實現(xiàn)變頻恒壓供水設(shè)備的PLC,觸摸屏及變頻器PID組合應(yīng)用詳解
2015/10/16 12:29:36??????點擊：
實現(xiàn)變頻恒壓供水設(shè)備的PLC,觸摸屏及變頻器PID組合應(yīng)用詳解
1,、引 言
在工業(yè)現(xiàn)場控制領(lǐng)域,，可編程控制器（PLC）一直起著重要的作用,。隨著國家在供水行業(yè)的投資力度加大,，水廠運行自動化水平不斷提高,，PLC在供水行業(yè)應(yīng)用逐步增多,。觸摸屏與PLC,、PID配套使用,，使得PLC的應(yīng)用更加靈活，同時可以設(shè)置參數(shù),、顯示數(shù)據(jù),、以動畫等形勢描繪自動化過程，使得PLC的應(yīng)用可視化,。
中贏ZYH變頻恒壓供水設(shè)備成為供水行業(yè)的一個主流,，是保證供水管網(wǎng)在恒壓狀態(tài)的重要手段。現(xiàn)代變頻器完善的網(wǎng)絡(luò)通信功能,，為電機的同步運行,，遠距離集中控制和在線監(jiān)控等提供了必要的支持。通過與PLC連接的觸摸屏,，可以使控制更加形象,、直觀，操作更加簡單,、方便,。組合應(yīng)用PLC、觸摸屏及變頻器PID,，采用通信方式對變頻器進行控制來實現(xiàn)變頻恒壓供水,。
2、變頻恒壓供水設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
變頻恒壓供水系統(tǒng)主要由PLC,、變頻器,、觸摸屏、壓力表,、動力及控制線路以及泵組組成,。用戶可以通過觸摸屏了解和控制系統(tǒng)的運行控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，也可以通過控制柜面板上的指示燈和按鈕,、轉(zhuǎn)換開關(guān)來了解和控制系統(tǒng)的運行,。通過安裝在出水管網(wǎng)上的壓力變送器，把出口壓力信號變成4～20 mA或0～10 V標準信號送入PLC內(nèi)置的PID調(diào)節(jié)器,，經(jīng)PID運算與給定壓力參數(shù)進行比較,，輸出運行頻率到變頻器?？刂葡到y(tǒng)由變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)供水量,，根據(jù)用水量的不同，PLC頻率輸出給定變頻器的運行頻率，從而調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速,，達到恒壓供水,。PLC設(shè)定的內(nèi)部程序驅(qū)動I/O端口開關(guān)量的輸出來實現(xiàn)切換交流接觸器組，以此協(xié)調(diào)投入工作的水泵電機臺數(shù),，并完成電機的啟停,、變頻與工頻的切換。通過調(diào)整投入工作的電機臺數(shù)和控制電機組中一臺電機的變頻轉(zhuǎn)速,，使系統(tǒng)管網(wǎng)的工作壓力始終穩(wěn)定,，進而達到恒壓供水的目的。
3,、變頻恒壓供水設(shè)備工作原理
變頻恒壓供水設(shè)備系統(tǒng)有手動和自動兩種運行方式,。手動方式時，通過觸摸屏或控制柜上的啟動和停止按鈕控制水泵運行,，可根據(jù)需要分別控制1?！?＃泵的啟停，該方式主要供設(shè)備調(diào)試,、自動有故障和檢修時使用,。自動運行時，首先由1＃水泵變頻運行控制,，變頻器輸出頻率從0 HZ上升,，同時PID調(diào)節(jié)器把接收的信號與給定壓力比較運算后送給變頻器控制。如壓力不夠,，則頻率上升到50 HZ,，由PLC設(shè)定的程序驅(qū)動I/O端口開關(guān)量的輸出來實現(xiàn)切換交流接觸器組，使得1＃泵變頻迅速切換為工頻,，2＃泵變頻啟動,，若壓力仍達不到設(shè)定壓力，則2＃泵由變頻切換成工頻,，3＃泵變頻啟動,；如用水量減少，PLC控制從先起的泵開始切除,，同時根據(jù)PID調(diào)節(jié)參數(shù)使系統(tǒng)平穩(wěn)運行,，始終保持管網(wǎng)壓力。
若有電源瞬時停電的情況,，則系統(tǒng)停機,，待電源恢復(fù)正常后，人工啟動,，系統(tǒng)自動恢復(fù)到初始狀態(tài)開始運行,。變頻自動功能是該系統(tǒng)最基本的功能,，系統(tǒng)自動完成對多臺泵的啟動、停止,、循環(huán)變頻的全部操作過程。
4,、變頻恒壓供水設(shè)備參數(shù)的設(shè)置
在進行通信之前必須對PLC,、觸摸屏和變頻器的通訊參數(shù)進行正確設(shè)置。本系統(tǒng)定義為Modbus協(xié)議,，波特率為9600,，數(shù)據(jù)位為8，無校驗,，停止位為1,。變頻器除設(shè)置通信參數(shù)外，還需啟用“自由停車”以保護電機,。
5,、變頻恒壓供水設(shè)備控制系統(tǒng)
該變頻恒壓供水設(shè)備系統(tǒng)采用ABB510變頻器，繼電器輸出,，PLC編程采用PLC的專用編程軟件,，軟件提供完整的編程環(huán)境，可進行離線編程,、在線連接和調(diào)試,。為了提高整個系統(tǒng)的性價比，該系統(tǒng)采用可編程控制器的開關(guān)量輸入輸出來控制電機的起停,、自動投入,、定期切換，供水泵的變頻及故障的報警等,，而且通過PLC內(nèi)置的PID給定電機的轉(zhuǎn)速,、設(shè)定壓力、頻率,、電流,、電壓等模擬信號量。
以往的變頻恒壓供水系統(tǒng)在水壓高時,，通常采用停變頻泵,，再將變頻器以工頻運行方式切換到正在以工頻運行的泵上進行調(diào)節(jié)。這種切換的方式理論上要比直接切換工頻的方式先進,，但其容易引起泵組的頻繁起停,，從而減少設(shè)備的使用壽命。而在該系統(tǒng)中采用直接停工頻泵的運行方式,，同時由變頻器迅速調(diào)節(jié),，只要參數(shù)設(shè)置合適,，即可實現(xiàn)泵組的無沖擊切換，使水壓過渡平穩(wěn),，有效的防止了水壓的大范圍波動及水壓太低時的短時間缺水的現(xiàn)象控制工程網(wǎng)版權(quán)所有,，提高了供水品質(zhì)。
6,、觸摸屏界面設(shè)計和運行操作
第一步：確認接通觸摸屏電源,，進入觸摸屏歡迎界面，如圖1,。
在歡迎界面中用一個手指輕壓“進入系統(tǒng)”,，進入“參數(shù)設(shè)置主畫面”，如圖 2,。
7,、結(jié)束語
該變頻恒壓供水設(shè)備系統(tǒng)采用PLC和變頻器結(jié)合，系統(tǒng)運行平穩(wěn)可靠,，實現(xiàn)了真正意義上的無人職守的全自動循環(huán)切泵,、變頻運行，保證了各臺水泵運行效率的最優(yōu)和設(shè)備的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)啟動平穩(wěn),，消除了啟動大電流沖擊,，由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了，從而可延長泵的使用壽命,，可以消除啟動和停機時的水錘效應(yīng),。通過觸摸屏上的組態(tài)畫面就可進行供水壓力的設(shè)定，監(jiān)視設(shè)備運行狀況同時可以查詢設(shè)備故障信息,，大大提高恒壓供水系統(tǒng)的自動化水平及對現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)控能力,。
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