組合應(yīng)用了施耐德Twido系列PLC，XBT-G2110觸摸屏锄弱，ATV38變頻器考蕾。采用通信方式對(duì)變頻器進(jìn)行控制來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制功能，用戶可以通過觸摸屏控制系統(tǒng)的運(yùn)行会宪。通過安裝在出水管網(wǎng)上的壓力變送器肖卧，把出口壓力信號(hào)變成4～20mA或0～10V標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送入PLC內(nèi)置的PID調(diào)節(jié)器，經(jīng)PID運(yùn)算與給定壓力參數(shù)進(jìn)行比較掸鹅，輸出運(yùn)行頻率到變頻器塞帐。控制系統(tǒng)由變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)供水量巍沙，根據(jù)用水量的不同葵姥，PLC頻率輸出給定變頻器的運(yùn)行頻率，從而調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速赎瞎，達(dá)到恒壓供水燕紊。

1、引言

　　在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制領(lǐng)域癣吝，可編程控制器（PLC）一直起著重要的作用荔寞。隨著國(guó)家在供水行業(yè)的投資力度加大，水廠運(yùn)行自動(dòng)化水平不斷提高体涡，PLC在供水行業(yè)應(yīng)用逐步增多超瞧。觸摸屏與PLC配套使用甜脖，使得PLC的應(yīng)用更加靈活，同時(shí)可以設(shè)置參數(shù)迈竖、顯示數(shù)據(jù)廊畔、以動(dòng)畫等形勢(shì)描繪自動(dòng)化過程，使得PLC的應(yīng)用可視化脖煮。

　　變頻恒壓供水成為供水行業(yè)的一個(gè)主流贬奢，是保證供水管網(wǎng)在恒壓的重要手段。現(xiàn)代變頻器完善的網(wǎng)絡(luò)通信工程蜀骗，威電機(jī)的同步運(yùn)行悦追，遠(yuǎn)距離集中控制和在線監(jiān)控等提供了必要的支持。通過與PLC連接的觸摸屏限寞，可以使控制更加直觀忍啸，操作更加簡(jiǎn)單、方便履植。

　　組合應(yīng)用PLC计雌、觸摸屏及變頻器，采用通信方式對(duì)變頻器進(jìn)行控制來實(shí)現(xiàn)變頻恒壓供水玫霎。

2凿滤、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　變頻恒壓供水系統(tǒng)原理如圖1；它主要由PLC鼠渺、變頻器鸭巴、觸摸屏眷细、壓力變送器拦盹、動(dòng)力及控制線路以及泵組組成。用戶可以通過觸摸屏控制系統(tǒng)的運(yùn)行溪椎，也可以通過控制柜面板上的指示燈和按鈕普舆、轉(zhuǎn)換開關(guān)來了解和控制系統(tǒng)的運(yùn)行。通過安裝在出水管網(wǎng)上的壓力變送器校读，把出口壓力信號(hào)變成4～20mA或0～10V標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送入PLC內(nèi)置的PID調(diào)節(jié)器速痹，經(jīng)PID運(yùn)算與給定壓力參數(shù)進(jìn)行比較，輸出運(yùn)行頻率到變頻器绳练〗跸猓控制系統(tǒng)由變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)供水量，根據(jù)用水量的不同枫昏，PLC頻率輸出給定變頻器的運(yùn)行頻率偶屯，從而調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，達(dá)到恒壓供水旋蝎。PLC設(shè)定的內(nèi)部程序驅(qū)動(dòng)I/O端口開關(guān)量的輸出來實(shí)現(xiàn)切換交流接觸器組冶习，以此協(xié)調(diào)投入工作的水泵電機(jī)臺(tái)數(shù)镰掐，并完成電機(jī)的啟停、變頻與工頻的切換琐幔。通過調(diào)整投入工作的電機(jī)臺(tái)數(shù)和控制電機(jī)組中一臺(tái)電機(jī)的變頻轉(zhuǎn)速炸诚，使系統(tǒng)管網(wǎng)的工作壓力始終穩(wěn)定，進(jìn)而達(dá)到恒壓供水的目的为稽。

3碗屏、工作原理

　　該系統(tǒng)有手動(dòng)和自動(dòng)兩種運(yùn)行方式。手動(dòng)方式時(shí)疑苔，通過控制柜上的啟動(dòng)和停止按鈕控制水泵運(yùn)行碱蒙，可根據(jù)需要分別控制1#～3#泵的啟停，該方式主要供設(shè)備調(diào)試夯巷、自動(dòng)有故障和檢修時(shí)使用赛惩。自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，首先由1#水泵變頻運(yùn)行趁餐，變頻器輸出頻率從0HZ上升喷兼，同時(shí)PID調(diào)節(jié)器把接收的信號(hào)與給定壓力比較運(yùn)算后送給變頻器控制。如壓力不夠后雷，則頻率上升到50HZ季惯，由PLC設(shè)定的程序驅(qū)動(dòng)I/O端口開關(guān)量的輸出來實(shí)現(xiàn)切換交流接觸器組，使得1＃泵變頻迅速切換為工頻臀突，2＃泵變頻啟動(dòng)勉抓，若壓力仍達(dá)不到設(shè)定壓力，則2＃泵由變頻切換成工頻候学，3＃泵變頻啟動(dòng)藕筋；如用水量減少，PLC控制從先起的泵開始切除呕摹，同時(shí)根據(jù)PID調(diào)節(jié)參數(shù)使系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行蒂抒，始終保持管網(wǎng)壓力。

