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文档简介

PLC、变频器在恒压供水系统中的应用PLC、变频器11、提高供水的质量用户用水的多少是经常变动的,因此供水不足或供水过剩的情况时有发生。而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水压力上,即用水多而供水少则压力低;用水少而供水多则压力大。一、恒压供水的意义

所谓恒压供水是指通过闭环控制,使供水的压力自动地保持恒定。2、节约能源用变频调速与用调节阀门来实现恒压供水相比较,节能效果十分明显。1、提高供水的质量一、恒压供水的意义所谓恒压供水23、起动平稳起动电流可以限制在额定电流以内,从而避免起动时对电网的冲击,对于比较大的电机,可省去降压起动装置。4、可以消除起动和停机时的水锤效应电机在全压下起动时,在很短的起动时间里,管道内的流量从零增大到额定流量,液体流量十分急剧的变化将在管道内产生压强过高或过低的冲击力,压力冲击管壁将产生噪声,犹如锤子敲击管子一般,故称水锤效应。采用了变频调速后,可以根据需要,设定升速时间和降速时间,使管道系统内的流量变化率减小到允许范围内,从而达到完全彻底地消除水锤效应的目的。3、起动平稳3二、恒压供水的主电路通常在同一路供水系统中,设置两台常用泵,供水量大时开2台,供水量少时开1台。在采用变频调速进行恒压供水时,为节省设备投资,一般采用1台变频器控制2台电机,主电路如图1所示,图中没有画出用于过载保护的热继电器。图1恒压供水系统主电路图热继电器应画在何处?二、恒压供水的主电路图1恒压供水系统主电路图4

控制过程为:用水少时,由变频器控制电动机M1进行恒压供水控制,当用水量逐渐增加时,M1的工作频率亦增加,当M1的工作频率达到最高工作频率50Hz,而供水压力仍达不到要求时,将M1切换到工频电源供电。同时将变频器切换到电动机M2上,由M2进行补充供水。当用水量逐渐减小,即使M2的工作频率已降为0Hz,而供水压力仍偏大时,则关掉由工频电源供电的M1,同时迅速升高M2的工作频率,进行恒压控制。如果用水量恰巧在一台泵全速运行的上下波动时,将会出现供水系统频繁切换的状态,这对于变频器控制元器件及电机都是不利的。为了避免这种现象的发生,可设置压力控制的“切换死区”。控制过程为:用水少时,由变频器控制电动机M1进行5如所需压力为0.3Mpa,则可设定切换死区范围为0.3~0.35Mpa。控制方式是当M1的工作频率上升到50Hz时,如压力低于0.3Mpa,则进行切换,使M1全速运行,M2进行补充。当用水量减少,M2已完全停止,但压力仍超过0.3Mpa时,暂不切换,直至压力超过0.35Mpa时再行切换。另外,两台电动机可以用两台变频器分别控制,也可以用一台容量较大的变频器同时控制。前者机动性好,但设备费用较贵,后者控制较为简单。如所需压力为0.3Mpa,则可设定切换死区范围6PLC、变频器在恒压供水系统中的应用ppt课件7SA1图2恒压供水系统控制线路示意图KM1可编程控制器PID调节器远传压力表变频器控制端子KM2KM3KM4KM2KM1KM3KM4L1NSA2SB1SB2SB3SB4管道自动手动SA1图2恒压供水系统控制线路示意图KM1PID8△x为“+”,说明供水压力低于给定值,水泵应升速。△x越大,说明供水压力低得越多,应加快水泵的升速。△x为“-”,说明供水压力高于给定值,水泵应减速。│△x│越大说明供水压力高出越多,应加快水泵的减速。图5.2.3a所示是用水量从Q1增大至Q2的情况,图5.2.3b所示,是PID调节器中得到偏差信号的情形。用水量Q增大了,引起供水不足,供水压力下降,于是出现了偏差信号△x。图中,供水压力用与之对应的压力信号xp来表示。xp的大小与供水压力成比例,但具体数值因压力变换器型号的不同而各异。仅仅依靠△x的变化来进行上述控制,虽然也基本可行,但在△x值很小时,反应不够灵敏,不可能使△x减小为0,而存在静差ε。△x为“+”,说明供水压力低于给定值,水泵应92、P(比例)功能简略地说,P功能就是将△x值按比例放大。这样,△x值即使很小,也被放大得足够大,使水泵的转速得到迅速的调整,从而减小了静差ε。但是,另一方面,P值设定得大,则灵敏度高,供水压力xp到达给定值xp1的速度快。但由于拖动系统有惯性的原因,很容易发生超调(供水压力超过了给定值)。于是又必须向相反方向回调,回调也容易发生超调,……。结果,使供水流量Q在新的用水流量值处振荡,如图5.2.3c所示;而供水压力xp则在给定值xp1处振荡,如图5.2.3d所示。2、P(比例)功能10Q0ta)xp0tb)ΔxQ0tc)xp0td)Q1Q2xp1Q0te)0tf)Q0tg)0th)xpxpa)用水压力增大b)供水压力下降c)P调节后的供水流量d)P调节后的供水压力e)PI调节后的供水流量f)PI调节后的供水压力g)PID调节后的供水流量h)PID调节后的供水压力图5.2.3PID功能示意图Q0ta)xp0tb)ΔxQ0tc)xp0td)Q1Q2xp113、I(积分)功能振荡现象之所以发生,主要是水泵的升速过程和降速过程都太快的缘故。I(积分)功能就是用来减缓升速和降速的功能,以缓解因P功能设定过大而引起的超调。I功能和P功能相结合,即为PI功能。图5.2.3e所示为经PI调节后的供水流量Q的变化情形;而图5.2.3f所示则是经PI调节后供水压力xp的变化情形。但是,I值设定过大,会拖延供水流量重新满足用水流量(供水压力重新达到给定值)的时间。4、D(微分)功能为了克服因I值设定过大而带来的缺陷,又增加了D(微分)功能。D功能是将x的变化率(dx/dt)作为自己的输出信号。3、I(积分)功能12当用水流量刚刚增大、供水压力xp刚下降的瞬间,dx/dt最大;随着水泵转速的逐渐上升,供水压力xp的逐渐恢复dx/dt将逐渐衰减。D功能和PI功能相结合,便得到PID调节功能。D功能加入的结果是,水泵的转速将首先猛升一下,然后又逐渐回复到只有PI的状态,从而大大缩短了供水压力xp回复到给定值的时间。图5.2.3g所示是经PID调节后的供水流量Q的变化情形,图5.2.3h所示则是经PID调节后供水压力xp的变化情形。水泵电机M1和M2的工作状态由可编程控制器(PLC)控制与切换。为了使变频器发生故障时不影响正常供水,系统增加了手动功能,只要将转换开关拨到“手动”,M1与M2就转换到工频电源供电,且开停完全由手动控制。当用水流量刚刚增大、供水压力xp刚下降的瞬间,13综合作业PLC、变频器在恒压供水系统中的应用目录:引言(恒压供水的意义)设计思路工艺流程硬件电路设计程序设计综合作业PLC、变频器在恒压供水系统中的应用目录:引言(恒压14内容与控制要求用PLC、变频器设计一个有7段速度的恒压供水系统。主要内容:控制要求:①有3台水泵,要求2

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