plc变频器在恒压供水中的应用大学论文.doc

毕业设计（论文）设计（论文）题目： PLC变频器在恒压供水中的应用 下 达 日 期： 2012年 12 月 2 日开 始 日 期： 2012年 12 月 3 日完 成 日 期： 2013年 1 月 18 日指 导 教 师： 学 生 专 业： 电气自动化 班 级： 学 生 姓 名： 教 研室主任： 电气工程 系陕西工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书 一、 设计（论文）内容及要求：恒压供水系统对于生活小区是非常重要的，例如在生活小区供水过程中，若自来水供水因故压力不足或短时断水，可能影响居民生活。又如当发生火警时，若供水压力不足或无水供应，不能迅速灭火，可能引起重大损失或人员伤亡。所以，生活小区采用生活/消防双恒供水系统，具有较大的经济和社会意义。小区有自用净水系统和供水池，水源不用设计，现在，我们对水压和电机做一规定：水的要求 流量56M 3/h 扬程110m 效率56%电机功率 37K 额定转速2900r/min用PLC和变频器设计一恒压供水系统（一）设计（论文）内容1. 生活供水时，系统低恒压运行，消防用水时高恒压运行。2. 三台泵根据恒压的需要，采用先开先停的原则接入和退出。3. 在用水量小的情况下，如果一台泵连续运行时间超过1天，则要切换下一台泵，系统具有倒泵功能，避免一台泵工作时间过长。4. 都要有完善的报警功能。5. 对泵的操作要有手动控制功能；手动只在应急或检修时使用。（二）要求准备资料：电机与拖动基础 可编程序控制器 变频器原理 检测与转换技术 电子CAD 电梯控制技术 楼宇智能化技术等。原理分析：要求设计电路要求设计程序查阅资料进行原理分析二、 技术指标：1必须对电路的主电路和控制电路进行设计2必须有必要的软件编程3. 必须符合工程设计标准三、 主要参考资料：1 张燕宾电动机变频调速图解 机械工业出版社 2003年9月2 董锦凤 毕业设计指导 西安电子科技大学出版社 2005年2月3 李发海 王岩 电机及其拖动基础陕西工业职业技术学院毕业设计（论文）进程计划表序号起止日期计划完成内容实际完成情况检查签名12345612.312.912.1012.1612.1712.2312.2412.3012.311.61.71.11对设计任务的理解，根据任务要求确定设计思路规划设计框图查阅有关变频器的资料和书籍，熟悉变频器的结构、工作原理及控制方法。根据任务书要求和负载特点确定具体设计方案以及电路草图。初步完成电路图的绘制，并要考虑各种保护环节。根据已知条件进行电路分析、参数计算以及原件型号的确定。编写完整的说明书（包括设计思想、方案确定、电路设计、参数计算及原件选择等内容）教师评语与成绩 指导教师评语： 指导教师签名： 毕业设计（论文）成绩： 毕业设计（论文）表现成绩： 毕业设计（论文）答辩： 1. 答辩组成员签名： 2. 答 辩 日 期： 年 月 日3答 辩 评 语：4 答 辩 成 绩： 毕业设计（论文）总成绩： PLC变频器在恒压供水中的应用摘要随社会经济的迅速发展，人们对供水质量和供水系统可靠性的不断提高，再加上目前能源紧缺，利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术，设计高性能、高节能、能适应不同领域的恒压供水系统成为必然趋势。本设计是针对居民生活用水而设计的，由变频器、PLC组成控制系统，调节水泵的输出流量。电动机泵组由三台水泵并联而成，由变频器或工频电网供电，根据供水系统出口水压和流量来控制变频器电动机泵组之间的切换及速度，使系统运行在最合理的状态，保证按需供水。本文介绍了采用PLC控制的变频调速供水系统，由PLC进行逻辑控制，有变频器进行压力调节通过PLC控制变频与工频切换。运行结果表明，该系统具有压力稳定，结构简单，工作可靠等优点。