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 變頻恒壓供水成為供水行業的一個主流,是保證供水管網在恒壓狀態的重要手段。現代變頻器完善的網絡通信功能,為電機的同步運行,遠距離集中控制和在線監控等提供了必要的支持。通過與PLC連接的觸摸屏,可以使控制更加形象、直觀,操作更加簡單、方便。

  組合應用PLC、觸摸屏及變頻器,采用通信方式對變頻器進行控制來實現變頻恒壓供水。

2、系統結構

  變頻恒壓供水系統主要由PLC、變頻器、觸摸屏、壓力變送器、動力及控制線路以及泵組組成。用戶可以通過觸摸屏了解和控制系統的運行,也可以通過控制柜面板上的指示燈和按鈕、轉換開關來了解和控制系統的運行。通過安裝在出水管網上的壓力變送器,把出口壓力信號變成4~20 mA或0~10 V標準信號送入PLC內置的PID調節器,經PID運算與給定壓力參數進行比較,輸出運行頻率到變頻器。控制系統由變頻器控制水泵的轉速以調節供水量,根據用水量的不同,PLC頻率輸出給定變頻器的運行頻率,從而調節水泵的轉速,達到恒壓供水。PLC設定的內部程序驅動I/O端口開關量的輸出來實現切換交流接觸器組,以此協調投入工作的水泵電機臺數,并完成電機的啟停、變頻與工頻的切換。通過調整投入工作的電機臺數和控制電機組中一臺電機的變頻轉速,使系統管網的工作壓力始終穩定,進而達到恒壓供水的目的。

3、工作原理

  該系統有手動和自動兩種運行方式。手動方式時,通過觸摸屏或控制柜上的啟動和停止按鈕控制水泵運行,可根據需要分別控制1#~3#泵的啟停,該方式主要供設備調試、自動有故障和檢修時使用。自動運行時,首先由1#水泵變頻運行,變頻器輸出頻率從0 HZ上升,同時PID調節器把接收的信號與給定壓力比較運算后送給變頻器控制。如壓力不夠,則頻率上升到50 HZ,由PLC設定的程序驅動I/O端口開關量的輸出來實現切換交流接觸器組,使得1#泵變頻迅速切換為工頻,2#泵變頻啟動,若壓力仍達不到設定壓力,則2#泵由變頻切換成工頻,3#泵變頻啟動;如用水量減少,PLC控制從先起的泵開始切除,同時根據PID調節參數使系統平穩運行,始終保持管網壓力。

  若有電源瞬時停電的情況,則系統停機,待電源恢復正常后,人工啟動,系統自動恢復到初始狀態開始運行。變頻自動功能是該系統最基本的功能,系統自動完成對多臺泵的啟動、停止、循環變頻的全部操作過程。

4、設備參數的設置

  在進行通信之前必須對PLC、觸摸屏和變頻器的通訊參數進行正確設置。本系統定義為Modbus協議,波特率為9600,數據位為8,無校驗,停止位為1。變頻器除設置通信參數外,還需啟用“自由停車”以保護電機。

5、PLC控制系統

  該系統采用三菱FX-200的PLC,繼電器輸出,PLC編程采用三菱PLC的專用編程軟件,軟件提供完整的編程環境,可進行離線編程、在線連接和調試。為了提高整個系統的性價比,該系統采用可編程控制器的開關量輸入輸出來控制電機的起停、自動投入、定期切換,供水泵的變頻及故障的報警等,而且通過PLC內置的PID給定電機的轉速、設定壓力、頻率、電流、電壓等模擬信號量。

  以往的變頻恒壓供水系統在水壓高時,通常采用停變頻泵,再將變頻器以工頻運行方式切換到正在以工頻運行的泵上進行調節。這種切換的方式理論上要比直接切換工頻的方式先進,但其容易引起泵組的頻繁起停,從而減少設備的使用壽命。而在該系統中采用直接停工頻泵的運行方式,同時由變頻器迅速調節,只要參數設置合適,即可實現泵組的無沖擊切換,使水壓過渡平穩,有效的防止了水壓的大范圍波動及水壓太低時的短時間缺水的現象,提高了供水品質。

6、觸摸屏界面設計和運行操作

  第一步:確認接通觸摸屏電源,進入觸摸屏歡迎界面,如圖1。

觸摸屏和PLC與變頻器的組合應用 - 海之子 - 海之子BLOG

  第二步:在歡迎界面中用一個手指輕壓“進入系統”,進入“系統主畫面”,如圖2。

觸摸屏和PLC與變頻器的組合應用 - 海之子 - 海之子BLOG

  第三步:要進行參數設定。手指輕壓“參數設定”,進入參數設定畫面,如圖3。

觸摸屏和PLC與變頻器的組合應用 - 海之子 - 海之子BLOG

  點擊時間后的數字可以彈出軟鍵盤,在軟鍵盤中設定切泵時間,單位為小時,設定后輕壓“Enter”確認。按上面的方法依次設定加泵時間和減泵時間,單位為秒;用同樣的方法對P、I值進行設定。

  第四步:輕壓可以返回系統主畫面,在主畫面中輕壓“狀態畫面”可以進入系統狀態畫面,如圖4。

觸摸屏和PLC與變頻器的組合應用 - 海之子 - 海之子BLOG

  輕壓“系統壓力設定”后面的方框,在軟鍵盤上設定管網壓力,單位為MPa,即1MPa=10個壓。

  第五步:輕壓“啟動”,啟動PLC設定的程序,開始控制切泵,實現恒壓供水。狀態監視頁面將會顯示當前工作狀態。

  在系統出現故障時,手指輕壓“停止”后,水泵停止工作,然后進行維護。

7、結束語

  該系統采用PLC和變頻器結合,系統運行平穩可靠,實現了真正意義上的無人職守的全自動循環切泵、變頻運行,保證了各臺水泵運行效率的最優和設備的穩定運轉啟動平穩,消除了啟動大電流沖擊,由于泵的平均轉速降低了,從而可延長泵的使用壽命,可以消除啟動和停機時的水錘效應。通過觸摸屏上的組態畫面就可進行供水壓力的設定,監視設備運行狀況同時可以查詢設備故障信息,大大提高恒壓供水系統的自動化水平及對現場設備的監控能力。

  • 產品名稱: 觸摸屏和PLC與變頻器的組合在恒壓供水系統作用
  • 上架時間: 2019-06-19

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