• <tr id="yyy80"></tr>
  • <sup id="yyy80"></sup>
  • <tfoot id="yyy80"><noscript id="yyy80"></noscript></tfoot>
  • 99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

    基于FCS變頻恒壓供水系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計

    2011-10-18 06:22:34蔣興加
    大眾科技 2011年5期
    關(guān)鍵詞:恒壓組態(tài)變頻

    蔣興加

    (廣西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣西 南寧 530007)

    基于FCS變頻恒壓供水系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計

    蔣興加

    (廣西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣西 南寧 530007)

    基于供水系統(tǒng)性能和工藝要求及智能建筑內(nèi)在需求,利用IPC、PLC和變頻器為核心構(gòu)建恒壓供水FCS,不僅確保有關(guān)設(shè)備、工作參數(shù)和工藝流程有機(jī)協(xié)調(diào),完成數(shù)據(jù)采集、實時監(jiān)測的自動化、智能化和信息化,并實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保及延長設(shè)備壽命。尤其通過引入以太網(wǎng)和FCS監(jiān)控系統(tǒng),充分發(fā)揮集中管理、集中操作和分散控制的優(yōu)勢,顯著提升系統(tǒng)安全性、可靠性、高效性、實用性,也為智能建筑的物業(yè)信息化管理奠定了良好基礎(chǔ)。

    FCS;恒壓供水;變頻器

    (一)引言

    變頻器是機(jī)電一體化的高技術(shù)產(chǎn)品,以優(yōu)異的調(diào)速性能、高效率、高功率因數(shù)、寬廣的運用范圍及顯著的節(jié)能效果,得到了廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)場總線是一種用于自動化底層的現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表互聯(lián)的通信網(wǎng)絡(luò),是一種全分散、全數(shù)字化、智能、雙向、多點網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng);由現(xiàn)場總線構(gòu)筑的 FCS系統(tǒng)因具有分散性和集中性、自治性和協(xié)調(diào)性、靈活性和擴(kuò)展性、先進(jìn)性和繼承性、可靠性和適應(yīng)性、友好性和新穎性等一系列特點和優(yōu)點而廣泛應(yīng)用。

    供水系統(tǒng)的高效、可靠運行與人們的生活密切相關(guān),隨著電力電子技術(shù)、控制技術(shù)、計算機(jī)等技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用,從早期的水塔供水,進(jìn)入到高性能的變頻恒壓供水。盡管變頻恒壓供水具有節(jié)能、運行工藝安全可靠、延長設(shè)備壽命等優(yōu)點,但隨著智能建筑的迅速發(fā)展,傳統(tǒng)的變頻恒壓供水系統(tǒng)成為智能建筑弱電集成系統(tǒng)的信息“孤島”,制約了現(xiàn)代物業(yè)管理的信息化水平,為此,引入通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù),設(shè)計基于工業(yè)以太網(wǎng)的恒壓供水系統(tǒng)具有十分重要的現(xiàn)實意義。

    (二)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

    在恒壓供水系統(tǒng)中,應(yīng)對供水系統(tǒng)的有關(guān)設(shè)備工作狀態(tài)和參數(shù)實時監(jiān)測、控制、報警處理,并實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保,同時需要把參數(shù)和狀態(tài)上傳到監(jiān)控計算機(jī),以實現(xiàn)集中管理和控制。系統(tǒng)主要測試的參數(shù)有供水管道出口壓力、管道流量、蓄水池水位,對運行數(shù)據(jù)進(jìn)行全自動數(shù)據(jù)采集、處理、分析、控制、顯示、查詢和打印,實現(xiàn)設(shè)備的自動監(jiān)測管理,提高管理水平和工作效率。

    根據(jù) FCS系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、設(shè)計的原則、系統(tǒng)的工藝和性能的需求指導(dǎo)系統(tǒng)硬件的設(shè)計工作,為系統(tǒng)良好、可靠、高效地工作奠定堅實的基礎(chǔ),下面主要從系統(tǒng)的組成、系統(tǒng)工作原理和主要設(shè)備選型三方面進(jìn)行簡要說明。

