任务四 恒压系统供水实训.docx
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任务四恒压系统供水实训
任务四恒压系统供水实训
一、任务分析
该系统为双泵恒压供水系统,主要由两台3KW水泵和一个0.6MPa压力变送器组成,另外有4个电动阀控制系统的出水量。
系统用一台变频器同时控制台水泵,实现变频恒压供水控制。
1、系统选用施耐德ATV31变频器,功率3KW,三相电源输入,三相输出。
2、系统分手动控制和自动控制,控制命令由监控画面发出。
3、手动控制
可以分别控制两台泵工频或变频状态运行。
4、自动控制
当供水需求量比较小时,一台水泵在变频器的控制下运行,通过调节变频转速(一般在5~50HZ范围)就可满足水压要求。
当供水需求量增到一台变频泵全速运行(频率等于50HZ)也不能保证压力恒定(水压低于压力下限)时,自动将本变频泵切换为工频运行,同时将另一台水泵变为变频泵(频率为最低值)。
这时通过变频调速来实现水压恒定。
当用水量逐渐减少时,首先变频水泵已工作在最低速,同时压力上限信号也有效,这时PLC首先将工频运行的泵停掉,同时将变频水泵的频率调到50HZ。
然后通过PID调节频率将压力恒定。
5、电动阀控制
分为点动控制和连锁控制(完全打开或关闭)。
二、相关知识
1、变频器的基本操作
PU显示模式,在PU模式下,按MODE键可改变PU显示模式,其操作如图4.1所示。
监示模式,在监示模式下,按SET键可改变监示类型,其操作4.2所示。
频率设定模式,在频率设定模式下,可改变设定频率,其操作如图4.3所示(将目前频率60Hz设定为50Hz)。
参数设定模式,在参数设定模式下,改变参数号及参数设定值时,可以用键增减来设定,其操作如图4.4所示(将目前Pr.79=2改为Pr.79=1)。
运行模式,在运行模式下,按键可以改变操作模式,其操作如图4.5所示。
帮助模式,在帮助模式下,按键可以依次显示报警记录、清除报警记录、清除参数、全部清除、用户清除及读软件版本号,其操作如图4.6所示。
报警记录清除的操作如图4.7所示。
全部清除的操作如图4.8所示。
其他的操作,如报警记录、参数清除、用户清除的操作与上述操作相似。
2、系统I/O分配
开关量输入:
%I0.0变频器故障
%I0.11#泵变频反馈
%I0.21#泵工频反馈
%I0.32#泵变频反馈
%I0.42#泵工频反馈
%I0.5原料罐A电动阀关限位
%I0.6原料罐A电动阀开限位
%I0.7原料罐B电动阀关限位
%I0.8原料罐B电动阀开限位
%I0.9原料罐C电动阀关限位
%I0.10原料罐C电动阀开限位
%I0.11液体回放电动阀关限位
%I0.12液体回放电动阀开限位
开关量输出:
%Q0.21#泵变频
%Q0.31#泵工频
%Q0.42#泵变频
%Q0.52#泵工频
%Q0.6原料罐A电动阀打开
%Q0.7原料罐A电动阀关闭
%Q0.8原料罐B电动阀打开
%Q0.9原料罐B电动阀关闭
%Q0.10原料罐C电动阀打开
%Q0.11原料罐C电动阀关闭
%Q0.12液体回放电动阀打开
%Q0.13液体回放电动阀关闭
%Q0.14变频启停
模拟量:
%IW1.0管网压力反馈
%IW1.1变频器输出频率反馈
%QW1.0变频器输出频率设定
3、系统原理图
主回路:
图4.9主电路图
控制回路:
图4.10控制回路
三、任务实施
1、送电
合上系统总控制开关QF1开关,QF4控制回路总控制开关,合上QF5PLC电源开关后,PLC模块带电。
合上QF6控制回路带电,柜面的停止指示灯亮,按下运行按钮后,运行指示。
合上QF2开关,变频器带电,然后合上QF3开关,工频运行回路。
此时合上QF7,柜内冷却风机直接运行。
2、恒压供水变频器参数设置
(1)drc-菜单中FCS参数为“INI”-变频器复位
(2)I-O-菜单中TCC参数为“2C”—两线控制方式
(3)I-O-菜单中AOIT参数为“4A”—模拟输出4-20mA
(4)I-O-菜单中DO参数为“OFR”—模拟输出电机频率
(5)DRC菜单中TFR参数为“50”---频率最大输出值50Hz
(6)SET菜单中ACC参数为“0.1”---加速时间
(7)SET菜单中DEC参数为“0.5”―――减速时间
(8)CTL菜单中FR1参数为“AI1”-模拟给定1为模拟输入AI1
(9)SUP参数为“RFR”―――显示频率
(10)FLT-菜单中OPL参数为“NO”---不进行电机缺相检测
(11)fun-stc-stt-fst――快速停止
(12)drc-bfr-50――标准电机频率
