课题五变频器恒压供水控制系统设计.doc

课题五 变频器恒压供水控制系统设计一、项目描述 传统的生活及生产供水的方法是通过建造水塔维持水压。但是，建造水塔需要花费财力，水塔还会造成水的二次污染。那么，可不可以不借助水塔来实现恒压供水呢？当然可以，但是要解决水压随用水量的大小变化的问题，通常的办法是:用水量大时，增加水泵数量或提高水泵的转动速度以保持管网中的水压不变，用水量小时又需做出相反的调节。这就是恒压供水的基本思路。交流变频器的诞生和PLC的运用为水泵转速的平滑性连续调节提供了方便。 恒压供水控制系统的基本控制策略 采用电动机调速装置与可编程控制器(PLC)构成控制系统，进行优化控制泵组的调速运行，并自动调整泵组的运行台数，完成供水压力的闭环控制，在管网流量变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。系统的控制目标是泵站总管的出水压力，系统设定的给水压力值与反馈的总管压力实际值进行比较，其差值输入CPU运算处理后，发出控制指令，控制运行变量泵电动机的转速，从而达到给水总管压力稳定在设定的压力值上。恒压供水就是利用变频器的PID或PI功能实现的工业过程的闭环控制。即将压力控制点测的压力信号(420)直接输入到变频器中，由变频器将其与用户设定的压力值进行比较，并通过变频器内置PID运算将结果转换为频率调节信号调整水泵电机的电源频率，从而实现控制水泵转速。 供水系统选用原则水泵扬程应大于实际供水高度，水泵流量总和应大于实际最大供水量。二、项目要求   1.水泵功率：7.5kw.    2.恒定压力：3.5mpa三、 现恒压供水的方案设计 供水系统采用一台三菱（FX2N系列）PLC控制一台三菱(FR-E500)变频器，并通过接触器切换实现一台变频器控制三台水泵的运转，为保证系统的可靠性，本系统采用转换开关来实现工频/变频之间的转换，在变频操作方式下，交流接触器之间采用互锁控制方式，同理，在工频操作方式下，交流接触器之间也采用互锁控制方式。 变频器采用一电位器设定压力（也可采用面板内部设定压力），采用一个压力传感器（反馈为420mA）检测管网中压力，压力传感器将信号送入变频器PID回路，PID回路处理之后，送出一个水量增加或减少信号，控制马达转速。如在一定延时时间内，压力还是不足或过大，则通过变频器作工频/变频切换起动另一台水泵，使实际管网压力与设定压力相一致。另外，随着用水量的减少，变频器自动减少输出频率，达到了节能的目的。四、控制系统硬件选择及组成图：电器件选择： 由于电机功率为7.5KW，供水负载为泵类，选用7.5KW E500系列变频器；PLC选用FX2N48MR；接触器选用CJX2-2510，线圈电压AC220V；热继电器选用JRS1系列,整定电流20A；熔断器选用RT0-200A/500V；开关选用梅兰日兰NSD160K，额定电流160A；电位器选用1K 2W。变频器及外部接线图 图1 变频器及外部接线图PLC外部接线图图2 PLC外部接线图五、PLC控制程序及说明1、PLC控制程序说明 当管道内实际压力低于设定压力时，启动系统，1#泵变频运行，当1#泵变频器频率超出49HZ时，1#泵退出变频器运行，切换到工频；如果实际压力仍然低于设定压力时，启动2#泵变频运行，当2#泵变频器频率超出49HZ时，2#泵退出变频器运行，切换到工频；如果实际压力仍然低于设定压力时，启动3#泵变频运行，当3#泵变频器频率超出49HZ时，3#泵退出变频器运行，切换到工频，三台泵全部工频运行，达到供水量的最大值；如果这时管道内实际压力高于设定压力，3#泵由工频切换到变频器运行，若实际压力仍然高于设定压力，3#泵频率继续降低，当低于30HZ时，3#泵退出运行；若实际压力仍然高于设定压力，2#泵、1#泵依次由工频切换到变频器运行，并在频率低于30HZ时，依次退出运行。2、I/O分配表输入输出符号名称符号名称X0手/自动转换Y01#泵工频接触器X1启动Y11#泵变频接触器X21#泵热保护Y22#泵工频接触器X32#泵热保护Y32#泵变频接触器X43#泵热保护Y43#泵工频接触器X5上限频率Y53#泵变频接触器X6压力上限Y6急停接触器X7频率下限Y10M1故障X10压力下限Y11M2故障X111#泵工频Y12M3故障X122#泵工频Y14启动继电器X133#泵工频Y15相序保护报警X141#泵变频X152#泵变频X163#泵变频X17急停开关X20相序保护X21液位下限X22停止按钮3、PLC程序 六、变频器主要设定参数参数号参数名称 设定值设定功能Pr.1上限频率60上限频率设定值Pr.2下限频率0下限频率设定值Pr.7加速时间2S加速时间设定值Pr.8减速时间2S减速时间设定值Pr.385V（10V）输入时频率50HZPr.42输出频率检测49频率超49HZ时有输出信号Pr.50第二输出频率检测30Pr.73输入电压00-5VPr.79操作模式2外部操作模式Pr.128PID动作选择20PID为反作用Pr.129PID比例常数30%Pr.130PID积分时间1SPr.131上限70%压力上限Pr.132下限50%压力下限Pr.133设定值60%压力设定值Pr.190RUN端子功能选择14PID下限Pr.191FU端子功能选择15PID上限Pr.192IPF端子功能选择 5 第二输出Pr.194FU端子功能选择 4 第一输出