　　若有電源瞬時(shí)停電的情況二搀，則系統(tǒng)停機(jī)先兆，待電源恢復(fù)正常后，人工啟動(dòng)诸恤，系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)到初始狀態(tài)開始運(yùn)行爵例。變頻自動(dòng)功能是該系統(tǒng)最基本的功能，系統(tǒng)自動(dòng)完成對(duì)多臺(tái)泵的啟動(dòng)微惦、停止豌淹、循環(huán)變頻的全部操作過程。

4、設(shè)備參數(shù)的設(shè)置

　　在進(jìn)行通信之前必須對(duì)PLC女饺、觸摸屏和變頻器的通訊參數(shù)進(jìn)行正確設(shè)置纹怨。本系統(tǒng)定義為Modbus協(xié)議，波特率為9600儒恋，數(shù)據(jù)位為8善绎，無校驗(yàn)，停止位為1诫尽。變頻器除設(shè)置通信參數(shù)外禀酱，還需啟用“自由停車”以保護(hù)電機(jī)。

　　PLC通訊參數(shù)設(shè)置:TWDLCAA24DRF——硬件——端口——端口設(shè)置牧嫉，在端口設(shè)置中進(jìn)行端口參數(shù)設(shè)置剂跟；觸摸屏通訊參數(shù)設(shè)置：IO管理器——ModbusRTU01[COM1>——Modbus Equipment，雙擊“Modbus Equipment”即可進(jìn)行通訊參數(shù)設(shè)置酣藻。

5曹洽、PLC控制系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)采用施耐德的TWDLCAA24DRF，I/O點(diǎn)數(shù)為24點(diǎn)辽剧，繼電器輸出送淆，PLC編程采用施耐德PLC專用編程軟件Twidosoft，軟件提供完整的編程環(huán)境怕轿，可進(jìn)行離線編程偷崩、在線連接和調(diào)試。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的性價(jià)比撞羽，該系統(tǒng)采用可編程控制器的開關(guān)量輸入輸出來控制電機(jī)的起停欣挠、自動(dòng)投入、定期切換蚀攘，供水泵的變頻及故障的報(bào)警等怕枣，而且通過PLC內(nèi)置的PID給定電機(jī)的轉(zhuǎn)速、設(shè)定壓力拆翘、頻率锉辫、電流、電壓等模擬信號(hào)量囊脉。

　　施耐德PLC的編程指令簡(jiǎn)單易懂且程序設(shè)計(jì)靈活，步進(jìn)計(jì)數(shù)器功能模塊（%SCi）提供了一系列的步狗悔，這些步可賦值給動(dòng)作屉争。從一個(gè)步移動(dòng)到另一個(gè)步取決于外部或內(nèi)部事件。通過模擬輸入和輸出模塊TWAMM3HT以及內(nèi)置的PID運(yùn)算器巡软，實(shí)現(xiàn)如圖2的順序切泵檩讯。

　　泵組切換示意圖如圖2，工作條件滿足，開始工作時(shí)干跛，1#泵變頻啟動(dòng)子姜，泵的轉(zhuǎn)速隨變頻器輸出頻率的上升而逐漸升高，如變頻器的頻率達(dá)到50HZ而此時(shí)水壓還未達(dá)到設(shè)定值楼入，PLC內(nèi)置的程序控制使得切換到下一個(gè)工作步哥捕，延時(shí)一段時(shí)間后，1＃泵迅速切換至工頻運(yùn)行嘉熊，同時(shí)解除變頻器運(yùn)行信號(hào)遥赚，使變頻器頻率降為0HZ，然后2＃泵變頻啟動(dòng)阐肤，若壓力仍未達(dá)到凫佛，則2＃泵切換至工頻，3＃泵變頻啟動(dòng)孕惜，在運(yùn)行中始終保持一臺(tái)泵變頻運(yùn)行愧薛，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)變頻輸出將為0HZ，同時(shí)PLC通過I/O端口跳到下一個(gè)工步衫画，由PLC決定切除1＃工頻泵厚满，此時(shí)由一臺(tái)工頻泵和一臺(tái)變頻泵運(yùn)行，如果此時(shí)壓力達(dá)到設(shè)定值楚餐，變頻器的輸出為0HZ斤卒，再切換到下一個(gè)工步，PLC解除2＃工頻泵撇扯，只由3＃泵變頻運(yùn)行來維持管網(wǎng)壓力囚誓。當(dāng)壓力下降，變頻器頻率升至50HZ輸出信號(hào)见撵，延時(shí)后3＃泵切換為工頻启孔，1＃泵變頻啟動(dòng)，若壓力仍不滿足則1＃變切換為1＃工薪尉，2＃泵變頻運(yùn)行键羡，如果壓力仍達(dá)不到，2＃變切換為2＃工凡加，啟動(dòng)3＃變慰奉，三臺(tái)泵同時(shí)工作以保證供水要求。