关键词：变频调速,恒压供水，PLCPLC TRANSDUCER IN THE WATER CONTROL SYSTEM APPLICATIONABSTRACTWith the rapid development of social economy, it demands the better of water supplys quality and reliability of water supply system. Meanwhile energy resources are seriously lack. So it is inevitable tendency to design water supply system which has high function and saves on energy well, with help of advanced technique of automation, control and communication. At the same time this system can adapt different water supply fields.In this paper, the control principle of VVVF providing-water system is introduced, PLC is used to carry on logic control and invertered to modulate pressure. Through PID control principle, We realize Closed-loop control in VVVF Providing-water system. The result indicates that the system has the stable pressure, simple structure, and reliable work.KEY WORDS: variable frequency and speed regulation, water supply of constant pressure, PLC目录摘要IABSTRACTII第一章 绪论11.变频器恒压供水的背景和意义1（1）PLC的概述2（2）PLC的特点2（3）变频器的概述2（4）变频器的特点32. PLC变频器恒压供水系统的结构及工艺流程3（1）PLC变频器恒压供水系统的结构3（2）PLC变频器恒压供水系统的工艺流程5第二章 硬件选型及方案设计71.硬件的选型7（1）PLC的选型7（2）变频器的选型9（3）压力传感器的选型11（4）水泵的选型11（5）报警装置的选择12（6）元器件明细表122.方案的设计13（1）供水系统的电气设计13（2）PLC、变频器连接线图及参数设置15（3）PLC的I/O分配表16第三章 软件设计方案171.梯形图的基本绘制规则17（1）编程顺序17（2）编号分配17（3）触电的使用次数和线圈的使用次数17（4）线圈的连线172.程序流程图17（1）M1泵变频运行流程图19（2）加泵2运行流程图20（3）加泵3运行流程图21（4）减泵运行流程图223.梯形图23（1）主程序23（2）PI控制中断程序33（3）子程序354.调试步骤365.系统总体调试36总结37致 谢38参考文献3939第一章 绪论1.变频器恒压供水的背景和意义随着变频技术的发展和人们对生活饮用水品质要求的不断提高，变频恒压供水系统以其环保、节能和高品质的供水质量等特点，广泛应用于多层住宅小区及高层建筑的生活、消防供水中。在生产生活供水时，若自来水供水因故压力不足或短时断水，可能影响生活质量，严重时会影响生存安全，如发生火灾时，若供水压力不足或无水供应，不能迅速灭火，可能引起重大经济损失和人员伤亡。所以，用水区域采用恒压供水系统，能产生较大的经济效益和社会效益。随着电力技术的发展，变频调速技术的日臻完善，以变频调速为核心的智能供水控制系统取代了以往高位水箱和压力罐等供水设备,从而避免了起动时对电网的冲击；由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵和阀门等东西的使用寿命；可以消除起动和停机时的水锤效应。其稳定安全的运行性能、简单方便的操作方式、以及齐全周到的功能，将使供水实现节水、节电、节省人力，最终达到高效率的运行目的。变频恒压供水的调速系统可以实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定，以满足用水要求，是当今最先进、合理的节能型供水系统。在实际应用中如何充分利用专用变频器内置的各种功能，对合理设计变频恒压供水设备、降低成本、保证产品质量等有着重要意义。