发布时间 : 星期三 文章基于三菱PLC控制的恒压供水系统设计.更新完毕开始阅读
（4）采用PLC来控制
PLC是一种为“工业环境”下而专门设计出来的计算机，它采用了严格的制造工艺，能够防粉尘、防噪声，并且在强烈的空间磁场干扰下或者变化剧烈的环境温度下仍然能够稳定正常工作，故其具有非常大的运行可靠性。例如日本三菱设备公司制造的F系列PLC平均可靠运行时间高达30万小时。同时相对于以为的单片机工业控制系统中，使用PLC控制具有更大的灵活性，并且控制功能完善，安装接线简单等诸多特点，在工业控制中取得了非常广泛的应用。从PLC的外部接线来说，使用PLC组成的恒压供水控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到非常小的地步，发生故障的情况也就大大减少[10]。
2.3 供水方式与控制方案的选择
因为另外两种供水方式较第三种方式有明显的不足之处，因此，此课题选用“恒压变频”的方式来进行设计。
本课题的恒压供水控制系统应根据供水过程中的各种控制信号和当时的运行状态，根据省时、高效的原则，自动进行综合分析，确定下一个工作状态。为此，控制系统要求共有3台水泵，要求2台运行，1台备用，运行与备用10天轮换一次；用水高峰时，1台工频全速运行，1台变频运行；用水低谷时，只需1台变频运行；
主控运行过程是，恒压供水的PLC控制系统启动，第一个周期内1#电机工频运行，2#电机变频运行，3#电机备用。PLC根据水压上下限触点的导通情况，来实现变频电机的7段速度的选择，每当水压下限来临，变频器的频率输出增加，直至工频电机与变频电机满负载运行。当第二个周期来临，2#电机工频运行，3#电机变频运行，1#备用，工作状态同上；以此类推，第三个周期3#电机工频运行，1#电机变频运行，2#备用。三个状态的完成，周期为1个月，下一个月来临时，重复上述步骤。
根据上述过程，我们在此时选择第4种方案—采用PLC来控制。PLC控制方式比其他三种控制方式更加稳定可靠，价格便宜，结构简单，且可根据实际情况轻松的改变PLC的程序。因此，我们选择以PLC为控制器的方案来实现此课题。
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第三章 恒压供水控制系统的硬件设计
3.1 恒压供水控制系统设备选型
3.1.1 PLC机型的选择
由控制要求可知，本设计共有7个输入点、11个输出点，I/O实际需18点。为今后工艺改进与功能扩充留有余地，在实际统计I/O点数基础上，一般加10-20％余量，再考虑PLC产品本身规格[1]，选择FX2N-48MR-001型PLC，其I/O总点数为48点，即输入与输出各有24个接点，与其它PLC的比较，三菱PLC编程直观易懂，学习起来轻松，并且其指令集丰富，并且相对于其他的PLC产品，三菱的产品价格有一定的优势，故选用此型号的PLC控制器[2]。三菱FX2N-48MR型PLC实物图如图3-1所示。
图3-1 FX2N--48MR型PLC实物图
3.1.2 变频器机型的选择
在交流异步电动机的诸多变速方式中，变频调速的性能优异，调速范围广，静态稳定性优异，运行效率高；使用通用变频器对笼型异步电动机进行调速控制，由于使用方便、可靠性高，并且经济效益显著，得到了大量的推广[3]。变频器选择中，应按电动机的额定功率及额定电流、额定电压综合考虑，合理选择变频器的参数，与用电设备配套。
由于变频器产生的高阶级波动的影响，对补偿电容的影响较大，在选择电容器时需选择带电抗器的电容器，最好使用带消谐装置的电容器组[8]。恒压供水系统控制的参数
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不多，但仍需综合各种信息综合确定控制模型，变频装置应充分考虑与其它控制系统数据和信息传递地能力，以便更好观察变频器的各种状态及更合理的控制，充分展现各种装置在同一系统中现实应用的潜力，达到动态、互补、可靠运行的目的[9]。
变频器组装及接线中，应严格依据产品安装使用手册实施，各种辅助方式，如装置环境条件的确保，接地安全措施都该预留到位，否则会直接减少变频器的使用寿命和效率，还会造成对其它系统干扰情况。特别是环境温度的变化，尤为重要，变频器发热量庞大，安装在柜内时要考虑散热的情况，必要时需增设通风装置，对大功率变频器尤为重要[3]。
变频器是变频调速系统控制执行机构的硬件，通过频率的改变实现对电动机转速的调节。变频器的选择必颁根据电动机的功率和电流进行选择。此设计采用的是三菱的FR-A740-2.2K-CHT型号的变频器，其具有先进的磁通矢量控制功能、强大的扩展能力、简单的操作及维护等。相较于其他品牌的变频器，三菱的产品价格具有一定的优势，且在稳定性上，更加得到 广大用户的肯定，故此课题选用该型号的变频器。变频
器实物图如图3-2所示。 图3-2 变频器实物图
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3.1.3 电动机机型的选择
异步电机主要用作电动机，其功率范围从几瓦到上万千瓦，是日常生活中应用最广泛的电动机，为多种机械设备提供动力，例如机床，中下型轧钢设备、风机、水泵等，都采用三相异步电动机拖动。异步电动机被广泛应用，是由于它结构简单、制造容易、成本和价格低、坚固耐用、运行可靠、运行效率较高并有适用于多种机械负载的工作特性。缺点是需要从电网吸收滞后的无功功率，功率因数总小于1。本课题中采用Y90L-2型号的电动机，此型号的电动机，使用的功率为2.2KW，匹配变频器，刚好适用[5]， 电动机的实物图如图3-3所示。
图3-3 电动机的实物图
3.1.4 水泵机型的选择
在水泵方面，必须要考虑以下几个因素，①流量；②扬程；③管道系统的压力差（扬程的损失）；④管道系统的数据等。综上考虑，此课题采用IS50-32-160A型号的水泵进行供水，流量Q=11.4m3/h，扬程H=16.5m，故此型号的水泵已经可以满足一般供水的要求 [6]，水泵的实物图如图3-4所示。
图3-4 水泵的实物图
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