资源描述：
4 故障检修 j 台水 泵 的控 制 回路 单 独 ， 某 台水 泵 或 控 制 网路 出 现 故障时可以把该 同路从 系统断开 ，以便 于维修也不影 响 其余水泵的运行。 3系统控制方案的设计 恒压供水控制系统 的基本控制策略是 采用 电动机调 速 装 置 与可 编 程 控 制 器 P I C 构 成 控 制 系 统 ， 进 行 优 化 控制泵组 的调速运行 ，并 自动调整泵组 的运 行台数 ，完成 供 水 压 力 的 闭环 控 制 ，在 管 网 流 量 变 化 时 达 到稳 定 供 水 压 力和节约 电能 的 目的。系统 的控制 目标是泵 站总管的 出水 压 力 ．系 统 设 定 的 给 水 压 力 值 与 反馈的总管压 力实 际值进行 比较 ， 其 差 值 输 入 CP U运 算 处 理 后 ，发 出控制 指令 ，控 制泵 电动机 的投 运 台数 和 运 行 变 量 泵 电 动 机 的 转 速 ，从 i 『 1『 达 到 给 水 总 管 压 力 稳 定 存设定的压力值 。 对 丁 多 泵 恒 压 供 水 的 情 况 ． 一 般 有 两 种 不 同 控 制 系 统 方 案 ． 一 种 是“ 顺 序 控 制 ” 方 案 ，另 一 种是“ 循环 投切 ”方案 。 “ 顺序 控 制 ” 方 案 的 特 点 是 水 泵 电 机 不 需 要 在 变 频 和 1 频 之 间 切 换 需 要 加 减 泵 时 通 过 软 起 动 器 来 启 动 停 止 ，有 一 台水 泵 永 远 连 接 在 变 频 器 ，没 有 切 换 过 程 中 的失 压 现象 ；由于每台泵都有软起动器 ． 所 以不 需 要 再 做 备 用 系统 ． 当 变 频 器 故 障 时 ，可 用 软 起 动 器 手 动 起动 水泵 ，保 证 供水 不 致 中断 每 台 电机 都 有 起 动 器 ．初 始 投 资 较 大 。“ 循 环 投 切 ” 方 案 的 特 点 工 业 自 P L C故 障 时 ．可 用 软 起 动 器 手 动 轮 流 起 动 各 泵 运 行供 水 。 为 了 满 足 上 面 提 到 的 循 环 水 泵 站 自控 系 统 的 设 计 要 求 ．根据该厂 的实 际情 况 ，对 比两种控 制系统方案 ，决定 选 用“ 顺 序 控 制 ” 方 案 。 选 用 两 门 子 公 司 S I MAT I C S 7 3 0 0 可 编 程 控 制 器 P L C 和 研 华 公 司 I P C一 6 1 0丁 控 机 I P C 构 成的 自控系统 ，再配 以先进 的 k i n g v i e w 6 ． 5监控软 件来 实 现循 环 水泵 站 自控 系统 的各 项 功 能 。 4恒压控制控 制、监视 系统的结构组成 本恒压供水控制和监视 系统 由监视 、控制 、测量传感 三部 分所组成 。其组成框 罔如图 1 所示 。 图 1 恒 压 控 制 控 制 、监 视 系 统 的 结 构 组 成 框 图 是 有 一 台 水 泵 存 变 频 运 行 ， 当 需 加 泵 时 ． 变 频 器 停 止 运 行 ， 南 P L C控 制 切 换 过 程 。 切换 开 始 时 ．变 频 器 停 『 卜 输 m 变 频 器设 置 为 自南停 车 ，利 用 水 泵 的 惯 性 将 第 一 台 水 泵 切换 到 工频 运行 ，变频 器 连接 到第二 台水泵 上起 动并 运 行 ，照此 ，将 第二 水 泵切换到工频 运行 ，变频器 连接到 第 台水 泵上起动并运 行 ；需要减泵 时 ，系统将第一 台水 泵 停 止 ，第 二 台水 采 停 止 ， 这 时 ，变 频 器 连 接 在 第 i台水 泵 上 。