变频恒压供水方式与过去的水塔或高位水箱以及气压供水方式相比，不论是设备的投资，运行的经济性，还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有无法比拟的优势，而且具有显著的节能效果。目前变频恒压供水系统正向着高可靠性、全数字化微机控制、多品种系列化的方向发展。追求高度智能化、系列化、标准化，是未来供水设备适应城镇建设中成片开发、智能楼宇、网络供水调度和整体规划要求的必然趋势。通过采用变频调速恒压控制，可在不同季节、全天不同时段内有效即时地调控水量，这样在用水量较低时，大大节约供水量，减少电耗。在设定压力跟随用水量供水，避免了传统供水方式的损耗，降低吨水消耗。根据我厂建立自动控制系统的原则“分散控制、集中管理、现场无人值守”，变频恒压供水技术的应用提高了我厂自控系统的整体水平，真正作到了操作简便安全，现场无人职守，运行安全可靠。（1）PLC的概述PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller），是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：PLC英文全称Programmable logic Controller，中文全称为可编程序逻辑控制器，定义是：一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC是可编程逻辑电路，也是一种和硬件结合很紧密的语言，在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有PLCPLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数与算术运算等操作的指令，并能通过数字或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。（2）PLC的特点PLC是专为在工业环境下应用而设计的，具有面向工业控制的鲜明特点。可靠性高、抗干扰能力强通用性强、灵活性好、功能齐全编程简单、使用方便模块化结构安装简便、调试方便网络通信（3）变频器的概述变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的交直交变频器它由三个环节组成：可控硅整流电路，其作用是将电压、定频率的交流电变为电压可调的直流电；可控硅逆变电路，其作用是将整流电路输出的直流电变换为频率可调的交流电；滤波环节，它在整流电路和逆变电路之间，一般是利用无源电容或电抗器对整流后的电压或电流进行滤波。在交直交变频器中，根据滤波 方式不同，又有电压型变频器和电流型变频器。近年来，由于电力电子器件和微机控制技术的发展，脉冲宽度调制型(简称PWM )变频器技术获得了飞速的发展。PWM 变频器也有电压型和电流型两种，目前以电压为主，由不可控整流电路、滤波电容及逆变电路组成。它不仅可改变逆变器输出电压，而且具有抑制谐波功能，是一种比较理想的方式。交交变频器它是由两组反并联的整流电路组成，直接将电网的交流电通过变频电路同时调节电压和频率，变成电压和频率可调的交流电输出。交交变频器由于直接交换，减少了换流电路，损耗少，效率高，波型好，但调速范围小，控制线路复杂，功率因数低，目前较少采用。利用变频技术对水泵电动机进行调速，可以获得优良的运行特性和明显的节能效果，是目前常用的技术。（4）变频器的特点变频器具有过压、欠压、过流、过载、短路、失速等自动保护功能。能实现电机软启动，减少电气和机械冲击噪音，延长设备使用寿命。变频恒压供水系统的特点主要有：节能、占地面积小、投入少、效率高、配置灵活、功能齐全、自动化程度高、减少供水方式的二次污染、可以实现无人值守，节省了人力物力。2. PLC变频器恒压供水系统的结构及工艺流程（1）PLC变频器恒压供水系统的结构本文的供水系统可适用于生活用水、工业用水以及消防用水等多种场合的供水。以三台水泵组成的供水系统为例，变频调速恒压供水系统由执行机构、信号检测、PLC控制系统、变频器、人机界面、上位连接以及报警装置等部分组成。其工作过程：PLC首先检测给水池液位保护开关是否动作，否则直接由变频器启动第一台水泵；同时由远传压力表测出出水管路水压，将模拟量送到PLC控制器，与给定水压值（设定上下限）比较后，控制变频器输出频率，调节水泵转速。当变频器频率达到最大或最小值时，由PLC控制加泵或减泵实现恒压供水，这样就构成了以设定压力为基准的压力闭环系统。