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触摸屏和PLC与变频器的组合应用
发布时间:2020-01-03   点击次数:190次

1、引 言

在工业现场控制领域,可编程控制器(PLC)一直起着重要的作用。随着国家在供水行业的投资力度加大,水厂运行自动化水平不断提高,PLC在供水行业应用逐步增多。触摸屏与PLC配套使用,使得PLC的应用更加灵活,同时可以设置参数、显示数据、以动画等形势描绘自动化过程,使得PLC的应用可视化。

变频恒压供水成为供水行业的一个主流,是保证供水管网在恒压状态的重要手段。现代变频器完善的网络通信功能,为电机的同步运行,远距离集中控制和在线监控等提供了必要的支持。通过与PLC连接的触摸屏,可以使控制更加形象、直观,操作更加简单、方便。

组合应用PLC、触摸屏及变频器,采用通信方式对变频器进行控制来实现变频恒压供水。

2、系统结构

变频恒压供水系统主要由PLC、变频器、触摸屏、压力变送器、动力及控制线路以及泵组组成。用户可以通过触摸屏了解和控制系统的运行,也可以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。通过安装在出水管网上的压力变送器,把出口压力信号变成4~20 mA或0~10 V标准信号送入PLC内置的PID调节器,经PID运算与给定压力参数进行比较,输出运行频率到变频器。控制系统由变频器控制水泵的转速以调节供水量,根据用水量的不同,PLC频率输出给定变频器的运行频率,从而调节水泵的转速,达到恒压供水。PLC设定的内部程序驱动I/O端口开关量的输出来实现切换交流接触器组,以此协调投入工作的水泵电机台数,并完成电机的启停、变频与工频的切换。通过调整投入工作的电机台数和控制电机组中一台电机的变频转速,使系统管网的工作压力始终稳定,进而达到恒压供水的目的。

3、工作原理

该系统有手动和自动两种运行方式。手动方式时,通过触摸屏或控制柜上的启动和停止按钮控制水泵运行,可根据需要分别控制1#~3#泵的启停,该方式主要供设备调试、自动有故障和检修时使用。自动运行时,首先由1#水泵变频运行,变频器输出频率从0 HZ上升,同时PID调节器把接收的信号与给定压力比较运算后送给变频器控制。如压力不够,则频率上升到50 HZ,由PLC设定的程序驱动I/O端口开关量的输出来实现切换交流接触器组,使得1#泵变频迅速切换为工频,2#泵变频启动,若压力仍达不到设定压力,则2#泵由变频切换成工频,3#泵变频启动;如用水量减少,PLC控制从先起的泵开始切除,同时根据PID调节参数使系统平稳运行,始终保持管网压力。

若有电源瞬时停电的情况,则系统停机,待电源恢复正常后,人工启动,系统自动恢复到初始状态开始运行。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的启动、停止、循环变频的全部操作过程。

4、设备参数的设置

在进行通信之前必须对PLC、触摸屏和变频器的通讯参数进行正确设置。本系统定义为Modbus协议,波特率为9600,数据位为8,无校验,停止位为1。变频器除设置通信参数外,还需启用“自由停车”以保护电机。

5、PLC控制系统

该系统采用三菱FX-200的PLC,继电器输出,PLC编程采用三菱PLC的专用编程软件,软件提供完整的编程环境,可进行离线编程、在线连接和调试。为了提高整个系统的性价比,该系统采用可编程控制器的开关量输入输出来控制电机的起停、自动投入、定期切换,供水泵的变频及故障的报警等,而且通过PLC内置的PID给定电机的转速、设定压力、频率、电流、电压等模拟信号量。

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