基于PLC与变频器、触摸屏的恒压供水系统

    一、变频恒压供水系统的基本组成    变频恒压供水系统如图13 - 10所示，系统由水泵、水泵电动机、压力传感器、变频器及PLC组成，压力传感器检测水管管道压力，把检测到的压力信号送入PLC的模拟量输入模块中，然后使用PLC的PID指令进行PID运算与调节，输出调节量经DA转换后送至变频器调节水泵电动机的转速，从而调节供水量。    二、PLC在恒压供水泵站中的主要任务    PLC在恒压供水泵站中的主要任务如下：    (1)代替调节器，实现PID控制。    (2)控制水泵的运行与切换。大多泵组恒压供水泵站中，为了使设备均匀地使用，水泵及电动机是轮换工作的。在单一变频器的多泵组站中，与变频器相连接的水泵也是轮流工作的。变频器在运行且达到最高频率时，增加一台工频泵投入运行，PLC则是泵组管理的执行设备。    (3)变频器的驱动控制。恒压供水泵站中变频器常采用模拟量控制方式，这需要采用具有模拟量输入／输出的PLC或采用PLC的模拟量扩展模块，水压传感器送来的模拟量信号输入到PLC或模拟量模块的输入端，而输出端送出经给定值与反馈值比较并经PID处理后的模拟量控制信号，并依此信号的变化改变变频器的输出频率。    (4)泵站的其他逻辑控制。除了泵组的运行管理外，泵站还有其他逻辑控制工作，如手动、自动操作转换、泵站的工作状态指示、泵站工作异常的报警、系统的自检等，这些都是在PLC的控制程序中实现。
    图13-10    恒压供水系统    三、控制实例    1．控制要求    设计一个恒压供水系统，控制要求如下：    (1)共有两台水泵，要求一台运行，一台备用，自动运行时泵累计划内100h轮换一次，手动时不切换；    (2)两台水泵分别由M1、M2电动机拖动，由KM1和KM2控制；    (3)切换后启动和停员后启动须5s报警，运行异常可自动切换到备用泵，并报警；    (4)水压在0～1MPa可调，通过触摸屏输入调节；    (5)触摸屏可以显示设定水压、实际水压、水泵运行时间、转速与报警信号等。    2．控制系统的I/O分配及系统接线    (1)I/O分配。根据系统要求，选用F940GOT - SWD触摸屏。触摸屏和PLC输入／输出分配如表13 -5所示。    表13-5    触摸屏和PLC输入／输出分配表
    (2)系统接线。根据系统要求，PLC选用FX2N- 32MR型，变频器采用三菱FR - 540，模拟量处理模块采用输入／输出混合模块FXON- 3A，变频器通过FX0N- 3A的模拟输出来调节电动机的转速。    根据I/O分配，系统接线图如图13-11所示。    3．触摸屏画面制作    根据系统控制要求，触摸屏制作画面如图13-12所示。
    图13-11    系统接线图
    图13-12    触摸屏画面    (a)画面(1)；(b)画面(2)；(c)画面(3)    4．变频器参数    在变频器上设置以下参数值    (1)上限频率Pr．1=50Hz；    (2)下限频率Pr．2=30Hz；    (3)变频器基准频率Pr.3=50Hz；    (4)加速时间Pr. 7=3s;    (5)减速时间Pr. 8=3s；    (6)电子过电流保护Pr.9=电动机的额定电流；    (7)启动频率Pr. 13 =10Hz；    (8)设定端子2-5间的频率设定为电压信号码0～10V，Pr. 73=1;    (9)允许所有参数的读／写，Pr.160=0；    (10)操作模式（外部运行）Pr. 79=2；    5．PLC控制程序    PLC控制程序如图13-13所示。

    图13-13   PLC控制程序