YUY-LY41樓宇PLC變頻恒壓供水實訓(xùn)裝置

PLC變頻恒壓供水實訓(xùn)裝置特點：
(一)標準配置

（二）技術(shù)說明
(1)樓宇智能化恒壓供水的基本原理及應(yīng)用領(lǐng)域
智能化變頻恒壓供水的基本思路是采用變頻調(diào)速技術(shù),，通過壓力傳感器和壓力控制系統(tǒng)，把管網(wǎng)的實際壓力的變化情況轉(zhuǎn)換成標準的電信號,，再把這個電信號輸入到智能儀表,，與智能儀表的設(shè)定值進行PID計算后，輸出標準的電信號作為變頻器的調(diào)節(jié)信號,。也可以把壓力傳感器輸出的電信號作為PLC的模擬量輸入信號,，進入PLC后進行與設(shè)定值進行一定的運算后，輸出開關(guān)量模擬量信號,，用于控制變頻器的輸出頻率,，進行變頻調(diào)速和對泵進行切換，達到恒壓供水的目的,。由于電壓或電流與頻率成線性關(guān)系,，即f=KU或f=KI，通過智能儀表PLC的輸出信號的變化來改變變頻器的頻率zui終使壓力達到恒定,。
隨著變頻技術(shù)的發(fā)展和人們對生活飲用水品質(zhì)要求的不斷提高,，智能化變頻恒壓供水系統(tǒng)已經(jīng)逐步取代傳統(tǒng)的水塔供水系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于多層生活小區(qū)的生活和消防用水,，是樓宇自動化中重要的一個方面,，它應(yīng)用在以下場合：
高層建筑、生活小區(qū),、賓館及大型公共建筑的生活供水,、消防用水以及噴淋系統(tǒng)等,；
各種企業(yè)的生產(chǎn)、生活用水,；
農(nóng)村的噴灌系統(tǒng),；
園林噴灑系統(tǒng)，噴泉系統(tǒng),；
自來水廠各級加壓系統(tǒng),；
排污系統(tǒng)和排污站的改造等。
隨著智能變頻恒壓供水技術(shù)的推廣和各個場合的具體應(yīng)用不盡相同,，要求技術(shù)人員能靈活的運用,。較復(fù)雜的場合有綜合性的應(yīng)用，如加入人機界面,、組態(tài)監(jiān)控,、遠程通訊等技術(shù)。根據(jù)這一現(xiàn)實要求,，我公司開發(fā)了一系列的恒壓供水實驗裝置,，用于大中專院校的教學(xué)需要。
(2)YUY-LY41樓宇智能化恒壓供水實驗裝置設(shè)計要求與可實現(xiàn)的目標
YUY-LY41智能化恒壓供水系統(tǒng)實驗裝置是我公司根據(jù)教育部開設(shè)的“樓宇自動化控制”課程的要求,，并結(jié)合勞動部,、勞動廳及省職業(yè)技能培訓(xùn)考核大綱內(nèi)容，研制開發(fā)的一套綜合性的具有開放式的恒壓供水系統(tǒng)實驗培訓(xùn)考核裝置,，該套裝置符合“應(yīng)用型職業(yè)技能”大專人才培訓(xùn)目標,，包含微機控制技術(shù)、智能化儀表應(yīng)用技術(shù),、自動控制理論,、傳感器技術(shù)（控制的變量有壓力、液位等）,、變頻技術(shù)應(yīng)用,、PLC控制應(yīng)用技術(shù)、PID調(diào)節(jié)技術(shù),、模擬量處理技術(shù),、液體機械技術(shù)、流體力學(xué),、工業(yè)遠程控制與通信技術(shù)等實驗考核項目,，可做多門課程的相關(guān)實驗,，適應(yīng)開放性實驗室的要求,。