天津西门子中国代理商电源供应商

天津西门子中国代理商电源供应商

摘 要：无负压供水系统用于生活用水的二次增压。所谓为无负压是指在水泵工作时对**管网的给水压力不产生压降，这就需要真空抑制技术、稳流补偿技术、预压平衡补偿技术、能量储存释放技术、变频调速技术和智能控制技术等多种技术共同作用来实现。智能控制器目前有基于单片机的控制器和基于PLC的智能控制器。PLC以其灵活和的特点越来越多地应用在无负压供水系统中。和利时公司的LM系列PLC以其强大的数据处理能力、优化的PID技术以及无负压供水系统标准的应用程序，在无负压供水设备中越来越多的应用。 
关键词：无负压供水；和利时LM系列PLC；控制系统标准程序 

1 引言 

无负压供水是在变频恒压供水的基础上发展起来的，它的之处在于将系统直接与自来水管网串联对接，而不用建立水池和设置水箱，供给用户的水在一个密封的环境中，避免了饮用水在供水过程中的二次污染。这种供水方式实现了无池供水与变频恒压供水的结合，能够达到比其它供水方式环保节能的效果。此外在供水过程中，充分利用自来水原有的压力，因此可节电50%以上。不仅如此，无负压供水系统结合真空抑制、稳流补偿、预压平衡补偿、能量储存释放、变频调速和智能控制等技术，在供水的同时不，会对**管网产生压降，从而保证了**管网的正常运行。 

2 无负压供水工艺概述 

无负压供水控制系统的概念就是通过变频器控制水泵的运行频率，达到节能供水的效果，同时系统还加入了**管网保护功能、水泵保护功能以及故障处理等功能。为了节约成本，目前人们大多采用一个变频器控制多个水泵的变频运行方式，也就是我们常说的一拖二、一拖三或一拖四等控制系统。采用这种方式，变频器轮流控制各个水泵变频运行。

水泵的运行方式有两种，一种是变频运行，一种是工频运行。水泵的运行方式由控制器根据用户用水量的多少自动控制。系统启动后，水泵变频运行，当用水量增加时，变频水泵转换为工频运行，并启动下一台水泵变频运行。用水量减少后，工频水泵退出运行，水泵的投切过程如此循环反复。 

在用水量很少，或没有用水时，为了节能与延长水泵的使用寿命，水泵还可以进入休眠状态。当用水量增加时，水泵会自动从休眠状态中被唤醒。当一台水泵长时间运行时，为了使各个水泵均衡运行，系统会自动选择运行时间短的水泵运行。当有水泵出现故障时，系统会自动跳过该水泵，不会影响其他水泵的投切过程。 


3 无负压供水控制系统结构设计 

在传统的无负压供水设备中，控制器大多采用单片机设计，这种控制器一般都不允许用户对其内部的程序进行修改。如果想增加一些功能，则找控制器的供应商帮助完成。这就导致了系统的灵活性较差，而且这种控制器一般都没有经过性测试，在性方面可能存在或多或少的问题。 

采用PLC作为控制单元，在性上得到了保证，其开放的编程环境也使系统开发和维护加方便。不仅如此，和利时还为无负压供水设备提供了标准的例程，用户可以直接使用这个例程搭建无负压供水控制系统，或者可以根据需要对例程进行简单的修改，这样大大提高了系统的建立效率以及系统的开放性。 

本次设计针对1拖3无负压供水控制系统。系统主要由PLC、变频器、离心泵、压力传感器、水位传感器、缺相保护器、故障报等组成。PLC负责三个水泵的投切控制算法，根据管网出口的设定压力动态调节变频器的输出频率，以及实现倒泵、休眠、故障处理、无负压补偿等功能。本系统采用和利时LM系列PLC作为系统控制器，并且通过LM系列PLC自带的RS232接口连接现场的触摸屏HT6720T，触摸屏程序具有系统参数设置、显示系统运行状态、查询系统报警等功能。为了便于用户查询控制系统的运行状况以及设置出口压力等参数，这里还用LM系列PLC自带的RS485接口连接了一个短信数传模块，用户可以通过手机随时查询水泵的运行状况以及设定管网的出口压力。无负压供水控制系统结构如图1所示。 

基于LM系列PLC的无负压供水系统具有如下特点： 

性 

性是无负压供水系统的关键。与传统的单片机控制器相比，LM系列PLC在稳定性、抗干扰性以及恶劣条件下的工作性能都要胜一筹。LM系列PLC的输入和输出点都是与现场隔离的，这为系统的提供了硬件基础。系统所提供的增量PID运算功能块使系统能够根据用户的用水量调节给水泵的工作频率，使给水压力以较快的速度稳定在设定值，这也在功能上保证了系统的稳定运行。 

