PLC及运动控制系统课程设计-变频恒压供水系统的设计与调试.doc

PLC及运动控制系统变频恒压供水系统的设计与调试一、设计要求1.背景楼宇供水的说明当前的楼宇高度越来越高，而市政管网的水压很低，因此需要二次供水。二次供水就是每个建筑物自己来解决自己的用水问题。主要方式有两种：一、上下水池。在建筑物的下面建造一个水池存储市政来水，在建筑物的楼顶再建一个水池，利用水泵将水由下水池的水泵到楼顶，再通过管路送下到用户。二、恒压供水。同样在建筑物下面建一个水池，然后利用水泵直接给用户送水，取消了天面水池。由于方式一存在着水的污染问题，目前已经不再采用。目前的楼宇供水基本为方式二。恒压供水原理恒压供水原理：在供水总管上安装压力边送器，当用户用水量大的时候，压力降低提高或增加水泵的频率或台数，保证供水压力恒定，即可满足用户用水。为了避免压力波动，需要对水泵进行变频调速，从而实现根据用户的用水量多少自动调节水泵的出水量。水泵的设置一般为：主泵和辅泵。具体的泵的选型根据实际用水量来定。辅泵的功率较小，一般不变频。具体的工作原理为：当管网压力降低时，辅泵先启动工作，当能满足压力设定要求时，连续运行，当管网压力升高到设定停泵压力时，停止工作。当辅泵工作，压力还在继续下降时，主泵变频启动，辅泵停止工作。主泵根据设定的恒压值自动调频，保证压力恒定。如果压力升高并且变频器频率已经下降到下限频率，则主泵停止工作。如果压力降低并且变频器频率已经上升到上限限频率，则主泵由变频状态切换到工频，另外一台主泵变频启动。当两台主泵工作时，如果压力升高并且变频器频率已经下降到下限频率，则工频工作的主泵停止。依次起停循环。2.设计任务l 采用3或2台主泵和一台稳压泵。l 稳压泵不用变频。l 控制系统具备手自动功能，手动时可以单独工频起停每台泵。自动时，根据压力自动控制。其中1台为变频运行，3台为工频运行均采用软起停方式，并能做到现起先停，后起后停，循环交替切换。l 各台泵具有短路、过载等基本保护。l 可根据当前的压力自动起停水泵和自动变频调速，保证压力稳定。l 先起先停功能，即先起动的水泵在停泵时先停。l 自动轮换功能。当单台泵工作时可以根据设定的时间自动切换到下一台泵工作。l 用户可以根据需要设定供水压力。二、方案2.说明压力变送器的说明：Ø 压力的常用单位有MPa、bar、公斤等。它们之间的关系为： 1 MPa10 bar10公斤100米水柱Ø 选择变送器的原则：被测量的范围在所选变送器的量程的1/3-2/3处。Ø 一般变送器的工作电压为对此 DC15VDC30V,所以一般选择变送器的电源为DC24V.Ø 变送器的输出信号一般为020mA , 420mA , 05V, 010V等,工作方式有两线制，三线制和四线制。Ø 本次实验为了便于调试，建议使用 05V信号输入。（采用远传压力表）。选择采用0-5V，0-1.6mPa压力变送器PLC控制回路系统中PLC控制器采用三菱公司的FX-2N-24MR可编程控制器，负责设定压力的检测和反馈压力的检测、频率给定信号的计算、三台水泵工作状态的控制的工作。变频器的控制l 模拟量输入输出模块FX0N-3A读入用户的管道压力设定值FX0N-3A具有2通道的A/D 8位数字输出，在这CH1用于压力的设定、CH2用于压力反馈，还具有1通道的D/A 8位数字输入，用于控制变频器频率给定。l 变频器采用三菱公司的FR-E500变频器，负责在水泵变频工作时对水泵输出三相变频电流，实现水泵输出的可调。三、电路设计1.控制回路给出部分电路由PLC和电器元件组成。PLC按照管道压力测量值和设定值之间的偏差对水泵的工作状态进行控制，决定那台水泵工作、是否变频。同时，可利用按钮切换到手动模式，停止PLC的控制作用。当选择手动时，可以单独工频起停每台泵。关掉手动，可实现由PLC控制实现的自动，控制回路有过热过载保护。2.主回路给出部分电路由变频器、水泵、接触器和电路保护器件组成，实现水泵的启动、停止及变频工作。工作方式为：当管网压力降低时，辅泵先启动工作，当能满足压力设定要求时，连续运行，当管网压力升高到设定停泵压力时，停止工作；当辅泵工作，压力还在继续下降时，主泵变频启动，辅泵停止工作；主泵根据设定的恒压值自动调频，保证压力恒定；如果压力升高并且变频器频率已经下降到下限频率，则主泵停止工作；如果压力降低并且变频器频率已经上升到上限频率，则主泵由变频状态切换到工频，另外一台主泵变频启动；当两台主泵工作时，如果压力升高并且变频器频率已经下降到下限频率，则工频工作的主泵停止；依次起停循环。四、程序设计1.源程序五、心得体会通过这次的课程设计，基本掌握了可编程控制器系统设计的一般方法。对可编程控制器的理解进一步加深，掌握了基本的电气原理图的设计，PLC程序的编制以及FX0N-3A模块的使用和变频器的使用。对PLC的基本用法都在课程的基础上有进一步的提高，在程序编制过程中对三菱PLC的指令有更全面的深入。并且在该门课的基础上，综合应用计算机控制技术、检测技术、电气控制的原理，对以后实验设计打下基础。本次试验让我更加熟练GX Developer、PCschematic 、AutoCAD等软件的使用。六、参考文献Ø 电气控制与可编程序控制器的原理及应用 陈立定等 机械工业出版社Ø 计算机控制技术 温钢云 黄道平 华南理工大学出版社Ø 三菱FX/Q系列PLC应用技术 龚仲华 史建成 人民邮电出版社15