　　這樣的切換過程有效地減少泵的頻繁起停氧胳，同時(shí)在實(shí)際管網(wǎng)對(duì)水壓波動(dòng)做出反應(yīng)之前证森，由變頻器迅速調(diào)節(jié)，使水壓平穩(wěn)過渡伴鳖，從而有效的避免了高樓用戶短時(shí)間停水的情況發(fā)生节值。

　　以往的變頻恒壓供水系統(tǒng)在水壓高時(shí)，通常采用停變頻泵，再將變頻器以工頻運(yùn)行方式切換到正在以工頻運(yùn)行的泵上進(jìn)行調(diào)節(jié)搞疗。這種切換的方式理論上要比直接切換工頻的方式先進(jìn)嗓蘑，但其容易引起泵組的頻繁起停，從而減少設(shè)備的使用壽命匿乃。而在該系統(tǒng)中采用直接停工頻泵的運(yùn)行方式桩皿，同時(shí)由變頻器迅速調(diào)節(jié)，只要參數(shù)設(shè)置合適扳埂，即可實(shí)現(xiàn)泵組的無沖擊切換业簿，使水壓過渡平穩(wěn)，有效的防止了水壓的大范圍波動(dòng)及水壓太低時(shí)的短時(shí)間缺水的現(xiàn)象阳懂，提高了供水品質(zhì)梅尤。

6、觸摸屏界面設(shè)計(jì)和運(yùn)行操作

　　第一步：確認(rèn)接通觸摸屏電源岩调，進(jìn)入觸摸屏歡迎界面巷燥，如圖3

　　第二步：在歡迎界面中用一個(gè)手指輕壓“參數(shù)”，進(jìn)入“參數(shù)設(shè)定界面”沛狱，如圖4的闹。

　　第三步：進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。手指輕壓“切泵時(shí)間”后的方框尤乎，出現(xiàn)軟鍵盤翼养，如圖5。

　　在軟鍵盤中設(shè)定切泵時(shí)間波寓，單位為小時(shí)缘嗦，設(shè)定后輕壓“Enter”確認(rèn)。按上面的方法依次設(shè)定加泵時(shí)間和減泵時(shí)間报逛，單位為秒烦草；用同樣的方法對(duì)P、I值進(jìn)行設(shè)定任疤。

　　第四步：輕壓“監(jiān)控”進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控界面幽摔，如圖6。

　　輕壓“設(shè)定”后面的方框丙图，在軟鍵盤上設(shè)定管網(wǎng)壓力刮便，單位為MPa，即1MPa＝10個(gè)壓近零。

　　第五步：輕壓“啟動(dòng)”诺核，啟動(dòng)PLC設(shè)定的程序，開始控制切泵久信，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。狀態(tài)監(jiān)視頁面將會(huì)顯示當(dāng)前工作狀態(tài)，如圖7：

　　這個(gè)狀態(tài)表示1＃泵和1＃泵以工頻運(yùn)行裙士，3＃泵變頻運(yùn)行入客，當(dāng)前運(yùn)行頻率為32.5HZ，設(shè)定壓力為0.6MPa腿椎，系統(tǒng)壓力即當(dāng)前管網(wǎng)壓力也為0.6MPa桌硫。在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，手指輕壓“停止”后啃炸，水泵停止工作铆隘，然后進(jìn)行維護(hù)。

7南用、結(jié)束語

　　該系統(tǒng)采用PLC和變頻器結(jié)合膀钠，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)可靠，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的無人職守的全自動(dòng)循環(huán)切泵末径、變頻運(yùn)行俺媳，保證了各臺(tái)水泵運(yùn)行效率的最優(yōu)和設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)啟動(dòng)平穩(wěn)，消除了啟動(dòng)大電流沖擊肉棕，由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了驮桐，從而可延長(zhǎng)泵的使用壽命，可以消除啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)的水錘效應(yīng)披腻。通過觸摸屏上的人機(jī)界面就可進(jìn)行供水壓力的設(shè)定寝丹，監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀況同時(shí)可以查詢?cè)O(shè)備故障信息，大大提高恒壓供水系統(tǒng)的自動(dòng)化水平及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)控能力唱撩。

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