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一拖二變頻恒壓供水設備中的PLC與變頻器關係
時間:2018-09-03 14:15 來源:AG8亚游供水 作者:AG8亚游供水廠家 點擊:
一拖二變頻恒壓供水設備中的PLC與變頻器關係

     變頻調速技術是近十幾年來迅速發展起來的比以往任何調速方法更加優越的新技術,因其具有節能效果明顯、調速曲線平滑、調速過程簡單、安,,全可靠、保護功能齊全、起動性能優越、自動化程度高等特點而受到越來越多的企業的青睞,被應用到工業生產控製過程中的任何場合,顯著的節能效果給眾多的企業帶來了巨大的經濟效益。特別是近幾年來隨著IGBT功率元件和DSP微處理係統在變頻器中的應用,變頻器本身已非常成熟,使得變頻調速技術的優越性更加突出,傳動效率越來越高,使用越來越方便,可靠性也得到了進一步的提高。
  現代工業生產是複雜多樣的,它們對控製的要求也各不相同。可編程控製器(PLC)由於具有以下特點而深受工廠工程技術人員的歡迎。
  (1) 可靠性高,抗幹擾能力強
     其平均無故障時間大大超過IEC規定的10萬小時,同時,有些PLC還采用了冗餘設計和差異設計,進一步提高了其可靠性。
  (2) 適應性強,應用靈活
     多數采用模塊式的硬件結構,組合和擴展方便。
  (3) 編
程方便,易於使用
     梯形圖語言和順控流程圖語言(Sequential Function Chart)使編程簡單方便。
  (4) 控製係統設計、安裝、調試方便
     設計人員隻要有PLC就可進行控製係統設計,並可在實驗室進行模擬調試。
  (5) 維修方便,工作量小
     PLC有完善的自診斷、曆史資料存儲及監視功能,工作人員可以方便的查出故障原因,迅速處理。
  (6) 功能完善
     除基本的邏輯控製、定時、計數、算術運算等功能外,配合特殊功能塊,還可以實現點位控製、PID運算、過程控製、數字控製等功能,既方便工廠管理又可與上位機通信,通過遠程模塊還可以控製遠方設備。
由於具有以上特點,使得PLC的應用範圍極為廣泛,可以說隻要有工廠、有控製要求,就會有PLC的應用。
  2  係統構成及控製方案
  2.1 係統構成
     一拖二(一台變頻器控製兩台電機)變頻恒壓供水控製係統由變頻器、信號采集及處理係統和控製係統3部分組成。
  (1) 變頻器
     此係統對變頻器的要求不高,現有國內外各品牌變頻器基本都能滿足技術要求,在此AG8亚游会以西門子MM430變頻器為例。此變頻器經過幾番更新換代,質量更加可靠、性能更加穩定,與國外其他品牌相比性能價格比較高。隻是此變頻器多功能數字輸入端子沒有對兩路模擬輸入信號的切換功能,隻能通過外部繼電器切換。
  (2) 信號采集及處理係統 
     一拖二變頻恒壓供水設備中的PLC與變頻器關係主要由傳感器及PID調節器等組成,對就地采集的信號進行處理和轉換,為控製係統提供一個準確可利用的信號。
  (3) 控製係統
     一拖二變頻恒壓供水設備中的PLC與變頻器關係由按鈕、繼電器、PLC等電子電氣元件組成。該係統作為變頻調速控製主體,可控製水泵的起停、加減速運轉以及泵間的相互切換等。主要電氣元件均采用西門子AG8国际亚游产品。SIMATIC S7-200可編程序控製器是模塊化中小型PLC係統,能滿足中等性能要求的應用;大範圍的各種功能模塊可以非常好的滿足和適應自動控製任務,各種單獨的模塊之間組合以用於擴展;簡單實用的分散式結構和多界麵網絡能力,使得應用十分靈活;方便用戶和簡易的無風扇設計;當控製任務增加時,可以自由擴展;大範圍的集成功能使得它的功能非常強勁。多種的性能遞增的CPU和豐富的且帶有許多方便功能的I/O擴展模塊,使用戶可以 根據實際應用選擇合適的模塊。當任務規模擴大,可隨時使用附加模塊對PLC進行擴展。考慮其性能和點數,係統選用西門子S7-224繼電器輸入輸出型。 
   2.2 控製係統方案
     一拖二變頻恒壓供水設備中的PLC與變頻器關係為了實現恒壓力供水的目的,係統采用閉環控製,同時考慮係統的安,,全性,附加開環控製,作為備用。開環、閉環之間可以方便的進行轉換。壓力傳感器進行實時檢測,並將檢測到的管道水壓信號經過轉換後傳送給PID調節器,PID調節器將此信號與給定值進行比較後,經過一係列的運算將輸出一個標準的控製信號給本係統的執行器-變頻器,變頻器根據調節器輸出信號的變化來改變其輸出頻率,進而改變水泵電機的轉速,以此來控製出水量的大小。由於變頻器的輸出頻率在0~50Hz範圍內連續可調,當用水量較小時,水泵維持低速運行,當用水量增大致使壓力降低時,變頻器輸出頻率會一直上升到50Hz時,因此當壓力發生變化時, 係統會自動調節出口水量,使壓力始終在設定值附近波動並 較終達到設定值,從而實現了恒壓力供水的目的。
  (1) 係統功能
     可以根據需要,設定壓力值,係統自動進行循環啟動,實現恒壓供水,係統的響應速度快,穩定性好; 
     係統設有手動、自動控製模式:在手動方式下,由工人根據壓力表顯示的情況,進行手動啟動,並且可以設定由工頻啟動還是變頻啟動;在自動方式下, 根據壓力設定值進行循環啟停泵操作; 
     一拖二變頻恒壓供水設備中的PLC與變頻器關係可以在線切換手動、自動控製模式:當係統在自動方式下 啟動以後,可以不停機直接切換到手動狀態下運行;
     每台泵都設有變頻/工頻兩種狀態,在自動運行模式下,任一台泵隻有處於變頻狀態,才能由PLC控製進入循環軟啟序列;
     具有顯示報警功能,係統設置有各種顯示功能,可以顯示電壓、電流、壓力、變頻器輸出頻率、電機轉速等參數,同時設置各種保護功能,如過流保護、過壓保護、過載保護、欠壓保護等。
  (2) 工作原理
 