    1.系統(tǒng)總體設(shè)計

    為確保系統(tǒng)工作的高可靠性以及考慮系統(tǒng)調(diào)試的需要,所設(shè)計的 FCS系統(tǒng)采用雙方案方式,即操作站工作方案和傳統(tǒng)的 PLC工作方案,以操作站工作方案為主。當(dāng)操作站或網(wǎng)絡(luò)通訊故障時,PLC控制系統(tǒng)工作方案投入工作,為及時處理突發(fā)事件,以及為配合恒壓供水系統(tǒng)的實際調(diào)試工作,在PLC的控制方案中,引入了恒壓供水工藝流程的完全手動控制方式。

    變頻恒壓供水系統(tǒng)主要由變頻控制柜、壓力傳感器、水泵、供水管網(wǎng)等設(shè)備組成,變頻控制柜由變頻器、斷路器、接觸器和控制器等設(shè)備組成;FCS主要由操作站(工程師站)、控制站和現(xiàn)場設(shè)備及通訊網(wǎng)絡(luò)組成。變頻供水的變頻器、水泵機(jī)組、接觸器、傳感器、變送器視為FCS系統(tǒng)的現(xiàn)場設(shè)備,其控制器視為 FCS的控制站,操作站選用高性能的工控計算機(jī)。通訊網(wǎng)絡(luò)分為底層控制網(wǎng)、系統(tǒng)網(wǎng)和監(jiān)控網(wǎng),控制網(wǎng)用于控制站和現(xiàn)場設(shè)備的互聯(lián),采用傳統(tǒng)的模擬信號;系統(tǒng)網(wǎng)用于控制站和操作站的互聯(lián),采用 PROFIBUS-DP總線;監(jiān)控網(wǎng)采用以太網(wǎng),實現(xiàn)智能建筑信息共享。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖如下圖1所示。

    圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖

    在所設(shè)計的 FCS系統(tǒng)中,一方面,確保恒壓供水系統(tǒng)正??煽窟\行;另一方面,充分利用計算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)運算、處理、圖形顯示和通訊功能,及時監(jiān)控系統(tǒng)的工作參數(shù)和工作狀態(tài),也為智能建筑物業(yè)信息化管理提供了良好的平臺。

    2.系統(tǒng)的工藝流程

    系統(tǒng)的控制原理參見圖1。壓力傳感器將用戶管網(wǎng)水壓信號變成電信號(4mA-20mA)送給PLC的A/D轉(zhuǎn)換器輸入端,經(jīng)過PLC程序數(shù)據(jù)處理后,執(zhí)行PLC中的PID指令,PID根據(jù)壓力設(shè)定值與實際檢測值進(jìn)行PID運算,輸出控制量,經(jīng)PLC的D/A輸出模擬信號給變頻器的外部輸入控制端,通過變頻器輸出電源控制水泵電動機(jī)的電壓和頻率,調(diào)節(jié)異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速,從而改變水泵的出水量來調(diào)節(jié)供水管網(wǎng)的壓力。

    當(dāng)用水量較少時,1#泵在變頻器控制下變頻運行。如用水量加大,壓力傳感器在供水管網(wǎng)端測的水壓偏小,則變頻器輸出頻率上升,直到上限頻率50Hz,這時1#泵由變頻切換為工頻運行狀態(tài)。同時系統(tǒng)對2#泵進(jìn)行變頻起動和調(diào)節(jié)。如果兩臺泵供水仍不能滿足供水要求,則系統(tǒng)將2#泵投入工頻進(jìn)行,將3#泵投入變頻運行。

    如用水量減少,變頻器的頻率會下降。當(dāng)變頻器頻率下降至下限值30Hz時,PLC將最先工頻運行的水泵停掉,如果頻率下限值仍持續(xù)出現(xiàn),PLC再停止第2臺工頻運行的水泵。系統(tǒng)按先開起的泵先切除的順序逐臺切換泵,以維持管網(wǎng)水壓恒定;同時實現(xiàn)“倒泵功能”,延長水泵壽命。