如图1-1所示。图1-1恒压供水系统由图可见市网来水用高低水位控制其EQ来控制注水阀YV1，他们自动把水注满水池，只要水位低于高水位，则自动向水池注水。水池的高低水池信号也直接送给PLC作为报警用。为保证供水的连续性，水位上下限传感器高低距离相差不是很大。生活供水和消防供水公用三个泵。平时电磁阀YV2处于失电状态，关闭消防管网，三台水泵根据生活用水的多少按一定逻辑控制运行，使生活供水在恒压条件下运行。当有火灾发生时，电磁阀YV2得电，关闭生活用水管网，三台水泵供消防用水使用，并根据用水量的大小，使消防供水也在恒压状态下进行。火灾结束后，三台水泵再改为生活供水使用。 对生活/消防恒压供水的需要： 生活供水时，系统应低于恒压值运行；消防供水时，系统应高于恒压值运行。 三台水泵根据恒压的需要，采取“先开后停”的原则接入和退出。 在用水量较小时，如果一台泵连续运行超过1天，则要切换到下一系统，具有“倒泵功能”避免某一台泵工作时间过长。 三台泵在启动时都要有软启动功能。 要有完善的报警功能。 对泵的操作要有手动控制功能，手动只在应急或检修时使用。（2）PLC变频器恒压供水系统的工艺流程系统采用3台泵并联运行方式，把水泵M1，M2，M3分别和电网及变频器连接，实现变频运行。为保护电机，水泵M1，M2和M3可以通过变频器逐步启动，启动参数可调，即平滑加速，减速，逐渐停机，它可以克服瞬间断电停机冲击电流大的弊病，减轻对管道的冲击，避免高程供水系统的“水锤效应”，减少设备损坏。在工作过程中，压力传感器将主管网水压变换为电流信号，经模拟量输入模块，输入PLC，PLC根据给定的压力设定值与实际检测值进行PID运算，输出控制信号经模拟量输出模块至变频器，调节水泵电机的运行频率。如图1-2所示。升压控制系统控制时，每台水泵处于三种状态之一，即工频电网拖动状态、变频器拖动调速状态和停止状态。系统开始工作时，供水管道内水压为零，在控制系统作用下，变频器开始运行，第一台水泵M1，启动且转速逐渐升高，当输出压力达到设定值，其供水量与用水量相平衡时，转速才稳定到某一特定值，这期间M1处在调速运行状态。当用水量增加水压减小时，通过压力闭环调节水泵按设定速率加速到另一个稳定转速；反之用水量减少水压增加时，水泵按设定的速率减速到新的稳定转速。当用水量继续增加，变频器输出频率增加至工频（即50Hz）时，水压仍低于设定值，PLC自动将第二台泵M2启动投入到变频运行，同时将变频泵M1切换到工频运行，系统恢复对水压的闭环调节，直到水压达到设定值为止。如果用水量继续增加，变频器输出频率增加至工频（即50Hz）时，水压仍低于设定值，PLC自动将最后一台水泵M3启动投入到变频运行，同时将变频泵M2切换到工频运行，系统恢复对水压的闭环调节。此时如果变频器输出频率达到工频及3台泵全负荷工作，压力仍未达到设定值时，控制系统就会发出故障报警。降压控制系统控制时，当用水量下降水压升高，变频器输出频率降至启动频率时，水压仍高于设定值，系统将工频运行的水泵M3关掉，恢复对水压的闭环调节，是压力重新达到设定值。当用水量继续下降，每当减速运行的频率降至启动频率时，将继续发生如上转换，直到剩下最后一台变频泵运行为止。当一台水泵变速运行，用水量接近于零，水泵最小转速为临界转速时（这是变速运行水泵最小工作转速），可根据这一工作状态的长短和系统用水的特点，使系统转入间歇运行或小容量水泵运行。图1-2第二章 硬件选型及方案设计1.硬件的选型（1）PLC的选型 目前，世界上有PLC厂家200多家，各种型号产品几千种。PLC产品按地域上分成三个流派，分别是美国产品、欧洲产品、日本产品。美国：AB(allen-bradly)、GE(generalelectric)；欧洲：德国的西门子(siemens)、法国的te(telemecanique)；日本：三棱电机(mitsubishielectric)、欧姆龙(omron)。此外控制工程网版权所有，国内市场上还有韩国、台湾地区等PLC产品。现有的PLC种类繁多，型号齐全。要根据工业的实际需要选择合适的PLC。 由于种种原因，国产品牌的PLC在国内PLC市场份额所占比例很小，一直没有形成产业化规模，中国目前市场上95%以上的PLC产品来自国外公司。目前中国PLC市场的主要厂商为siemens、mitsubishi、omron、rockwell、schneider、ge-fanuc等国际大公司，欧美公司在大、中型PLC领域占有绝对优势，日本公司在小型PLC领域占据十分重要的位置，韩国和中国台湾的公司在小型PLC领域也有一定市场份额。 