再 需 要 加 泵 时 ，切 换 从 第 三台 水 泵 开始 循 环 这 种 方式保证永远有一 台水泵在变频 运行 ，三 台水 泵中的任一 台都可能变频运行 这样 ，才能做 到不论用水 量如何改变 都可保持管网压力基本恒定 ，所 以 ，大部分 的供水 厂家都 钟情于循环投切方案。但此方案也有 不足之处 ．就 是在 只 有一台变频器运行并切换到工频过程 中会造成管 网短时失 压 ，并且每台水泵 口需要安装 电动 门 。另外 ．必须设 置一套备用系统 ，加一台软起动器作 为备 用。 当变频 器或 4 ． 1监视 部分 这一部 分主要 由工控机 、中文组 态软件 、彩 显、U P S 电源 ，打印机所组 成 ，用 于 系统各种 方式 的菜单操 作 各 单元 运行状态动态 图的显示 ；各单元运 行或故障信息及 说 明 ；各个 测量信 号的量化 显示 ；各个控 制参数 的设定 各个执行单 元的手动启停控制 ；报警 的消音 和复位 各个 参数 的报警 点设 置和报警显示 生成系统 日报 表和泵组运 行 时 间 年 报 表 ， 报 表 的 打 印 ； 系统 历 史 曲 线 的查 询 留 有 扩 展 机 槽 可 扩 展 功 能 ； 与 可编 程 互 换 数 据 ； 留有 接 口可 与 外 部 系 统联 网 。 4 ． 2控制 部分 由德国西 门子 S I E M E N S 的可编程序 控制器 、数 字 量输 入／ 输 出模块 、模拟量输入／ 输 模块 、施耐德低压 电 器 、两 门子变 频器 、两 门子软启 动器 、P I D压力控 制器 、 电机保护器 等组成 ，用于 完成恒 压供水 设备输 入／ 输 出量 ＼| 。 ＼4 9 ＼ ＼ 的处理并控制各个执行机构 的运行 ，使 得控制能满足工艺 的要求 。用于 对 各个运 行单元 的手 动启／ 停 对各个测 量到的模拟量进 行处理 ；与工控机互换数据 控制水泵 的 起 动及切换 ；各个运 行及设备保护 数据的处理 P I D压力 控 制调 节 4 ． 3测量传 感部 分 由 P I D压力 控制器 、压力 、液位 、流量 、温度 ，压差 等变送器及各对 应的数显 仪表和闪光报警器 、报警铃所组 成 ，用 于测量循 环水 的压力 、温度 、水库液 位及过滤器 的 压 差等参数 测量 和显 示。所测参数超过报警设 定点报警器 闪光报警和铃声报警。 5系统 的硬 件设计 系统 的部分硬件连接如图 2所示 E2 - 3 ] 。 C P 5 6 1 1 卡 COM 1 工控机COM 3 COM 4 RS 23 2 ／ R 48 5 P LC MPI 口 RS 4 8 5 端 口 0 9 1 0 l KHX 0 9 1 0 2 KHX l 2 6 2 7 l I 2 6 2 7 l l R S 4 8 5 端 口 29 3 0 1 W F 变频器 图 2 系统的部分 硬件 连接示意 图 0 9 1 0 3 KHX 其 中 1 KHX一 3 KHX 为 电机 保 护 显 示 器 ，1 W F为 德 国 原 装 进 口 的 MI C ROMAS T ER4 3 0变 频 器 ， 1 P I为 出 水 压 力 显 示 ． 1 T I为 出水 温 度 显 示 。 6软件设计与分析 ] 由于本 系统采用“ 顺 序控制”方式 实现恒压供水 ，主 要 是有一台水泵始终 与变 频器相连 ，其余两 台泵通过 P L C 来控制起停 。具体加减泵 的程序流程说 明如下 。 起 泵 顺 序 当 泵 的 状 态 都 在 P L C 自动 时 ， 系 统 按 泵 l 一 泵 2 一 泵 3的顺 序启动 。如有 某台泵 不在 P L C 自动 状 态或故障则跳过该泵启动下一 台泵运行。 停泵顺序 在多 台泵运行 的情况下 ，如压力过 高需 要 停止 泵 ．系统按泵 l 一 泵 2 一 泵 3的顺 序停止 一台或几 台 工 频 运 行 的 水 泵 。 