基于plc变频器恒压供水系统

基于plc变频器恒压供水系统内容摘要：

电（电压、频率可调）的主电路提供控制信号的回路，称为控制电路。 如图 所示，控制电路由以下电路组成，频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压 /电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”，将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”，以及逆变器和电动机的“保护电路”。 在图 点划线 内，仅以控制电路 A部分构成控制电路时，无速度检测电路，为开环控制。 在控制电路 B 部分增加了速度检测电路，即增加了速度指令，可以对异步电动机的速度进行控制更精确的闭环控制。 ①控制电路主要包括： 运算电路 将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定逆变器的输出电压、功率。 电压 /电流检测电路 与主电路电位隔离，检测电压、电流等。 驱动电路 为驱动主电路 器件的电路。 它使主电路器件导通、关断。 速度检测电路 以装在异步电动机轴上的速度检测器（ TG、 PLG 等）的信号为速度信号 送入 运算回路，根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。 保护电路 检测主电路的电压、电流等，当发生过载或过压等异常时，为了防止逆变器和异步电动机损坏，使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。 保护回路主要包括： 逆变器保护 瞬时过电压保护。 由于逆变器负载侧短路等，流过逆变器器件的电流达到异常值（超过容许值）时，瞬时停止逆变器运转，切断电流。 交流器的输出电流达到异常值，也同样停止逆变器运转。 过载保护。 逆变器输出电流超过额定值，且持续流通达规定的时间以上，为了防止逆变器器件、线路等损坏要停止运转。 恰当的保护需要反时 限特性，采用热继电器或者电子热保护（使用电子电路）。 过负载是由于负载的 GD2（惯性）过大或因负载过大使电动机堵转而产生的。 再生过电压保护。 采用逆变器使电动机快速减速时，由于再生功率直流电路电压将升高，有时超过容许值。 可以采取停止逆变器运转或停止快速减速的办法，防止过电压。 瞬时停电保护。 对于数毫秒以内的瞬时停电，控制电路工作正常。 但瞬时停电时间在 10ms 以上时，通常会使控制电路误动作，主电路也不能供电，所以检出后使逆变器停止运转。 接地过电流保护。 逆变器负载侧接地时，为了保护逆变器，有时要有接地过电流保护 功能。 但为了确保人身安全，需要转设漏电断路器。 冷却风机异常。 有冷却风机的装置，但风机异常时装置内温度将上升，因此采用风机热继电器或器件散热片温度传感器，检出异常后停止逆变器。 异步电动机的保护 过载保护。 过载检出装置与逆变器保护共用，但考虑低速运转的过热时，在异步电动机内埋入温度传感器，或者利用转在逆变器内的电子热保护来检出过热。 动作频繁时可以考虑减轻电动机负载、增加电动机及逆变器容量等。 超频（超速）保护。 逆变器的输出频率或者异步电动机的速度超过规定值时，停止逆变器运转。 其他保护 防止失速过电流。 急加 速时，如果异步电动机跟踪迟缓，则过电流保护电路动作，运转就不能继续进行（失速）。 所以，在负载电流减小之前要进行控制，抑制频率上升或使频率下降。 对于恒速运转中的过电流，也进行同样的控制。 防止失速再生过电压。 减速时产生的再生能量使主电路直流电压上升，为了防止再生过电压保护电路动作，在直流电压下降之前要进行控制，抑制频率下降，防止失速再生过电压。 变频器的特点 变频器具有过压、欠压、过流、过载、短路、失速等自动保护功能。 能实现电机软起动，减小电气和机械冲击噪音，延长设备使用寿命。 变频恒压供水系统主要有以 下几个特点 : ⑴、节能： 变频调速恒压供水设备使整个供水系统始终保持最优工作状态节电率可达 35%— 60% ，这一特点已被广大用户所认识并带来效益 ⑵、占地面积小，投人少，效率高： 设备结构紧凑占地面积少维护方便维护费用低投资省安装快如仅供几栋居民楼生活用水的小型供水设备在楼梯间楼梯下几平方米的地方即可安装 ⑶、配置灵活，功能齐全，自动化程度高。 ⑷、由于变频恒压调速直接从水源供水，减少了原有供水方式的二次污染，大大降低水质污染的可能性：众所周知南方气候炎热潮湿细菌和微生物极易繁殖和滋生尤其是高位水箱很容易生红虫必须定期清洗改用变频调速恒压供水设备后只需一个低位水箱原来也有将水质污染降到最低限度。 ⑸、通过通信控制，可以实现无人值守，节省了人力物力 变频器的选型 根据设计的要求，本系统选用 FRA540系列变频器 图 FRA540的管脚说明 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 图 ㈢、 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 图 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 : 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。 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 PID 控制接线图 ㈣、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 压力传感器的接线图 ㈤ 、原件表 水泵： M M2 选用 40160(I)A 型， M3 选用 40160(I)型，参数见表 所示。 1 2200 5 .8380PIAU   2 3000 7 .9380PIAU   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 TK。