2003年10月，国内媒体开始关于中国PLC市场研究，依据得到的样本分析，初步得出正在使用的众多PLC的牌子中，西门子、三菱及omron占据绝对的优势，60%左右的用户使用了这些品牌的PLC的产品，而rockweell/ab、ge-fanuc和富士等品牌也占有相当的市场份额。 综合考虑，选择西门子S7-200系列的PLC较为合适。SIMATIC S7-200系列PLC适用于各种行业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列具有极高的性能/价格比。S7-200系列出色表现在以下几方面： 极高的可靠性； 极丰富的指令集；易于掌握；便捷的操作；丰富的内置集成功能；实时特性；强劲的通讯能力；丰富的扩展模块。 S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动监测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床；磨床；印刷机械；橡胶化工机械；中央空调；电梯控制；运动系统。S7-200系列PLC可提供4个不同的基本型号的8种CPU 供您使用。如表2-1西门子S7-200系列PLC的型号有：S7-221,S7-222,S7-224,S7-224XP,S7-226 表2-1 西门子PLC S7-200系列分类型号概述S7-221本机集成6 输入/4 输出共10 个数字量I/O 点。无I/O 扩展能力。6K 字节程序和数据存储空间。4个独立的30kHz 高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出。1 个RS485 通讯/编程口，具有PPI 通讯协议、MPI 通讯协议和自由方式通讯能力。非常适合于小点数控制的微型控制器。S7-222本机集成8 输入/6 输出共14 个数字量I/O 点。可连接2 个扩展模块，最大扩展至78 路数字量I/O 点或10 路模拟量I/O 点。6K 字节程序和数据存储空间。4 个独立的30kHz 高速计数器，2 路独立的20kHz 高速脉冲输出，具有PID 控制器。1 个RS485 通讯/编程口，具有PPI 通讯协议、MPI 通讯协议和自由方式通讯能力。是具有扩展能力的、适应性更广泛的全功能控制器。S7-224本机集成14 输入/10 输出共24 个数字量I/O 点。可连接7 个扩展模块，最大扩展至168 路数字量I/O 点或35 路模拟量I/O 点。16K 字节程序和数据存储空间。6 个独立的30kHz 高速计数器，2 路独立的20kHz 高速脉冲输出，具有PID 控制器。1 个RS485 通讯/编程口，具有PPI 通讯协议、MPI 通讯协议和自由方式通讯能力。I/O 端子排可很容易地整体拆卸。是具有较强控制能力的控制器。S7-224XP本机集成14 输入/10 输出共24 个数字量I/O 点，2 输入/1 输出共3 个模拟量I/O 点，可连接7 个扩展模块，最大扩展至168 路数字量I/O 点或 38路模拟量I/O 点。22K 字节程序和数据存储空间，6 个独立的高速计数器(100KHz)，2 个100KHz 的高速脉冲输出，2 个RS485 通讯/编程口，具有PPI 通讯协议、MPI 通讯协议和自由方式通讯能力。本机还新增多种功能，如内置模拟量I/O，位控特性，自整定PID 功能，线性斜坡脉冲指令，诊断LED，数据记录及配方功能等。是具有模拟量I/O 和强大控制能力的新型CPU。S7-226本机集成24 输入/16 输出共40 个数字量I/O 点。可连接7 个扩展模块，最大扩展至248 路数字量I/O 点或35 路模拟量I/O 点。26K 字节程序和数据存储空间。6 个独立的30kHz 高速计数器，2 路独立的20kHz 高速脉冲输出，具有PID 控制器。2 个RS485 通讯/编程口，具有PPI 通讯协议、MPI 通讯协议和自由方式通讯能力。I/O 端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些4 复杂的中小型控制系统。控制系统的输入输出信号的代码、名称及地址编号如表2-5所示。