加泵 一开 始 ，程序根据加泵顺 序选择一 台泵 以 P L C 自动 的 方 式 变 频 起 动 运 行 ， 当 该 泵 转 速 最 高 到 5 2 HZ时 ， 出水压 力值仍 比目标设定值 低 0 ． 0 7 Mp a 并持续 5秒或 比目 标 设定值 低 0 ． 0 2 M p a并持续 l 0秒 时 ，发出加 泵信号 程 序根据起 泵顺 序以软启动方式起动一 台水泵 。在起泵过 程 中 ，变频器 降低频率 到 4 3 H z 左右 ．以减小起 泵对管 网的 冲击 。在这 台泵起 动完后 ，如果出水压力值仍然低 ，则继 续起 动下一 台水泵 ，依 此类 推直到达到 出水压力值合适 为 止 。 当变频 器故 障时 ，如 出水压 力值 小 于 目标设 定值 0 ． 0 7 MP a并持续 1 5秒 ，发出加泵信号 ，启动一台工频泵运 行 ；当变频器 转速到 5 2 H z并持续 2分 钟 ，此 时不管 出水 压力多少都发出加泵信号 ，启动一 台工频泵运行 。 减 泵 当 水 压 力高 ，变 频泵 已降速 到 2 2 H z多点 ． 此时 出水压力值仍 比目标设定值高 0 ． 0 2 M P a并持续 2 0秒 ， 发 减泵信号 程 序根据停 泵顺 序 自动以软停 的方式停止 一 台原来工频运行 的水泵 。在停 泵过程中 ，变频泵增加频 率到 3 7 H z 左右 ，以防止减 泵时掉压太 多 。在这 台水泵停 完后 ，如果 出水压力值 仍然高 ，则 继续停止 下一 台水 泵 ， 依 此类推直到达到出水压力值合适为止 。 当变频 泵降速 到 2 2 H z 左 右时 ．并持续 5分钟 ．此时不管 出水压力 多少 都 发 出减 泵 信 号 ，停 止 一 台工 频 泵 的运 行 。 7结 论 本 系统方 案存 硬件软件的选择 ，硬件 的配 置和软件 的 设计上合理先进。系统运行稳定可靠 ，操作 简单 ，人机界 面友好 ，实 现 了原 先 的设 计 思想 ，满 足 了技 术和 工艺 要 求。 由于系统 供电电源受到 电网中其他大 型设 备的起停或 其 他 因 素 的 影 响 ，在 系 统 运 行 中变 频 器 出 现 过 欠 电 压 和 过 电压 的故障 ，变频器会跳闸重启 。经 过对几次事故时的 电 流曲线和变频器频率的 比较分析 ，重新调 整了再起动第一 次时间和再起动时间增量 ，在 以后 的类似事故 中变频器能 迅速恢复运行 ，降低 了系统 力 的影 响 ，取得 了比较好 的 效果 。此类事故 的发生可能跟 厂区其他设备还处于调试 阶 段 ．运行不够稳定 ，对 电网冲击 较大有关 ，随着各设备 的 调试 完毕 ，正 常运行 ，此 类事 故发 生 的频率 应会 大大减 少 。 参考 文 献 [ 1 ]石 玉明，谭 立新．基 于 S 7 2 0 0和 MM4 4 0的变频恒压供 水 系 统 『 J 1．变频 器世界 ，2 0 0 9 7 8 2 - 8 4 ． 『 2 ]西 门子 中国有限公 司．S 7 3 0 0可编程控制 器硬件 和安装 系统手册 [ Z ]． 2 0 0 4 ． 『 3 ]西 门子 中 国有 限公 司．MI C R O MA S T E R 4 3 0变频 器手册 [ Z]．2 0 0 4 ． f 4 1西 门子 中国 有 限公 司．s 7 3 0 0 S T E P 7编程 手册[ z]． 2 0 0 4． f 5 ] 北京 亚控 科技 发 展有 限公 司．组 态王 V e r s i o n 6 ．5用户 手册 f Z]．2 0 0 4 ． 作者简 介 李海波 ，女 ，1 9 7 8年生 ，江苏靖 江人 ，硕士 ，讲 师。 研究领域 计算机控制技术 、应用 电子技术应用 。已发表论文 l O 篇 。 f 编 辑 向 飞
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