    FCS變頻恒壓供水系統(tǒng),首先利用操作站進(jìn)行系統(tǒng)初始化設(shè)置和發(fā)布起動命令;其次,通過執(zhí)行 PLC控制程序,按照一定規(guī)則改變水泵機(jī)組投放和切除,在變頻器的配合下,實現(xiàn)水泵的軟起動;其三,變頻器在 PLC的控制下輸出所需頻率和電壓的交流電給變頻水泵機(jī)組;其四,操作站除實現(xiàn)人機(jī)監(jiān)控、報警和報表等功能外,還要實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳。

    3.主要設(shè)備選型

    根據(jù) FCS恒壓供水系統(tǒng)的組成方案和工藝要求及所需的數(shù)字量、模擬量輸入輸出通道等情況進(jìn)行設(shè)備選型工作。操作站選用 IPC-610型工控機(jī),為實現(xiàn) DP組態(tài),配置具有PROFIBUS—DP接口的網(wǎng)卡 CP5611??刂破鬟x用西門子的S7-200系列的CPU224PLC,具有14輸入/10輸出,并擴(kuò)充具有4個模擬量輸入和1個模擬量輸出通道的EM235模塊和具有PROFIBUS-DP接口的EM277模塊。MM440系列變頻器是西門子公司結(jié)合諸多先進(jìn)的生產(chǎn)制造工藝推出的高性能矢量變頻器,具有很寬的功率范圍、優(yōu)良的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制特性、完整的保護(hù)功能、較高的可靠性、較小的體積、靈活的編程能力以及可選的 PROFIBUS-DP接口模塊,本系統(tǒng)選用西門子MM440變頻器。

    (三)FCS軟件開發(fā)

    1.軟件開發(fā)概況

    FCS控制系統(tǒng),應(yīng)確保實時性、可靠性、可維護(hù)性、過程量采集和輸出、人機(jī)交互、通信功能、信息處理和算法優(yōu)化等要求,為此在軟件開發(fā)時,應(yīng)充分從系統(tǒng)的工藝性能、功能基本要求及特點出發(fā),以滿足系統(tǒng)高性價比的目標(biāo)。

    FCS軟件開發(fā)分為控制站的 PLC程序開發(fā)和操作站的監(jiān)控程序開發(fā)兩部分內(nèi)容,由于組態(tài)軟件具有直接讀寫PLC、圖形和動畫直觀呈現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場信息、對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯和數(shù)字運算、對數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄存儲、可將運行狀況及各類數(shù)據(jù)實現(xiàn)報表及報警處理、為用戶提供腳本語言編寫特定模塊等強(qiáng)大功能,為了提高開發(fā)效率和系統(tǒng)工作可靠性,操作站選用西門子WINCC6.0組態(tài)軟件。WINCC是西門子公司在自動化領(lǐng)域采用最先進(jìn)的技術(shù)與微軟公司共同開發(fā)的工控軟件,是基于32位的Windows人機(jī)界面(HMI)監(jiān)控軟件,也是一個功能強(qiáng)大的全面開放的監(jiān)控系統(tǒng)。WINCC集成了圖形系統(tǒng)、報警信息系統(tǒng)、報表系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理、標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用接口等功能,WINCC生成友好的人機(jī)對話接口,使操作員能夠清晰管理和優(yōu)化工作過程。S7-200PLC開發(fā)平臺選用 STEP7Micro/WIN 32V4.0編程軟件。

    2.操作站軟件組態(tài)