水位上下限信号分别为I0.1、I0.2，它们在水淹没时为0，露出时为1。从表中分析可以知道，系统共有开关量输入点6个，开关量输出点12个；模拟量输入点1个，模拟量输出点1个。如果选择XP222 PLC，也需要扩展单元，如果选择XP226 PLC，则价格较高，浪费较大。参照西门子S7-200产品目录及市场实际价格，选主机为CPU为XP224 PLC（14/10继电器输出）一台，加上一个模拟量模块EM235（4AI/1AO）。这样的配置时最经济的。如图2-1图2-1 PLC系统配置图（2）变频器的选型 变频器在选型时需要确定一下几点： 采用变频的目的：恒压控制或恒流控制等。 变频器的负载类型：如叶片泵或容积泵等，特别注意负载的性能曲线，性能曲线决定了应用时的方式方法。 变频器与负载的匹配问题：电压匹配：变频器的额定电压与负载的额定电压相符；电流匹配：普通的离心泵，变频器的额定电流与电机的额定电流相符。对于特殊的负载如深海泵等则需要参考电机性能参数，以最大的电流确定变频器的电流和过载能力；转矩的匹配：这种情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生。在使用变频器驱动高速电机时，由于高速电机的电抗小，高次谐波增加导致输出电流值增大。因此由于高速电机的变频器的选型，其容量要高于普通电机的选型。变频器如果要长电缆运行时，此时要采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不足，所以在这样情况下，变频器容量要放大一档或者在变频器的输出端安装输出电抗器。对于一些特殊的应用场合，如高温、高海拔，此时会引起变频器的降容，变频器容量要放大一档。变频器正确接地是提高系统稳定性,抑制噪声能力的重要手段.变频器的接地端子的接地电阻越小越好,接地导线的截面不小于4mm，长度不超过5m。变频器的接地应和动力设备的接地点之间分开，不能共地。信号线的屏蔽层一端接到变频器的接地端，另一端浮空。变频器与控制柜电器相同。综合考虑，本次设计采用西门子的MM440变频器。西门子的MM440变频器功能强大，多面手，应用广泛。MM440是用于控制三相交流电动机速度的变频器系列。本系列有多种型号，额定功率范围从120W到200kW恒定（转矩CT控制方式），或者可达250kW（可变转矩VT控制方式），供用户选用。标准变频器MM440变频器由微处理器控制，并采用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）作为功率输出器件。因此，它们具有很高的运行可靠性和功能的多样性。其脉冲宽度调制的开关频率是可选的，因而降低了电动机运行的噪声。全面而完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护。MICROMASTER 440 既可用于单机驱动系统，也可集成到自动化系统中。其特点有：易于安装和参数的设置；易于调试；牢固的EMC设置；可由IT中性点不接地的电源供电；对控制信号的响应是快速和可重复的；参数的设置范围很广；具有多个继电器输出；具有多个模拟量输出0-20mA；6个带隔离的数字输入并可切换为NPN/PNP接线；2个模拟输入 AIN1 0-10V，0-20mA和-10至10V或AIN2 0-10V，0-20Ma；脉宽调试的频率高因而电动机运行的噪音低；详细的变频器状态信息和全面的信息功能。性能特征：矢量控制；无传感器矢量控制(SLVC)；带编码器的矢量控制(VC)； v/f控制；多点v/f特性；内置的直流注入制动； 复合制动功能改善了制动特性；内置的制动单元（仅限外形尺寸为A至F的MM440变频器）；加速/减速斜坡特性具有可编程的平滑功能；起始和结束段带平滑圆弧；起始和结束段不带平滑圆弧；具有比例积分和微分(PID)控制功能的闭环控制；动力制动的缓冲功能；定位控制的斜坡下降曲线。保护特性：过载能力为200%额定负载电流，持续时间3秒和150%额定负载电流，持续时间60秒；过电压、欠电压保护；变频器、电机过热保护；接地故障保护，短路保护闭锁电机保护，防止失速保护。