工控网首页
>

应用设计

>

基于S7-200的变频调速恒压供水系统

基于S7-200的变频调速恒压供水系统

2004/12/19 14:22:00
一 概述 中南林学院株洲校区长期采用定量泵定压供水,这样既浪费水电资源,又不能满足我校师生对生活,教学用水质量要求的不断提高,目前变频恒压供水系统已大量的被应用于生产,生活。本文应用变频与自动控制技术改造现有设备(如水泵,蓄水池,管网),对原有供水系统进行变频改造。系统采用变频调速方式自动调节水泵电机转速和加、减泵。改变以往定量泵定压供水的方式,自动完成泵组软启动及无冲击切换,使水压平稳过渡。系统故障时仍可运行,保证不间断供水,短暂停水时自动调节供水量,系统断电恢复后可自启动。采用硬件/软件备用及钟控功能,使各泵进行轮休,延长了设备的机械使用寿命。 本文介绍的变频控制恒压供水系统, 根据尽量保留原有设备的原则设计的,该系统很好的解决了旧设备需要频繁检修的问题,既体现了变频控制恒压供水的技术优势,同时有效的节省了资金。 二 系统介绍 变频恒压供水系统原构成如图1所示,它主要是由PLC、变频器、压力传感器、液位传感器、配电装置以及水泵等组成。用户通过控制柜面板上的指示灯和按钮、转换开关来了解和控制系统的运行。 该系统有手动和自动两种功能和停水模式 ⑴. 手动运行   按下按钮启动或停止水泵,可根据需要分别控制1#-4#泵的启停。该方式主要供检修及变频器故障时用。 ⑵. 自动运行   合上自动开关后,1#泵电机通电,变频器输出频率从0Hz上升,同时PID调节程序将接收到自压力传感器的标准信号,经运算与给定压力参数进行比较,将调节参数送给变频器,如压力不够,则频率上升到50Hz,1#泵由变频切换为工频,对2#泵进行变频,变频器逐渐上升频率至给定值,加泵依次类推;如用水量减小,从先启的泵开始减,同时根据PID调节器给的调节参数使系统平稳运行。若有电源瞬时停电的情况,则系统停机;待电源恢复正常后,系统自动恢复运行,然后按自动运行方式启动1#泵变频,直至在给定水压值上稳定运行。变频自动功能是该系统最基本的功能,系统自动完成对多台泵软起动、停止、循环变频的全部操作过程。
11
(3)停水模式 为解决短暂停水时的供水问题,利用现有水池,进行分时段的供水,并采取低压小流量供水的方式保证我校师生的基本用水。 (4)其他,利用液位传感器时时测定水池内的蓄水量,控制进水阀的启闭,以保持水量恒定。在系统检修,水池清洗时可自由切换到手动控制方式。 三 控制原理; 通过安装在出水管网上的压力传感器,把出口压力信号变成4-20mA的标准信号送入PLC的端口进行PID调节,经运算与给定压力参数进行比较,得出一调节参数,送给变频器,由变频器控制水泵的转速,调节系统供水量,使供水系统管网中的压力保持在给定压力上;当用水量超过一台泵的供水量时,通过PLC控制切换器进行加减泵。根据用水量的大小由PLC控制工作泵数量的增减及变频器对水泵的调速,实现恒压供水。当供水负载变化时,输入电机的电压和频率也随之变化,这样就构成了以设定压力为基准的闭环控制系统。。此外,系统还设有多种保护功能,尤其是硬件/软件备用水泵功能,充分保证了水泵的及时维修和系统的正常供水。.原理框图如下 四 PLC控制系统   该系统采用的是西门子可编程序控制器S7-200系列,I/O点数为24点,PLC编程采用STEP7-Micro/WIN它是SIMATIC PLC的视窗软件支持工具,提供完整的编程环境,可进行离线编程和在线连接和调试,并能实现梯形图与语句表的相互转换。为了提高整个系统的性价比,系统采用开关量的输入/输出来控制电机的启停、定时切换、软起动、循环变频及故障的报警等,而电机转速、水压量等模拟量则由PLC D的PID调节和变频器来控制。 其硬件配置如下 (1)PS307电源模块,输入120/230VAC输出24VDC电源 (2)CPU226,32KB工作存储器集成64KBRAM MPI接口可与OP7/DP操作面板进行通讯 (3)SM221模拟量输入模块8通道隔离输入 (4)SM222模拟量输出模块 (5)CP通讯处理模块可实现PPI通讯 (6)RS485接口用以PLC与计算机连接   五 传感器选用 采用湖南飞腾机电新技术实业有限公司的FT-1压力传感器,FT-1E液位传感器,均输出4-20mA的电流信号经光偶输出给PLC 取得压力和流量信息。 六 变频器选用 变频器采用时代集团的TVF7-750-P-T3系列水泵专用变频器,该产品具有矢量控制,过流, 过压, 欠压, 变频器过热, 变频器热保护, 电机热保护 电机过热, 失速, 瞬间IGBT关断(BX)保护, 保险丝断, 外部故障, 脉冲编码器故障, 电子热保护 电机堵转 (V/F), 电机过载(V/F), 变频器过载保护等功能。 。 七 注意事项 (1)安全问题,在软件方面设置多个保护环节,时时检测系统状态,安全报警等。硬件方面设置安全链机械保护,经多个闭合触点组成,包括紧急停车,压力超上下限开关,水位超上下限开关,电机过热保护继电器,空载保护等。安全链多个触点均为常闭触点,其中任一触点断开,安全链即失效,系统处于停机状态。须排除故障,系统才能进行正常工作。 (2)为了饮水卫生,蓄水池必须定期清洗消毒 八 结束语 在供水系统中采用变频调速运行方式,系统可根据实际设定水压自动调节水泵电机的转速和加减泵,使供水系统管网中的压力保持在给定值,以求最大限度的节能、节水、节地、节资,并使系统处于可靠运行的状态,实现恒压供水;减泵时采用“先启先停”的切换方式,相对于“先启后停”方式,更能确保各泵使用平均以延长设备的使用寿命;同时针对所用三台泵均已使用多年、需要定期进行检修的实际情况,增加了硬件/软件备用功能,有效延长了设备的使用寿命;压力闭环控制,系统用水量任何变化均能使供水管网的服务压力保持给定,大大提高了供水品质;变频器故障后仍能保障不间断供水,同时实现故障消除后自启动,具有一定的先进性。如果我校采用该系统代替原先的供水方式将在节电,节水,节资方面取得效果明显。 九 参考文献 1 陈立定编电器控制与可编程控制器 华南理工大学出版社2001 2西门子公司 S7-200可编程控制器手册 2000 3张燕宾主编 变频调速应用实践 机械工业出版社2000
投诉建议

提交

查看更多评论
其他资讯

查看更多

龙门刨床的自动化改造

基于单片机的公交车自动报站器

Mcs51单片机计数功能的应用研究