    在自動運行模式下,通過人為設定所需的壓力,啟動係統後,控製係統通過變頻器啟動一台處於變頻狀態的水泵電機。當電機達到滿速以後,如果檢測壓力仍達不到設定要求,控製係統會自動地將該泵由變頻切換到工頻,然後由變頻器自動啟動另外一台處於變頻狀態的水泵電機。當檢測到的壓力值偏高且變頻器運轉在下限頻率時,則地一台工頻運行的水泵電機將自動停機;若再需加泵時,控製係統會自動將變頻運行的水泵切換至工頻運行,然後再變頻啟動另外一台處於變頻狀態的備用泵;以此順序運行,直到出口壓力達到設定的要求值。
     在手動運行模式下,由人工根據壓力表顯示的壓力情況進行現場手動啟動單台泵,並且可以設定是由工頻啟動還是由變頻啟動。對於變頻運行泵,可以通過手調信號給定電位器來調節水泵電機轉速的快慢。
     一拖二變頻恒壓供水設備中的PLC與變頻器關係係統優點是自動調節供水動力範圍大,不用經常人工起停水泵,因而自動化程度高,減小了電機長期滿負荷運轉所造成的磨損,延長了設備的使用壽命。
  (3) 控製係統原理圖
     此係統中,PLC作為係統的控製核心,起著至關重要的作用。尤其變頻自動加減泵的過程,關係到係統的安,,全和調節的平滑性,在編程的過程中應該注意。其原理圖如圖1所示。
 
     變頻器及控製係統的其它電子電氣元件作為本係統的執行機構,作為變頻調速控製主體,可控製水泵的起停、加減速運轉以及泵間的相互切換等。其原理圖如圖2所示。
 
  3  節能原理
     水泵為平方轉矩負載,即水泵的負載轉矩與轉速的平方成正比,而軸功率和負載轉矩與轉速的乘積成正比,因此,水泵的軸功率與電機轉速的立方成正比。
     由此可知,當要求出水量減少時,可使電機轉速降低,而電機轉速微量減少,將使功率大幅下降,節能效果十分明顯。本變頻調速係統經過優化設計,精心的設備選型,合理的編程,配合正確的信號給定,使得電機始終處於 較佳運行狀態,節能挖潛得到了 較大的發揮。
  4   回報及效益分析
  4.1 直接效益
     水泵恒壓供水避免了開關閥門造成的節流損失和關閉閥門運行時電機所做的無用功,按每年運行300天閥門平均開度80%計算,22kW電機年節電量可做如下計算:
     W=22×[1-(0.8)3]×24×300=7.79萬kWh
     電費單價按0.40元/kWh計算,全年可節約電費
  M=7.79×0.40=3.116萬元
  4.2 間接效益
     (1) 水泵進行變頻調速改造以後,由於係統采用軟啟動連續變速運行,減少了對水泵的磨損,大大延長了設備使用壽命和維修周期,減少了維修費用和由此帶來的直接經濟損失;
     (2) 係統采取過流、過壓、瞬時斷電、短路、欠壓、缺相等多種保護,避免了因電機燒損而影響生產所帶來的直接和間接經濟損失。
  5  結束語
     用變頻調速和PLC來實現變頻恒壓供水,與用調節閥門 來實現恒壓供水相比較,節能效果十分顯著。其優點是:起動平穩,起動電流可限製在額定電流以內,從而避免了起動時對電網的衝擊;由於泵的平均轉速降低了,從而可延長泵和閥門等的使用壽命;可以消除起動和停機時的水錘效應;在鍋爐和其他燃燒重油的場合,恒壓供油可使油的燃燒更加充分,大大地減輕了對環境的汙染。本係統經多年應用與完善,性能優越,安,,全方便,深得用戶好評。
一拖二變頻恒壓供水設備中的PLC與變頻器關係
 
 
 
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