并且在設(shè)備上面設(shè)置有故障點、故障開關(guān),，可用于進行智能考核,。主要適用于大學(xué),、高職高專、職業(yè)技術(shù)學(xué)院,、技師學(xué)院和高級技校的工業(yè)電氣自動化,、自動控制、工業(yè)企業(yè)自動化等專業(yè)的實驗室教學(xué),。特別適合工科本科或者研究生的教學(xué)需要,，可以作為學(xué)期末的課程設(shè)計、也可以作為畢業(yè)前的畢業(yè)設(shè)計,。顯著特點如下：
開放式結(jié)構(gòu)：學(xué)生可以靈活的編制PLC控制程序和進行組態(tài)控制,，可以進行控制回路的電路連接。
多種控制方式：具有手動,、自動,、遠程控制、智能儀表控制,、報警等功能,。
分時工作：工頻/變頻切換功能、主泵和備用泵輪換工作功能,。
保護功能：過載保護,、欠壓保護、過壓過流保護,、相序不平衡保護,、缺相保護、連鎖等,。
計算機實時監(jiān)控：組態(tài)軟件制作人機界面,，監(jiān)控畫面清晰、形象,?？梢詫崟r監(jiān)控出壓力等參數(shù)的變化狀況,系統(tǒng)的工作狀態(tài)、控制方式和工作界面通過計算機“力控組態(tài)軟件”顯示和監(jiān)控,，管網(wǎng)水流變化和顯示界面清晰,、形象與實際相似。
*擴展性能：系統(tǒng)可靈活的組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行遠程控制和智能化控制,，多臺聯(lián)機組成局域網(wǎng),、工控網(wǎng)等。
(3)YUY-LY41樓宇智能化恒壓供水實驗裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成 
恒壓供水系統(tǒng)實訓(xùn)系統(tǒng),，能真實的模擬樓宇智能供水的工作原理和流程,，使學(xué)員能掌握管路結(jié)構(gòu)、控制方式,、編程實訓(xùn),、傳感器應(yīng)用,、PLC應(yīng)用、變頻器應(yīng)用,、觸摸屏應(yīng)用,、組態(tài)軟件應(yīng)用等，并可以進行二次開發(fā),。需要有必要的外部管路連接,，連線靈活方便。在停機時能維持管網(wǎng)壓力恒定一定的時間,。要求能實現(xiàn)兩種PID調(diào)節(jié)方式來控制,。易于實現(xiàn)遠程監(jiān)控。             
恒壓供水實驗系統(tǒng),，采用實驗對象,、控制儀表、控制臺,、PLC實驗?zāi)K,、計算機分離的方式。對象采用上,、下水箱雙回路方式,，壓力傳感器、液位傳感器,、雙水箱系統(tǒng),、各種調(diào)節(jié)閥、手動切換閥,、立式多級離心泵,、氣壓罐、系統(tǒng)支架,、不銹鋼管路,、壓力表等?？蓡为毻ㄟ^PLC,、組態(tài)軟件、變頻恒壓控制,也可采用傳統(tǒng)的繼電器控制,?？刂茖嶒炁_部分主要包括:實驗臺、實驗桌,、儀表,、變頻器、交流電源輸出,、直流電源輸出,、RS232-485通訊接口、組態(tài)軟件,、實驗導(dǎo)線,、PLC模塊等。設(shè)備描述：采用實驗對象,、控制儀表,、控制臺、PLC實驗?zāi)K,、計算機分離的方式,，對象采用下水箱雙回路方式，系統(tǒng)對控制信號的控制準確,、靈敏,、可靠性高，堅固耐用,。該裝置具有壓力,、液位傳感等參數(shù)的顯示。檢測與控制,，可單獨通過PLC,、變頻恒壓控制；組態(tài)軟件恒壓控制,，通過軟件與儀表進行單獨控制,。