(13)drc-uns-220――电机铭牌给出的额定电压
(14)drc-frs-50――电机铭牌给出的额定频率
(15)drc-ncr-0.3――电机铭牌给出的额定电流
(16)drc-cos-0.8――电机铭牌给出的功率因数
(17)drc-tus-tad――自整定状态
(18)drc-sfr-4――开关频率
3、下载PLC程序
打开TwidoSoft软件,使用“TCP/IP”连接方式(恒压供水系统PLC的IP地址为192.168.1.202),将程序“恒压供水.TWD”下载到PLC中。
4、上位机监控画面操作说明
启动力控监控工程,程序进入恒压供水监控画面。
画面的上方是状态显示区,用于显示各泵、阀的状态,管网压力,变频器输出频率、管网压力设定。
画面的下方是控制区,用于手动和自动控制供水系统,控制各电动阀的开关动作。
手动操作:
首先将“系统”区的“手动/自动”按钮切换到手动状态,然后分别点击“1#变频”、“1#工频”、“2#变频”、“2#工频”按钮,进行相应的手动操作。
(注:
(1)按钮为切换按钮。
(2)由于安全原因,同一个泵不允许工频和变频同时启动,变频器不能同时驱动两个泵)
自动操作:
首先设定管网压力,然后将“手动/自动”按钮切换到自动状态。
电动阀控制:
后面“电动阀A”、“电动阀B”、“电动阀C”、“电动阀R”四个区域分别用于控制四个电动阀的开关。
点击“打开”按钮,电动阀开始进行打开动作,直到全部打开停止,若中间点击“停止”按钮,则阀停止在当前状态。
点击“关闭”按钮,电动阀开始进行关闭动作,直到全部关闭停止,若中间点击“停止”按钮,则阀停止在当前状态。
“点动开”和“点动关”按钮分别用于点动打开和关闭电动阀,即按下按钮时阀动作,松开按钮时阀停止动作。
点击画面的实时曲线按钮,即可对压力参数的变化趋势进行监测,包括压力设定值,压力反馈值。
四、知识扩展
1、变频器的基本构成
变频器分为交-交和交-直-交变频两种形式。
交-交变频器可将工频交流直接转换成频率、电压均可控制的交流;交-直-交变频器是先把工频交流通过整流器转换成直流,然后再把直流转换成频率、电压均可控制的交流。
2、变频器的调速原理
因为三相异步电动机的转速公式为
式中
——同步转速;
——电源频率,单位为Hz;
——电动机极对数;
——电动机转差率。
从公式可知,改变电源频率即可实现调速。
在对异步电动机实行调速时,希望电动机的主磁通保持不变,因为磁通太弱,利用铁芯不充分,同样转子电流下转矩减小,电动机负载能力下降;如果磁通太强,铁芯发热,波形变坏。
任何实现主磁通保持不变?
根据三相异步电动机定子每相电动势的有效值公式
式中
——电动机定子频率,单位为Hz;
——定子相绕组有效匝数;
——每极磁通量,单位为Wb。
由公式可知,对
和
进行适当控制就可保持磁通量不变。
所以,三相异步电动机的变频调速必须按照一定的规律同时改变定子的电压和频率,也就是通过变频器获得电压和频率均可调节的供电电源。
3、变频器的额定值和频率指标
(1)输入侧的额定值
输入侧的额定值主要是电压和相数。
在中小容量的变频器中,输入电压的额定值有:
380V/50Hz,200~230V/50Hz或60Hz。
(2)输出侧的额定值
输出电压UN,由于变频器在变频的同时也要变压,所以输出电压的额定值是指输出电压中的最大值。
在大多数情况下,它就是输出频率等于电动机额定频率时的输出电压值。
通常,输出电压的额定值总是和输入电压相等的。
输出电流IN,是指允许长时间输出的最大电流,是用户在选择变频器时的主要依据。
输出容量(KVA)SN,SN与UN、IN关系为SN=
UNIN
配用电动机容量(kw)PN,变频器说明书中规定的配用电动机容量,仅适合于长期连续负载。
过载能力,变频器的过载能力是指其输出电流超过额定电流的允许范围和时间。
大多数变频器都规定为150%IN、60s,180%IN、0.5s。
频率指标
频率范围,即变频器能够输出的最高频率fmax和最低频率fmin。
各种变频器规定的频率范围不尽一致;通常,最低工作频率为0.1Hz~1Hz,最高工作频率为120Hz~650Hz。
频率精度,指变频器输出频率的准确程度。
在变频器使用说明书中规定的条件下,由变频器的实际输出频率与设定频率之间的最大误差与最高工作频率之比的百分数来表示。
频率分辨率,指输出频率的最小改变量,即每相邻两挡频率之间的最小差值。
一般分模拟设定分辨率和数字设定分辨率两种。
4、变频器的基本参数
变频器用于单纯可变速运行时,可按出厂设定的参数运行即可,若考虑负荷、运行方式时,必须设定必要的参数。
