频器的运行与关断。
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  PLC选用FX-30MR,该PLC有输入16点、输出14点,在自动方式下,二台水泵可变频工作,也可工频工作,由PLC四个输出点(Y31~Y34)控制其接触器(KM1~KM4)线圈的得电与失电,为了保证系统安全,这四个接触器在硬件接线上均互相设有互锁触头;水泵过载信号(FR1、FR2热继电器的常闭触点)进PLC的两个输入点(X0、X1),系统设置的紧急停车按钮AN2和相序检测器JXW的触点各占一个输入点,这些输入点用来采集故障诊断信号和紧急停车。PLCI/O配置接线如图1所示。
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  系统通过PLC输入点X7、X10连接的转换开关KK可选择自动和手动两种工作方式,当选择手动方式时,可分别通过1QA、2QA、TA按钮,单独控制各泵在工频下运行与停车,这主要用于定期检修或变频器出现故障时临时供水; 系统选用YTZ-150型带电接点式的水压传感器,其水压检测范围为0~1MPa,检测精度±0.01MPa,它将检测范围的压力对应转换成0~10V的电信号反馈进变频器,这种水压传感器还可以设定水压上、下限压力值,上、下限压力值分别设在给定压力值上、下两侧与给定压力略有偏差处,当水管压力处于上、下限压力时,传感器分别输出开关信号进PLC两个输入点(X5、X6),与变频器的极限输出频率检测信号一起,通过PLC逻辑判断,控制泵的变频与工频切换及工频泵的切除。
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  3 软件设计
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  当转换开关KK打到“自动”位时,输入X7点接通,二台泵交替在变频、工频下工作,因此,在软件设计要对四个接触器线圈的输出点Y31~Y34进行互锁,虽然在硬件电路中通过它们的常闭触点相互进行了互锁,但为了保险,Y31与Y32、Y31与Y33、Y32与Y34之间在软件中也进行了互锁,即Y31与Y32不能同时有输出,Y31与Y33、Y32与Y34也同样不能同时有输出,否则,就会发生变频器同时拖动二台泵,或工频电直接串入变频器输出端U、V、W而损坏变频器等严重事故,这不能允许。

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