(4)YUY-LY41樓宇智能化恒壓供水實驗裝置的系統(tǒng)工作流程
 預(yù)先關(guān)閉蓄水箱和出水箱之間的閘閥，用軟管把水引入蓄水箱中,，液面高度到達溢流口處為止,。
 確認工作方式開關(guān)處于“手動”狀態(tài)，開啟總電源開關(guān),，通過電位器設(shè)定管網(wǎng)中希望的壓力（Mpa）,，本系統(tǒng)按照zui大值0.3 Mpa設(shè)計。
 *打開出水管上用來模擬用水量的控制閘閥,。保證3臺水泵進水出水管道上的閘閥處于*打開狀態(tài),。
 把工作方式轉(zhuǎn)到“自動”狀態(tài)下，PLC主機進入運行狀態(tài),，開始采樣：設(shè)定的預(yù)期壓力（實際上是一個0-10V的電壓信號）經(jīng)過A/D模塊的一個通道CH1進入PLC,，進行A/D轉(zhuǎn)換后，把相應(yīng)的數(shù)字量存儲在PLC的數(shù)據(jù)寄存器中,。同時實際壓力值信號也被PLC（從通道CH2進入PLC）采樣存儲,。CH1和CH2的數(shù)據(jù)進行運算比較后，輸出一個模擬量（從A/D模塊的CH3輸出）,，此模擬量信號進入變頻器的控制端子,，用于頻率調(diào)節(jié),。
 PLC進行快速的判斷后，開啟副泵（功率0.37KW）進入變頻運行狀態(tài),，副泵從0HZ開始軟啟動,，逐漸補充管網(wǎng)的壓力，當副泵提供的壓力不能滿足實際需要（即未到達設(shè)定的壓力）,，頻率逐漸靠近工頻（50HZ）,，直到PLC自動切換副泵運行在工作模式。
 副泵運行在工頻狀態(tài),，仍不能滿足壓力要求,，PLC自動切斷副泵工作電源，系統(tǒng)啟動1號主泵變運行,，直到壓力達到要求,；若直到工頻仍不能達到要求，PLC切換1號主泵運行在工頻狀態(tài),，啟動2號水泵運行在變頻狀態(tài),，直到管網(wǎng)壓力達到設(shè)定要求。
當用水量逐漸減少時,，順序停止1號主泵和2號主泵,。
以上為變頻恒壓供水的基本過程，智能化恒壓供水實驗裝置加入了出水箱液位控制,，液位傳感器輸出一個模擬量信號（0-10V）,，次信號進入PID智能儀表，智能儀表設(shè)定液位的上限和下限,，再輸出報警信號送入PLC,，PLC執(zhí)行程序后決定是否停機。
（三）主要技術(shù)參數(shù)及指標
(1)系統(tǒng)工作電源：AC380V±5%,，50HZ,。
(2)外型尺寸：水機械部分約2600×1400×1600mm（長×寬×高）；實驗臺及控制部分1800×800×1600mm（長×寬×高）,，重量：約400Kg,。
(3)主要控制器品牌：PLC（三菱FX2N-48MR）、模擬量模塊（三菱FX2N-5A,，4通道模擬量輸入,，1通道模擬量輸出）、變頻器（三菱FR-A740-0.75KW）,、壓力傳感器（北京昆侖）,、液位傳感器（北京昆侖，檢測量程0-1.0m）、組態(tài)軟件（力控128點開發(fā)版）,。