    利用操作站W(wǎng)INCC6.0組態(tài)軟件可對控制器及設(shè)備的工作參數(shù)和工作狀態(tài)實現(xiàn)全面監(jiān)視和控制,要求程序及畫面能夠直觀地顯示各個工藝參數(shù)的狀態(tài)和數(shù)據(jù);鑒于工業(yè)控制的特點,要能在畫面上直觀地看出工藝參數(shù)的趨勢走向,便于進(jìn)行分析、采取相應(yīng)的操作及控制策略;為便于管理者的監(jiān)管,要有歷史數(shù)據(jù)庫,同時,對主要的工藝參數(shù)進(jìn)行報警監(jiān)控,以便及時處理生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題;另外,還要能對有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計、打印,利用通信,為管理部門提供所需數(shù)據(jù)。因此,操作站實現(xiàn)主要功能包括:動態(tài)流程圖、動態(tài)數(shù)據(jù)、趨勢曲線畫面顯示功能,以及數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)庫管理、控制調(diào)節(jié)、報警、數(shù)據(jù)通訊、打印等功能。

    WINCC6.0組態(tài)軟件的應(yīng)用組態(tài)主要步驟為:其一、將所有IO點的參數(shù)及標(biāo)識整理齊全,并以表格的形式保存,以便在組態(tài)軟件組態(tài)和PLC編程時使用。其二、明確所使用的IO設(shè)備的生產(chǎn)商、種類、型號,使用的通信接口類型,采用的通信協(xié)議,以便在定義IO設(shè)備時做出正確配置。其三、根據(jù)工藝過程繪制、設(shè)計畫面結(jié)構(gòu)和框架。其四、建立實時數(shù)據(jù)庫,組態(tài)各種變量參數(shù),并定義數(shù)據(jù)連接。其五、制作實時、歷史趨勢曲線以及報警顯示和報表功能。其六、對組態(tài)及系統(tǒng)進(jìn)行分段和總體調(diào)試,進(jìn)一步完善用戶需求和系統(tǒng)功能。

    操作站的監(jiān)控畫面主要包括:FCS恒壓變頻供水系統(tǒng)主畫面、趨勢圖和報警畫面。

    1)主畫面 系統(tǒng)主畫面是系統(tǒng)的總貌圖,操作員可觀看系統(tǒng)總體運行情況和各種狀態(tài),了解各個設(shè)備的運行情況,在畫面上主要顯示設(shè)備的開關(guān)量信號及主要參數(shù),其主畫面如圖2所示。

    2)趨勢圖 主要包括實時趨勢和歷史趨勢,過程數(shù)據(jù)首先由組態(tài)軟件的實時數(shù)據(jù)庫處理和保存為歷史數(shù)據(jù)庫,然后由界面系統(tǒng)的趨勢曲線顯示和分析。利用實時趨勢圖不僅可以監(jiān)測各變量的當(dāng)前值,還可以通過曲線變化情況來監(jiān)測變化的趨勢,從而可對出現(xiàn)的問題進(jìn)行及時處理。

    3)報警畫面 報警是在控制過程出現(xiàn)問題時,及時發(fā)出警告,指導(dǎo)操作人員根據(jù)報警情況作相應(yīng)處理,并通過事件記錄,掌握狀態(tài)變化和操作人員活動情況。

    圖2 FCS變頻恒壓供水系統(tǒng)監(jiān)控主畫面圖

    3.PLC控制程序開發(fā)

    PLC的程序設(shè)計主要就是依據(jù)變頻恒壓供水工藝流程,確保供水管網(wǎng)壓力恒定,圍繞泵的啟與停、變頻與工頻的切換及變頻器工作頻率的調(diào)整。PLC的程序設(shè)計采用模塊化編程,即將程序根據(jù)功能劃分為一定邏輯塊,邏輯塊以子程序和中斷程序方式組織,由主程序進(jìn)行調(diào)度協(xié)調(diào)。本系統(tǒng) PLC程序由主程序、初始化子程序、加/減水泵及變頻/工頻判斷切換子程序、故障報警子程序、定時采集和 PID控制中斷服務(wù)程序模塊組成,恒壓變頻供水系統(tǒng)PLC主程序如圖3所示。