对于三菱FR-A540变频器(有几百个参数),可以根据实际需要来设定,这里仅介绍一些常用的参数,有关其他参数,请参考附录或有关设备使用手册。
输出频率范围(Pr.1、Pr.2、Pr.18),Pr.1为上限频率,用Pr.1设定输出频率的上限,既使有高于此设定值的频率指令输入,输出频率也被钳位在上限频率。
Pr.2为下限频率,用Pr.2设定输出频率的下限。
Pr.18为高速上限频率,在120Hz以上运行时,用Pr.18设定输出频率的上限。
多段速度运行(Pr.4、Pr.5、Pr.6、Pr.24~Pr.27),Pr.4、Pr.5、Pr.6为三速设定(高速、中速和低速)的参数号,分别设定变频器的运行频率,至于变频器实际运行哪个图4.11多段速度运行
参数设定的频率,则分别由其控制端子RH、RM和RL的闭合来决定。
Pr.24~Pr.27为4~7段速度设定,实际运行哪个参数设定的频率由端子RH、RM和RL的组合(闭合)来决定,如图4.11所示。
注意:
上述功能只在外部操作模式Pr.79=4时,才能生效,否则无效。
说明:
1.多段速度比主速度优先。
2.多段速度在Pu和外部运行模式下都可以设定。
3.Pr.24~Pr.27及Pr.232~Pr.239之间的设定没有优先之分。
4.运行期间参数值能被改变。
5.当用Pr.180~Pr.186改变端子功能时,其运行将发生改变。
加减速之间(Pr.7、Pr.8、Pr.20),Pr20为加减速基准频率。
Pr.7为加速时间,既用Pr.7设定从0Hz加速到Pr.20设定的频率的时间;Pr.8为减速时间,既用Pr.8设定从Pr.20设定的频率减速到0Hz的时间。
电子过电流保护(Pr.9),Pr.9用来设定电子过电流保护的电流值,以防止电动机过热,故一般设定为电动机的额定电流值。
起动频率(Pr.13),Pr.13为变频器的起动频率,即当起动信号为ON时的开始频率,如果设定变频器的运行频率小于Pr.13的设定值时,则变频器将不能起动。
注意:
当Pr.2的设定值高于Pr.13的设定值时,即设定的运行频率小于Pr.2的设定值,只要起动信号为ON,电动机都以Pr.2的设定值运行。
当Pr.2的设定值小于Pr.13的设定值时,若设定的运行频率小于Pr.13的设定值,即使起动信号为ON,电动机也不运行;若设定的运行频率大与Pr.13的设定值时,只要起动信号为ON,电动机就开始运行。
使用负荷选择(Pr.14),Pr.14用于选择与负载特性最适宜的输出特性(V/F特性)。
当Pr.14=0时,适用定转矩负载(如运输机械、台车等);当Pr.14=1时,适用变转矩负载(如风机、水泵等);当Pr.14=2时,适用提升类负载(反转时转矩提升为0%);当Pr.14=3时,适用提升类负载(正转时转矩提升为0%)。
点动运行(Pr.15、Pr.16),Pr.15为点动运行频率,即在PU和外部模式时的点动运行频率,并且请把Pr.15的设定值设定在Pr.13的设定值之上。
Pr.16为点动加减速时间的设定参数。
参数写入禁止选择(Pr.77),Pr.77用于参数写入与禁止的选择,当Pr.77=0时,仅在PU操作模式下,变频器处于停止时才能写入参数;当Pr.77=1时,除Pr.75、Pr.77、Pr.79处不可写入参数;当Pr.77=2时,即使变频器处于运行也能写入参数。
注意:
有些变频器的部分参数在任何时候都可以设定。
操作模式选择(Pr.79),Pr.79用于选择变频器的操作模式,当Pr.79=0时,电源投入时为外部操作模式(简称EXT,即变频器的频率和起、停均由外部信号控制端子来控制),但可用操作面板切换为PU操作模式(简称PU,即变频器的频率和起、停均由控制面板);当Pr.79=1时,为PU操作模式;当Pr.79=2时,为外部操作模式;当Pr.79=3时,为PU和外部组合操作模式(即变频器的频率由操作面板控制,而起、停由外部信号控制端子来控制);当Pr.79=4时,为PU和外部组合操作模式(即变频器的频率由外部信号控制端子来控制,而起、停由操作面板控制);当Pr.79=5时,为程序控制模式。
5、变频器的主接线
FR-A540型变频器的主接线一般有6个端子,其中输入端子R、S、T接三相电源;输出端子U、V、W接三相电动机,切记不能接反,否则,将损毁变频器,其接线图如图4.12所示。
有的变频器能以单相220V作电源,此时,单相电源接到变频器的R、N输入端,输出端子U、V、W仍输出三相对称的交流电,可接三相电动机。
图4.12变频器的主接线
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