1.介紹
在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制領(lǐng)域，可編程PLC控制器(PLC)一直扮演著重要的角色。隨著國(guó)家對(duì)供水行業(yè)投入的不斷加大，自來(lái)水廠的自動(dòng)化水平也在不斷提高，PLC在供水行業(yè)的應(yīng)用也逐漸增多。觸摸屏與PLC匹配，使PLC的應(yīng)用更加靈活。同時(shí)可以設(shè)置參數(shù)，顯示數(shù)據(jù)，用動(dòng)畫描繪自動(dòng)化過(guò)程，使PLC的應(yīng)用可視化。
變頻供水已經(jīng)成為供水行業(yè)的主流，是保證供水管網(wǎng)恒壓的重要手段。現(xiàn)代變頻器（VFD）完善的網(wǎng)絡(luò)通訊工程，電動(dòng)機(jī)的同步運(yùn)行，遠(yuǎn)程集中控制和在線監(jiān)測(cè)提供了必要的支持。通過(guò)與PLC連接的觸摸屏，控制可以更加直觀，操作更加簡(jiǎn)單方便。
結(jié)合PLC、觸摸屏和VFD，VFD，以通訊方式控制，實(shí)現(xiàn)變頻恒壓供水。
2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
變頻供水系統(tǒng)，主要由PLC、VFD、觸摸屏、壓力變送器、電源及控制電路和水泵機(jī)組組成。用戶可以通過(guò)觸摸屏控制系統(tǒng)的運(yùn)行，也可以通過(guò)控制柜面板上的指示燈、按鈕和轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)了解和控制系統(tǒng)的運(yùn)行。通過(guò)安裝在出口管網(wǎng)上的壓力變送器，將出口壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成4 ~ 20mA或0 ~ 10V的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，送入PLC內(nèi)置的PID調(diào)節(jié)器。PID運(yùn)算后與給定的壓力參數(shù)進(jìn)行比較，運(yùn)算頻率輸出到VFD。系統(tǒng)通過(guò)VFD控制水泵的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)供水量。根據(jù)用水量的不同，PLC頻率輸出給定的運(yùn)行頻率VFD，從而調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。PLC設(shè)定的內(nèi)部程序驅(qū)動(dòng)I/O口開(kāi)關(guān)的輸出切換交流接觸器組，從而協(xié)調(diào)運(yùn)行中的泵電機(jī)數(shù)量，完成電機(jī)的啟停、變頻和工頻切換。通過(guò)調(diào)整運(yùn)行中的電機(jī)數(shù)量，控制電機(jī)組中一臺(tái)電機(jī)的變頻速度，使系統(tǒng)管網(wǎng)的工作壓力始終穩(wěn)定，從而達(dá)到恒壓供水的目的。
3.工作原理
系統(tǒng)有兩種操作模式:手動(dòng)和自動(dòng)。手動(dòng)模式下，泵的運(yùn)行由控制柜上的啟停按鈕控制，可根據(jù)需要控制1 # ~ 3 #泵的啟停。該模式主要用于設(shè)備調(diào)試、自動(dòng)故障和維護(hù)。自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，首先1#水泵變頻運(yùn)行，VFD輸出頻率從0HZ上升。同時(shí)PID調(diào)節(jié)器將接收到的信號(hào)與給定的壓力進(jìn)行比較，并發(fā)送給VFD進(jìn)行控制。如果壓力不夠，頻率上升到50HZ，由PLC設(shè)定的程序驅(qū)動(dòng)I/O口開(kāi)關(guān)輸出，切換交流接觸器組，使1 #泵變頻快速切換到工頻，2 #泵變頻啟動(dòng)。如果壓力仍達(dá)不到設(shè)定壓力，2 #泵變頻切換到工作頻率，3 #泵開(kāi)始變頻。如果用水量減少，PLC控制從第一臺(tái)泵開(kāi)始停泵，同時(shí)系統(tǒng)按照PID調(diào)節(jié)參數(shù)平穩(wěn)運(yùn)行，始終保持管網(wǎng)壓力。
在瞬間斷電的情況下，系統(tǒng)將停止運(yùn)行。電源恢復(fù)正常后，手動(dòng)啟動(dòng)，系統(tǒng)自動(dòng)回到初始狀態(tài)開(kāi)始運(yùn)行。自動(dòng)變頻功能是系統(tǒng)最基本的功能，系統(tǒng)自動(dòng)完成多臺(tái)泵的啟動(dòng)、停止、循環(huán)變頻的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程。
4.設(shè)備參數(shù)的設(shè)置
通信前，必須正確設(shè)置PLC、觸摸屏和VFD的通信參數(shù)。本系統(tǒng)定義為Modbus協(xié)議，波特率為9600，數(shù)據(jù)位為8，無(wú)校驗(yàn)，停止位為1。VFD除了設(shè)置通訊參數(shù)外，還要啟用“自由停車”來(lái)保護(hù)電機(jī)。
PLC通訊參數(shù)設(shè)置:twdlcaa 24 drf-硬件-端口-端口設(shè)置，端口設(shè)置中的端口參數(shù)設(shè)置；觸摸屏通訊參數(shù)設(shè)置:IO管理器-Modbus RTU01 [COM1]-Modbus設(shè)備，雙擊“Modbus設(shè)備”設(shè)置通訊參數(shù)。
5.PLC控制系統(tǒng)
系統(tǒng)采用變頻升降裝置，I/O點(diǎn)數(shù)為24點(diǎn)，繼電器輸出，PLC編程采用PLC專用編程軟件Twidosoft。該軟件提供了完整的編程環(huán)境，可用于離線編程、在線連接和調(diào)試。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的性價(jià)比，系統(tǒng)采用可編程控制器的開(kāi)關(guān)量輸入輸出來(lái)控制電機(jī)的啟停、自動(dòng)輸入、定時(shí)切換、供水泵的變頻和故障報(bào)警等。此外，PLC內(nèi)置的PID給出電機(jī)速度、設(shè)定壓力、頻率、電流、電壓等模擬信號(hào)。
