長沙沁銘設備有限公司

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選擇自動運行方式先開始啟動運行時，首先檢測水池水位，若水池水位符合設定水位要求，1#泵變頻交流接觸器吸合，電機與變頻器連通，變頻器輸出頻率從0Hz開始上升，此時壓力變送器檢測壓力信號反饋PLC，由PLC經(jīng)PID運算后控制變頻器的頻率輸出 如壓力不夠，則頻率上升至50Hz，延時一定時間后，將1#泵切換為工頻，2#泵變頻交流接觸器吸合，變頻啟動2#水泵，頻率逐漸上升，直至出水壓力達到設定壓力，依次類推增加水泵。

　　2.2.2水泵切換程序

　　如用水量減小，出水壓力超過其設定壓力，則PLC控制變頻器降低輸出頻率，減少出水量來穩(wěn)定出水壓力。若變頻器輸出頻率低于某一設定值（水泵出水頻率，一般為25Hz），而出水壓力仍高于設定壓力值時，PLC開始計時，若在一定時間內(nèi)，出水壓力降低到設定壓力，PLC放棄計時，繼續(xù)變頻調(diào)速運行 若在一定時間內(nèi)出水壓力仍高于設定壓力，根據(jù)先投先停的原則，PLC將停止正在運行的水泵中運行時間最長的工頻泵，直至出水壓力達到設定值。

　　2.2.3啟動小流量泵

　　對于居民生活供水或其它用水時段性較強的供水系統(tǒng)，可設置一臺小流量水泵。例如在晚上12點到凌晨5點，居民生活用水很少，一臺30kW的水泵為了維持供水壓力也需要長時間工作在25Hz左右，電動機不僅要消耗十幾個千瓦的電能，同時還要長期工作在低頻狀態(tài)，大大影響電動機的壽命。若系統(tǒng)中設置一臺5KW左右的小流量水泵，為了維持出水壓力，由小流量水泵變頻工作，不僅電動機工作在較高頻率，而且消耗的電能也很小。在小流量水泵的選擇上，其功率一般是主水泵功率的1/4到1/6，揚程和主泵相同。

　　2.2.4  水池水位檢測

　　在自動供水的過程中，PLC實時檢測水池水位，若水位低于設定的報警水位時，蜂鳴器發(fā)出缺水報警信號 若水位低于設定的停機水位時，停止全部水泵工作，防止水泵干抽，并發(fā)出停機報警信號 若水池水位高于設定的水池上限水位時，自動關斷水池給水管電動閥門。

　　2.2.5  自動啟動

　　有時電源會突然斷電，若無人值班，恢復供電后若系統(tǒng)無法啟動會造成斷水，為此本系統(tǒng)設置了通電后自動變頻啟動方式。在電源恢復后，PLC會發(fā)出指令，蜂鳴器發(fā)出警告，然后按自動運行方式變頻啟動1#泵，直到穩(wěn)定地運行在給定水壓值。

　　2.2.6  消防報警  當出現(xiàn)消防報警信號時，系統(tǒng)立即按照消防壓力運行。

　　2.2.7  故障處理

　　變頻故障從冗余設計原則考慮，在變頻器發(fā)生故障時也要不間斷供水。當變頻器突然發(fā)生故障，蜂鳴器報警，PLC發(fā)指令使全部水泵停機，然后1#泵工頻運行（若水泵功率大于37KW，則需要采用降壓啟動或其它啟動方式），經(jīng)一定延時后根據(jù)壓力變化情況再使2#泵工頻運行。此時，PLC切換泵則根據(jù)實際水壓的變化在工頻泵間切換。當出現(xiàn)水池無水停機、電動機欠壓、過壓、錯相、電機故障等情況時，均能由蜂鳴器發(fā)出警報聲。條件許可時可以添加MODEM模塊，在變頻器、電動機發(fā)生故障時能通過遠程通信口撥叫值班人員電話，通知有關人員前來維修。所有故障解決、恢復正常后，自啟動前也要發(fā)出報警信號。

1  PLC的選擇

　　可編程序控制器采用SIEMENS的S7-200系列CPU-226主機，I/O點數(shù)為40點（24個輸入點和16個輸出點），具有2個RS-485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。自由通訊口方式是S7-200  PLC的一個很有特色的功能，它使S7-200  PLC可以由用戶自己定義通訊協(xié)議。利于自由通訊口方式，在本系統(tǒng)中PLC可以與變頻器和觸摸屏方便連接。模擬量輸入采用4路12位A/D模擬量輸入的EM231模塊，具有較高的精度。PLC編程采用STEP7-Micro/WIN編程軟件，它提供一個完整的編程環(huán)境，可進行離線編程和在線連接和調(diào)試，并能實現(xiàn)梯形圖與語句表的互相轉換。

　　3.1.2  變頻器及控制方式選擇

　　在傳統(tǒng)的變頻控制系統(tǒng)中，變頻器的啟動/停止由PLC通過開關量輸出控制，變頻器頻率是由PLC通過模擬量輸出端口輸出0～5（10）V或4～20mA信號控制的，這需要購買PLC比較昂貴的模擬量輸出端口模塊。對變頻器故障的檢測是只是由PLC讀取變頻器的故障報警觸點，只是知道變頻器出現(xiàn)故障，但具體什么故障并不清楚，需操作人員查詢變頻器報警信息后再閱讀變頻器說明書才知道，這對于一般值班人員來說太難了。

　　因此在本系統(tǒng)中PLC對變頻器的控制是通過串行通訊的方式實現(xiàn)的，變頻器選用SIEMENS的MM系列或ABB的ACS-400系列風機/泵類專用變頻器，它們具有RS-485通訊接口，性價比較高。PLC通過自由通訊口方式與變頻器通訊，控制變頻器的運行，讀取變頻器自身的電壓、電流、功率、頻率、累計運行時間和過壓、過流、過負荷等全部報警信息等參數(shù)，并通過觸摸屏顯示出來，這比通過外部端口控制變頻器的運行具有較高的可靠性，節(jié)省了PLC寶貴的I/O端口，又獲的了大量變頻器的信息。

　　3.1.3  觸摸屏

　　觸摸屏選用臺灣HITCH公司生產(chǎn)的PWS系列，它具有豐富的驅動程序，可方便地通過串口與S7-200系列PLC通訊。通過觸摸屏可以直觀地顯示各泵的運行狀態(tài)、管網(wǎng)實際出水壓力、設定壓力、變頻器的電壓、電流、功率及各種故障信息等參數(shù) 操作人員通過觸摸屏可以方便的在線設置生活供水壓力、消防供水壓力、變頻器加減速時間、各泵的在線/檢修狀態(tài)等參數(shù)，并可以通過觸摸屏控制各水泵的運行。

　　3.1.4  控制電路設計

　　在控制電路設計中，注意到系統(tǒng)自動/手動轉換、每臺水泵的變頻接觸器和工頻接觸器、各水泵的變頻接觸器在電氣上的連鎖，防止系統(tǒng)中出現(xiàn)一臺水泵工頻和變頻電源同時接通或多臺水泵同時接通變頻電源的現(xiàn)象。系統(tǒng)主要控制回路如圖2所示。