基于组态的恒压供水系统毕业论文

基于组态的恒压供水系统毕业论文内容摘要：

0Hz 时，即使实际供水压力仍然低于设定压力，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可能降低到 0Hz。 因为当水泵机组运行，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，同时这个水压也在一定程度上阻止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所有关，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决定， 这个下限频率也就成为变频器频率调节的下限频率。 在实际应用中，应当在确实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，是指系统仅满足频率和压力的判别条件是不够的，如果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须成立并且能够维持一段时间（比如 12分钟），如果在这一段延时的时间内切换条件仍然成立，则进行实际的机组切换操作。 如果切换条件不能够维持延时时间的要求，说明判别条件的满足只是暂时的，如果进行机组切换将可能引起一系列多余的切换操作。 12 主电路接线图 图 2. 2 主电路图 电机有两种工作模式即：在工频电下运行和在变频电下运行。 KM KM KM5 分别为电动机 M1 、 M2 、 M3 变 频运行时接通电源的控制接触器， KM0、 KM2 、 KM4 分别为电动机 M M M3工 频运行时接通电源的控制接触器。 热继电器 (FR)是利用电流的热效应原理工作的保护电 路，它在电路中的用作电动机的过载保护。 熔断器 （ FU） 是电路中的一种简单的短路保护装置。 使用中，由于电流超过允许值产生的热量使串接于主电路中的熔体熔化而切断电路，防止电气设备短路和严重过载。 13 3 相关器件的选型及接线 PLC 的选型 水泵 M 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，控制变频器使电机正转需 1个输出信号控制，报警器的控制需要 1 个输出点，输出点数量一共 9 个。 控制起动和停止需要 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，手动控制电机的工频 /变频运行需 6个输入点，控制系统停止运行需 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。 本系统选用 FXos30MRD 型 PLC。 PLC 的接线 图 3. 1 PLC的接线图 Y0 接 KM0 控制 M1 的 工 频运行， Y1 接 KM1 控制 M1 的 变 频运行； Y2接 KM2控制 M2 的 工 频运行， Y3 接 KM3控制 M2 的 变 频运行； Y4 接 KM4 控制 M3 的 工 频运行， Y5接 KM5 控制 M3的 变 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。 为了防止出现某台电动机既接工频电又接变频电设计了电气互锁。 在同时控制 M1 电动机的两个接触器 KM 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 OL 和 FU输出至 PLC 的 X2 与 X3 输入端作 14 为 PLC 增泵减泵控制信号。 变频器的选型 根据设计的要求，本系统选用 FRA540系列 变频器 ，如下图所示： 图 3. 2 FRA540的管脚说明 15 变频器的接线 管脚 STF接 PLC的 Y7管脚，控制电机的正转。 X2接变频器的 FU接口， X3接变频器的 OL接口。 频率检测的上 /下限信号分别通过 OL和 FU输出至 PLC的 X2与 X3输入端作为 PLC增泵减泵控制信号。 图 3. 3变频器接线图 PID 调节器 仅用 P 动作控制，不能完全消除偏差。 为了消除残留偏差，一般采用增加 I动作的 PI 控制。 用 PI 控制时，能消除由改变目标值和经常的外来扰动等引起的偏差。 但是， I 动作过强时，对快速 变化偏差响应迟缓。 对有积分元件的负载系统可以单独使用 P动作控制。 对于 PD控制，发生偏差时，很快产生比单独 D 动作还要大的操作量，以此来抑制偏差的增加。 偏差小时， P动作的作用减小。 控制对象含有积分元件的负载场合，仅 P 动作控制，有时由于此积分元件的作用，系统发生振荡。 在该场合，为使 P 动作的振荡衰减和系统稳定，可用 PD 控制。 换言之，该种控制方式适用于过程本身没有制动作用的负载。 利用 I 动作消除偏差作用和用 D 动作抑制振荡作用，在结合 P 动作就构成了PID控制，本系统就是采用了这种方式。 采用 PID 控制较其它组合控制效果 要好，基本上能获得无偏差、精度高和系统稳定的控制过程。 这种控制方式用于从产生偏差到出现响应需要一定时间的负载系统 (即实时性要求不高，工业上的过程控制系统一般都是此类系统，本系统也比较适合 PID 调节 )效果比较好 16 图 3. 4 PID 控制框图 通过对被控制对象的传感器等检测控制量 (反馈量 )，将其与目标值 (温度、流量、压力等设定值 )进行比较。 若有偏差，则通过此功能的控制动作使偏差为零。 也就是使反馈量与日标值相一致的一种通用控制方式。 它比较适用于流量控制、压力控制、温度控制等过程量的控制。 在恒压供水 中常见的 PID 控制器的控制形式主要有两种 : ⑴ 硬件型：即通用 PID 控制器，在使用时只需要进行线路的连接和 P、 I、 D参数及日标值的设定。 ⑵ 软件型：使用离散形式的 PID 控制算法在可编程序控制器 (或单片机 )上做PID控制器 此次使用硬件型控制形式。 根据设计的要求，本系统的 PID调节器内置于变频器中。 图 3. 5 PID 控制接线图 17 压力传感器的接线图 压力传感器使用 CYYZ1001 型绝对压力传感器。 改传感器采用硅压阻效应原理实现压力测量的力－电转换。 传感器由敏感芯体和信号调 理电路组成，当压力作用于传感器时，敏感芯体内硅片上的惠斯登电桥的输出电压发生变化，信号调理电路将输出的电压信号作放大处理，同时进行温度补偿、非线性补偿，使传感器的电性能满足技术指标的要求。 该传感器的量程为 0～ ，工作温度为 5℃ ～ 60 ℃ ，供电电源为 28177。 3V（ DC）。 图 3. 6 压力传感器的接线图 原件表 水泵： M M M3 选用 40160(I)A 型 1 2200 5 .8380PIAU   热继电器的选 择：选用最小的热继电器作为电机的过载保护热继电器 FR， FR1 FR2 可选用规格其型号为 TKE02TC，额定电流 5－ 8A， FR3 可选用规格其型号为TKE02UC，额定电流为 6－ 9 A 熔断器的选择：在控制回路中熔断器 FU选用 RT18系列。 接触器的选择：对于接触器 KM选择的是规格 SCE03C,功率 3Kw 按钮 SB 的选择： PLC 各输入点的回路的额定电压直流 24V，各输入点的回路的额定电流均小于 40mA，按钮均只需具有 1 对常开触点，按钮均选用 LAY3— 11型，其主要技术参数为： UN=24VDC， IN=， 含 1 对常开和 1对常闭触点。 18 表 . 1 元件表总图 表 . 2 水泵的参数 表 3. 变频器的参数 元件 符号 型号 个数 可编程控制器 PLC FXos30MRD 1 变频器 FRA540 系列 型 1 接触器 KM SCE03C 7 水泵 M1,M2, M3 40160(I)A 3 闸刀开关 QS HD11100/18 1 熔断器 FU1， FU2 RT18 6A 2 FU3 RT18 8A 1 热继电器 FR1 FR2 TKE02TC 2 FR3 KE02UC 1 按 钮 SB LAY3— 11 10 水泵 符号 型号 流量(m3/h) 扬程 (m) 转速 (r/min) 电机功率 (kw) M1,M2, M3 40160(I)A 11 28 2900 变频器 适用电机容量（ KW) 输出额定容量(KVA) 输出额定电流（ A） 过载能力 电源额定输入交流电压。