一拖二恒压供水控制系统中的PLC与变频器.docx

一拖二恒压供水控制系统中的PLC与变频器1??引言????变频调速技术是近十几年来迅速发展起来的比以往任何调速方法更加优越的新技术，因其具有节能效果明显、调速曲线平滑、调速过程简单、安全可靠、保护功能齐全、起动性能优越、自动化程度高等特点而受到越来越多的企业的青睐，被应用到工业生产控制过程中的任何场合，显著的节能效果给众多的企业带来了巨大的经济效益。特别是近几年来随着IGBT功率元件和DSP微处理系统在变频器中的应用，变频器本身已非常成熟，使得变频调速技术的优越性更加突出，传动效率越来越高，使用越来越方便，可靠性也得到了进一步的提高。????现代工业生产是复杂多样的，它们对控制的要求也各不相同。可编程控制器(PLC)由于具有以下特点而深受工厂工程技术人员的欢迎。(1) 可靠性高，抗干扰能力强????其平均无故障时间大大超过IEC规定的10万小时，同时，有些PLC还采用了冗余设计和差异设计，进一步提高了其可靠性。(2) 适应性强，应用灵活????多数采用模块式的硬件结构，组合和扩展方便。(3) 编程方便，易于使用????梯形图语言和顺控流程图语言(Sequential Function Chart)使编程简单方便。(4) 控制系统设计、安装、调试方便????设计人员只要有PLC就可进行控制系统设计，并可在实验室进行模拟调试。(5) 维修方便，工作量小????PLC有完善的自诊断、历史资料存储及监视功能，工作人员可以方便的查出故障原因，迅速处理。(6) 功能完善????除基本的逻辑控制、定时、计数、算术运算等功能外，配合特殊功能块，还可以实现点位控制、PID运算、过程控制、数字控制等功能，既方便工厂管理又可与上位机通信，通过远程模块还可以控制远方设备。????由于具有以上特点，使得PLC的应用范围极为广泛，可以说只要有工厂、有控制要求，就会有PLC的应用。?2??系统构成及控制方案2.1 系统构成????一拖二(一台变频器控制两台电机)变频恒压供水控制系统由变频器、信号采集及处理系统和控制系统3部分组成。(1) 变频器????此系统对变频器的要求不高，现有国内外各品牌变频器基本都能满足技术要求，在此我们以西门子MM430变频器为例。此变频器经过几番更新换代，质量更加可靠、性能更加稳定，与国外其他品牌相比性能价格比较高。只是此变频器多功能数字输入端子没有对两路模拟输入信号的切换功能，只能通过外部继电器切换。(2) 信号采集及处理系统????该系统主要由传感器及PID调节器等组成，对就地采集的信号进行处理和转换，为控制系统提供一个准确可利用的信号。(3) 控制系统????该控制系统由按钮、继电器、PLC等电子电气元件组成。该系统作为变频调速控制主体，可控制水泵的起停、加减速运转以及泵间的相互切换等。主要电气元件均采用西门子产品。SIMATIC S7-200可编程序控制器是模块化中小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用;大范围的各种功能模块可以非常好的满足和适应自动控制任务，各种单独的模块之间组合以用于扩展;简单实用的分散式结构和多界面网络能力，使得应用十分灵活;方便用户和简易的无风扇设计;当控制任务增加时，可以自由扩展;大范围的集成功能使得它的功能非常强劲。多种的性能递增的CPU和丰富的且带有许多方便功能的I/O扩展模块，使用户可以完全根据实际应用选择合适的模块。当任务规模扩大，可随时使用附加模块对PLC进行扩展。考虑其性能和点数，系统选用西门子S7-224继电器输入输出型。?2.2 控制系统方案????为了实现恒压力供水的目的，系统采用闭环控制，同时考虑系统的安全性，附加开环控制，作为备用。开环、闭环之间可以方便的进行转换。压力传感器进行实时检测，并将检测到的管道水压信号经过转换后传送给PID调节器，PID调节器将此信号与给定值进行比较后，经过一系列的运算将输出一个标准的控制信号给本系统的执行器－变频器，变频器根据调节器输出信号的变化来改变其输出频率，进而改变水泵电机的转速，以此来控制出水量的大小。由于变频器的输出频率在0~50Hz范围内连续可调，当用水量较小时，水泵维持低速运行，当用水量增大致使压力降低时，变频器输出频率会一直上升到50Hz时,因此当压力发生变化时，系统会自动调节出口水量，使压力始终在设定值附近波动並最终达到设定值，从而实现了恒压力供水的目的。(1) 系统功能????可以根据需要，设定压力值，系统自动进行循环启动，实现恒压供水，系统的响应速度快，稳定性好;????系统设有手动、自动控制模式:在手动方式下，由工人根据压力表显示的情况，进行手动启动，并且可以设定由工频启动还是变频启动;在自动方式下，完全根据压力设定值进行循环启停泵操作;????可以在线切换手动、自动控制模式:当系统在自动方式下完全启动以后，可以不停机