(4)主泵：流量Q=4M3/h,揚程H=20m,額定功率P=0.55KW,。如下圖所示，主泵采用立式多級離心不銹鋼泵,。副泵：流量Q=2.4M3/h,揚程H=20m,額定功率P=0.37KW,。

(5)除以上主要器件外，還有壓力罐（容積35L）,、管網(wǎng)（主管路采用Φ50mmg國標304不銹鋼管,，支管采用Φ30mm國標304不銹鋼管）,、普通壓力表,、止回閥、軟管,、鋼絲球閘閥,、不銹鋼水箱（容積1立方米）、底架（采用槽鋼制作,，底部安裝有萬向輪）等,，構(gòu)成密閉的水循環(huán)回路。

不銹鋼管
 


止回閥銅                                         質(zhì)閘閥
(6)實驗裝置采用變頻器與PLC相結(jié)合的控制方式,。標準配置提供了變頻器模塊,、PLC模塊、儀表模塊,、繼電器控制部分,、電源輸出部分，各個部分相互獨立,。實驗過程中,，采用接插式實驗導(dǎo)線進行實驗。
※PLC模塊
采用西門子PLC,。
※變頻器模塊
采用西門子MM420,。注意：變頻器的硬件結(jié)構(gòu)、操作內(nèi)容,、參數(shù)含義等詳細內(nèi)容,，請參考變頻器操作手冊。
※儀表模塊
設(shè)計了“反饋壓力”,、“設(shè)定壓力”,、“反饋液位”、“設(shè)定液位”四個數(shù)字表,，可以直接顯示壓力和液位,，其中壓力表的單位是Mpa,液位表的單位是m。
※觸摸屏模塊
安裝有西門子觸摸屏。

※機頭部分
機頭部分包括交流電源輸出,、直流電源輸出,、可調(diào)直電源輸出、主回路線路等,?；芈返脑O(shè)計參考下圖。

主回路總圖
圖中各部分的意義如下：
L1-L2-L3:三相交流電源FU(FU1-FU2-FU3):熔斷器
KM1:控制1#泵(BUMP1)工頻運行KM2:控制1#泵(BUMP1)變頻運行
KM3:控制2#泵(BUMP2)工頻運行KM4:控制2#泵(BUMP2)變頻運行
KM5:控制3#泵(BUMP3)工頻運行KM6:控制3#泵(BUMP3)變頻運行
A700:變頻調(diào)速器FR1,、FR2,、FR3:熱繼電器
KM7-KM8-KM9:1#2#3#水泵手動切除控制M1-M2-M3：1#泵-2#泵-3#泵的驅(qū)動電機
控制回路是變頻恒壓供水實驗系統(tǒng)學(xué)習(xí)的重點，如下圖所示,，圖中的接觸器線圈和輔助觸頭,、指示燈端子、PLC的I\O端子,、變頻器的控制端子,、傳感器的控制端子等都已經(jīng)連接至實驗臺的面板上，學(xué)生利用實驗導(dǎo)線連接控制回路,。

（四）軟件組成
與本實驗系統(tǒng)配套的軟件有：
1）組態(tài)軟件：力控,；
2）PLC編程軟件；
3）三菱變頻器操作軟件,。
（五）配備的技術(shù)資料
1）西門子PLC編程手冊,；
2）變頻器操作手冊；
3）各種傳感器操作說明,；
4）系統(tǒng)實驗指導(dǎo)書（含實驗項目,，接線圖，梯形圖等）,；
5）組態(tài)軟件操作手冊,。
（六）安全保護體系
1）電路具有短路保護、過電壓保護,、同時具有電壓,、電流型漏電保護裝置接地可靠。
2）實驗連接線采用超軟,、防硬化,、全封閉、高可靠彈性結(jié)構(gòu),。
3）實驗連接線柱強,、弱電已嚴格分開，提高設(shè)備的可靠性,。
4）帶電部分牢固,、無松動、不易人體觸電。
（七）完成實驗內(nèi)容：
1）實驗裝置的基本操作與儀表調(diào)試（包括水泵的變頻運行,，工頻運行等）,；
2）恒壓供水的變頻原理；
3）PLC實訓(xùn)與操作,、編程,；
4）傳感器應(yīng)用實驗；
5）微機RS-485/232串口通訊實驗,；
6）水箱液位,、壓力的PID控制實驗；
7）PLC液位控制實驗,；
8）組態(tài)軟件的操作與使用,；