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1、2006年6月韶關學院學報#自然科學Jun.2006第27卷第6期JournalofShaoguanUniversity#NaturalScienceVol.27No.6全自動變頻調速恒壓供水及其遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設計龍迎春,余波年(韶關學院信息工程學院,廣東韶關512005)摘要:闡述了基于PLC和變頻器控制的恒壓供水系統(tǒng)的組成、功能及各功能模塊的設計方法.開發(fā)的計算機監(jiān)控軟件,通過PLC的通信功能,實現(xiàn)了供水系統(tǒng)的遠程監(jiān)控,提高了供水系統(tǒng)的自動化程度與管理水平.關鍵詞:供水;PLC;變頻器;通信;遠程監(jiān)控中圖分類號:TP29;TU9
2、91.35文獻標識碼:A文章編號:1007-5348(2006)06-0058-04傳統(tǒng)的小區(qū)供水方式如恒速泵加壓供水、水塔高位水箱供水等普遍存在效率低、能耗大、自動化程度低、可靠性差、系統(tǒng)維護工作量大等缺點.筆者根據(jù)某學校用水需求,設計了一套全自動變頻恒壓供水系統(tǒng),能有效地解決上述問題,并利用PLC的通信功能,結合開發(fā)的上位機監(jiān)控軟件,可較好地實現(xiàn)供水狀況的遠程監(jiān)控.1恒壓供水系統(tǒng)硬件設計某學校用水呈現(xiàn)連續(xù)低流量變化型的特點,設計采取多臺水泵并聯(lián)供水方式.該方式由多臺水泵機組和單臺變頻器構成,根據(jù)用水量大小調節(jié)運行水泵臺數(shù),并在全
3、流量范圍內利用變頻泵的連續(xù)調節(jié)和工頻泵的分級調節(jié)相結合來維持水壓.具有節(jié)能、可靠、維護方便等特點.系統(tǒng)還配備一臺小流量輔助泵來維持供水低谷或夜間小流量時正常的泄漏和水壓.水泵循環(huán)工作方式的可靠切換通過三菱FX2N-32MRPLC來控制,供水系統(tǒng)的恒壓控制通過壓力變送器、PID調節(jié)器和變頻器組成的閉環(huán)調節(jié)系統(tǒng)實現(xiàn).結合水位檢測、電機故障檢測等信號,確定的供水系統(tǒng)總體結構如圖1所示.為確保系統(tǒng)的可靠運行,控制電路設計有完善的保護措施.首先,對各主泵電機的工頻P變頻運行接觸器實行互鎖,嚴禁變頻器的輸出端接到工頻電源上;其次,變頻器是按單臺
4、電機容量配置,為此對各電機的變頻運行方式也實行互鎖;再次,在PLC輸出端子和交流接觸器線圈之間通過中間繼電器實現(xiàn)強、弱電之間的隔離,在主電路中設置熱繼電器和空氣開關等用于電機保護.2PLC控制程序的設計2.1全自動變頻恒壓供水狀態(tài)及其轉換分析供水狀態(tài)是指系統(tǒng)運行時的水泵臺數(shù)及運行狀況(工頻或變頻).按/先起先停0原則進行供水狀態(tài)的切換,保證在一圖1供水系統(tǒng)總體結構圖定的時間周期內,各水泵均衡運行.收稿日期:2006-02-21作者簡介:龍迎春(1970-),男,湖南邵陽人,韶關學院信息工程學院講師,碩士.主要從事電氣工程與計算機控制
5、方面的研究.第6期龍迎春,等:全自動變頻調速恒壓供水及其遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設計#59#2若有N臺水泵參與變頻調速,則滿足/先起先停0原則的最大有效狀態(tài)數(shù)為N+1.本系統(tǒng)采用了三臺主水泵和一臺輔助穩(wěn)壓泵供水,其中只有主泵參與變頻運行,共有10種有效的穩(wěn)定供水狀態(tài),其狀態(tài)符號和轉[1]換關系見圖2.狀態(tài)轉換依據(jù)變頻器輸出頻率及水壓大小.設變頻器輸出頻率達到上、下限頻率時的信號分別為X1和X2,水壓達到設定壓力上、下限值時的超壓、欠壓信號分別為X4和X3.對應的各種狀態(tài)轉換條件如下:(1)從輔助泵狀態(tài)切換到主泵運行條件:滿足X3;(2)從主泵
6、運行切換到輔助泵狀態(tài)條件:同時滿足X2、X4;(3)增加主泵條件:同時滿足X1、X3;(4)減少主泵條件:同時滿足X2、X4;(5)為避免狀態(tài)之間的頻繁切換,在滿足上述條件的基礎上再適當增加一個延時條件.2.2供水系統(tǒng)控制程序設計供水系統(tǒng)具有全自動變頻恒壓運行、自動工頻運行、遠程手動控制和現(xiàn)場手動控制等主要功能.全自動變頻恒壓運行是系統(tǒng)的正常工作方式;變頻器故障時系統(tǒng)轉入自動工頻運行,是一種恒速圖2供水狀態(tài)轉換圖泵供水方式,作為系統(tǒng)故障時的一種應急供水方案;現(xiàn)場手動控制主要用于檢修、調試及PLC故障時的運行;遠程手動控制是通過計算機
7、和PLC的通信實現(xiàn)對水泵運行的遠程控制.實現(xiàn)上述功能的PLC控制程序主流程如圖3所示.圖3PLC控制程序流程2.2.1系統(tǒng)初始化模塊:通過M8002產(chǎn)生的初始化脈沖,完成和通信有關的數(shù)據(jù)寄存器D8120、D8121、D8129的參數(shù)設置,并將輔助繼電器M0置1,保證輔助泵運行狀態(tài)S0首次轉入主泵運行狀態(tài)S20.2.2.2輔助泵P主泵運行轉換模塊:主泵轉輔助泵運行,即由狀態(tài)S20(或S21、S22)轉S0的過程.在滿足轉換條件時,關閉變頻器運行,啟動輔助泵.輔助泵轉主泵運行,即由狀態(tài)S0轉S20(或S21、S22)的過程.在滿足#60
8、#韶關學院學報#自然科學2006年轉換條件時,關閉輔助泵,變頻啟動一臺主泵運行,其轉換也滿足有效狀態(tài)循環(huán)法的原則.即上一次由狀態(tài)S0轉移到S20時,則下次再由輔助泵供水狀態(tài)S0轉移到主泵供水狀態(tài)時,應轉移到狀態(tài)S21,依次循環(huán),實現(xiàn)各