表 2-2 变频器控制端子端 子名 称功 能1-输出+10 V2-输出0 V3ADC1+模拟输入1(+)4ADC1-模拟输入1(-)5DIN1数字输入16DIN2数字输入27DIN3数字输入38DIN4数字输入49-隔离输出+24 V / max. 100 mA10ADC2+模拟输入2(+)11ADC2-模拟输入2(-)12DAC1+模拟输出1(+)13DAC1-模拟输出1(-)14PTCA连接PTC/KTY8415PTCB连接PTC/KTY8416DIN5数字输入517DIN6数字输入618DOUT1/NC数字输出1/常闭触点19DOUT1/NO数字输出1/常开触点20DOUT1/COM数字输出1/转换触点21DOUT2/NO数字输出2/常开触点22DOUT2/COM数字输出2/转换触点23DOUT3/NC数字输入3/常闭触点24DOUT3/NO数字输入3/常开触点25DOUT3/COM数字输入3/转换触点26DAC2+模拟输出2(+)27DAC2-模拟输出2(-)28-隔离输出0 V/max.100 mA29P+RS485 端口30P-RS485 端口（3）压力传感器的选型在供水系统中，压力传感器既可以采用压力变送器，也可以采用远传压力表。在本设计中采用压力变送器。CYB11 系列通用型压力变送器是利用半导体扩散硅压力传感器及专用放大线路组成，是理想的DDZ-型仪表的配套组合单元。具有体积小、精度高、电路调试方便、可靠性高、抗干能力强等特点。适用于各种非腐蚀性流体的压力测量和控制，量程范围宽，覆盖面广。（4）水泵的选型水泵与动力的合理配套对保证水泵的正常运行，以获得高效率和低能耗具有重要的意义。配套动力机的功率根据水泵的扬程H(米)和流量Q（米3/秒）按下式计算：（千瓦）扬程H 由几何扬程Hj和管路损失Hs两项组成，在初步选型时可按HS=(0.10.2)Hj估算。 管路确定后根据管道和接头的类型或尺寸按流体力学方法计算或查表求得。式中K 为功率储备系数,常用K=1.051.3,功率大时取小值;1为传动效率，当动力机与水泵直接联结时1=1；2为水泵效率，根据泵型和工况确定。水泵的要求是提高效率、降低能耗和充分利用自然能源。用一台大泵代替多台小泵可提高机组效率、节约材料、降低能耗和工程造价，且便于实现自动化管理。根据此次设计的要求计算后选用:水泵 IS100-65-200B （Q=89.1m3/h H=39.7m H=3.35m ）电动机 YB160M-2W18.5KW （5）报警装置的选择作为一个控制系统，报警是必不可少的重要组成部分。由于要适用于不同的供水领域，为了保证系统安全、可靠、平稳地运行，防止出现电机过载、电网电压过大波动、供水水源中断等故障，必须对各种报警量进行监测，由 PLC 判断报警类别，进行显示和启动保护机制，以避免造成严重损失。（6）元器件明细表表2-3 元器件名细表符号名称型号数量QF1QF4隔离开关HD13BX-200/314KM1KM6交流接触器CJ20-636FR1FR3热继电器JR16B-160/3D3FU1FU3熔断器RT18-323UF变频器SJ100-004HFE1PLC可编程控制器S7-2001M1M3电机YB160M-2W3水泵IS100-65-200B3压力传感器CYB1112.方案的设计（1）供水系统的电气设计 主电路如图2-2所示，三台电机分别为M1、M2、M3。接触器KM1、KM3、KM5分别控制M1、M2、M3的工频运行；接触器KM2、KM4、KM6分别控制M1、M2、M3的变频运行；FR1、FR2、FR3分别为三台电机过载保护用的热继电器；QF1、QF2、QF3、QF4分别为变频和三台水泵电机主电机的隔离开关。FU1为主电路的熔断器。图2-2 主电路原理图 控制电路如图2-3所示。图中SA为手动自动转换开关，SA打在“1”的位置时为手动控制状态，打在“2”的位置时为自动转换状态。手动运动时，可以用按钮SB18控制泵的启/停和电磁阀YV2的通/断；自动运行时，系统在PLC程序的控制下运行。由于电磁阀YV2没有触电，所以要使用一个中间继电器KA1间接控制YV2，来实现YV2的手动自锁功能。图中的HL10为自动运行状态电源指示灯。对变频器频率进行复位时只提供一个控制信号，由于PLC的4个输出点为一组，公用一个COM端，而本系统又没有剩下单独的COM端输出组，所以通过一个中间继电器KA的触点对变频器进行复频控制。图中的Q0.00.5及Q0.11.5为PLC的输出继电器触点，他们旁边的4、6、8等数字为接线编号。图2-3 控制电路原理图（2）PLC、变频器连接线图及参数设置 图2-4 变频器接线图图2-5 PLC接线图（3）PLC的I/O分配表表2-5 I/O信号的代码、名称及地址分配表