    圖3 PLC主程序流程圖

    初始化子程序主要完成PID控制參數(shù)、變頻器上/下頻率、定時采集周期進(jìn)行設(shè)置,為節(jié)省掃描時間,在主程序中只需在上電時執(zhí)行一次。在加/減水泵及變頻/工頻切換子程序中,為避免切換過于頻繁,影響設(shè)備的性能和壽命,利用 PLC中的定時器進(jìn)行時間邏輯控制;另外,在用水量最小的情況下,如一臺水泵連續(xù)運行時間超過 2小時,則應(yīng)切換到下一臺,實現(xiàn)系統(tǒng)“倒泵功能”。故障檢測處理子程序主要利用泵的“應(yīng)有”工作狀態(tài)與其供水管網(wǎng)流量的內(nèi)在聯(lián)系,確定故障位置并進(jìn)行處理。中斷服務(wù)程序利用 PLC的定時器,一方面,實現(xiàn)周期性采樣管網(wǎng)的流量和壓力過程量;另一方面,執(zhí)行PLC的 PID處理,并輸出控制量,調(diào)整變頻器的輸出頻率,以實現(xiàn)恒壓供水要求。

    (四)結(jié)論

    在供水系統(tǒng)中引入FCS變頻恒壓控制系統(tǒng),在實現(xiàn)節(jié)能的同時,使系統(tǒng)啟動平穩(wěn),啟動電流小,避免了電機(jī)啟動時對電網(wǎng)的沖擊,延長了泵和閥門等的使用壽命;并且綜合了計算機(jī)、PLC和變頻器各自的優(yōu)點,實現(xiàn)系統(tǒng)高度協(xié)調(diào)和有效控制,不僅提升供水的質(zhì)量和工作效率,也為智能建筑物業(yè)管理信息化奠定了良好的基礎(chǔ)。

    [1] 蔣興加,姚彩虹,等.現(xiàn)場總線變配電系統(tǒng)在智能建筑中的應(yīng)用設(shè)計[J].低壓電器,2007,(10):44-45.

    [2] 劉華波,王雪,等.組態(tài)軟件WINCC及其應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010,(1):3-8.

    [3] 田亞娟,郭麗穎.變頻恒壓供水 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].計算技術(shù)與自動化,2010,(1):27-28.

    TP277

    A

    1008-1151(2011)05-0133-02

    2011-01-28

    廣西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研經(jīng)費資助項目(編號:2010-KY12)

    蔣興加(1969-),男,廣西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系副教授。

    猜你喜歡
    恒壓組態(tài)變頻
    恒壓排氣制動蝶閥的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用簡析
    基于PLC及組態(tài)技術(shù)的恒溫控制系統(tǒng)開發(fā)探討
    基于PLC和組態(tài)的智能電動擰緊系統(tǒng)
    低壓除氧水泵變頻改造
    PLC組態(tài)控制在水箱控制系統(tǒng)的應(yīng)用
    基于模糊控制的恒壓供水系統(tǒng)的研究
    鑄造行業(yè)三維組態(tài)軟件的應(yīng)用
    合康變頻再獲發(fā)明專利證書
    自動化博覽(2014年4期)2014-02-28 22:31:12
    引風(fēng)機(jī)變頻改造控制策略與應(yīng)用
    河南科技(2014年23期)2014-02-27 14:18:59
    基于PLC與變頻器的恒壓供水系統(tǒng)研究
    河南科技(2014年11期)2014-02-27 14:09:59
    景洪市| 贺兰县| 英山县| 旌德县| 宜都市| 贺兰县| 习水县| 嘉兴市| 六枝特区| 朝阳县| 彰化县| 武夷山市| 中江县| 岳普湖县| 长丰县| 新郑市| 句容市| 始兴县| 博白县| 衡南县| 宜丰县| 禹州市| 东海县| 瑞昌市| 长岛县| 获嘉县| 锡林郭勒盟| 东至县| 温州市| 海伦市| 容城县| 合水县| 广东省| 霸州市| 大化| 安西县| 陕西省| 安福县| 和平区| 石河子市| 金堂县|