易用性 

LM系列PLC体积小、集成化程度高、运算速度快、逻辑控制容量大，还可以进行在线调试和离线调试，有强大的视图功能，可以大大降低编程调试的工作量，缩短调试的周期。灵活的编程功能，可以给未来的系统升级带来大方便。系统采用7英寸TFT触摸屏，整个系统的运行状况一目了然，各项控制参数也可以根据不同工况进行调整，并可以生成实时报警与历史报警列表。同时，还利用LM系列PLC自带的RS485接口连接短信数传模块，用户可以直接通过手机随时查询系统的运行工况，并可以进行管网出口压力等参数的设置。 

功能性 

本系统是在LM系列PLC的无负压供水标准程序的基础上建立的，实现的功能包括了水泵的自动投切功能、休眠倒泵功能、水泵级判断功能、优化的故障处理功能、多时段设定功能、低水位自动保护功能、无负压功能、短信通讯功能以及PLC锁定功能等。整个系统的搭建过程几乎没有对标准程序进行修改，在实现了强大功能的基础上，方便快速地完成了控制系统的搭建

摘 要：介绍三相绕线式异步电动机转子串电阻启动继电接触器控制电路。以三菱FX2N系列PLC为控制器件，根据绕线式异步电动机转子串电阻启动控制的要求，改造继电接触器控制电路，设计了PLC输入输出接线图和梯形图程序，编写了控制程序语句指令表，分析了启动控制工作过程。 
关键词：绕线式异步电动机；PLC；启动控制 
中图分类号：TP273 文献标识码：B 

0 引言 

三相鼠笼式异步电动机存在启动电流大、启动转矩不大的缺点，只能用于空载或轻载启动。三相绕线式异步电动机可以通过滑环在转子绕组回路串入适当的电阻来限制启动电流，增大启动转矩。因此，重载启动要求启动转矩大的设备如桥式起重机、卷扬机、龙门吊车等生产机械常使用三相绕线式异步电动机。对启动控制频繁，启动转矩要求大的场所，一般采用三相绕线式异步电动机转子绕组串电阻启动控制系统。 

传统的三相绕线式异步电动机转子绕组串电阻启动继电接触器控制系统存在以下缺点：继电接触器属硬器件，控制电路接线繁杂，元器件和接点多，触点易磨损，故障率高，控制功能改变不方便，通用性差，性低。PLC控制系统能在一般高温、振动、冲击和粉尘恶劣环境中稳定有效地工作。采用PLC控制技术，系统体积小，故障率低，硬接线少维修方便，控制，性高，抗干扰性强，可以有效提高设备生产效率，延长设备使用周期。 

1 继电接触器控制电路分析 

图1为三相绕线式异步电动机转子串电阻启动控制电路图。为了限制启动电流，该电路用3个时间继电器KT1、KT2、KT3分别控制3个接触器KM1、KM2、KM3按顺序依次吸合，自动切除转子绕组中的电阻。启动时，合上电源开关QS，按下按钮SB1，接触器KM吸合，串入全部电阻（R1+R2+R3）启动；在启动3s后，接触器KM1主触头闭合，切除组电阻R1，剩下电阻（R2+R3）；经过1s后，接触器KM2主触头闭合，切除二组电阻R2，剩下电阻R3；再过1s后，接触器KM3主触头闭合，切除三组电阻R3，转子串接电阻全部切除，电动机M启动完毕，正常工作。 

表1 I/O地址分配表 

0 引 言 

钛渣电炉借助于电通过大电流，以电阻热和电弧热的形式加热物料完成冶炼。从电炉的功率曲线可知，不同电弧电流对应不同的电弧功率，当弧流过有利的调节电流时，输入炉内的功率并不会因为电流的增加而增大，反而线路上的电耗将增大，难以获得目标中的经济效益，同时可能损坏炉衬，加大电的消耗量。如何将电流控制在一个合理范围，并地控制，使其达到既保护设备又具有可观经济收益，是电炉实现控制的目标。 

在攀钢钛业公司钛渣厂，25.5MVA钛渣电炉（国内大的钛渣电炉）采用控制液压系统电磁阀得电时间，来实现电升降动作从而达到对单相电熔炼过程的恒流控制。为达到炉内电三相功率平衡，在以电流为主进行控制的同时辅以二次电压的调节，来保证输入炉内的三相功率在一定范围内达到平衡。 

在钛渣冶炼工艺中，使用西门子S7-400 PLC对电调节过程进行控制能够保证设备、准确运行，能满足钛渣冶炼过程电控制要求。 

1 电电流控制工艺要求及控制原理说明 

常规的电升降控制，被控量计算取决于电升降调节方式，有阻抗控制、功率控制和电流控制。而钛渣冶炼是按功率曲线的设定和优化进行控制。 

一个完整的工作过程是系统投运前，自动检查各设备运行状态，使其置于设定的初始位置，并由PLC系统发出确认指令，电的升降控制由预先输入到PLC的功率曲线来完成。 

在钛渣冶炼过程中由于同时存在电阻炉和电弧炉的工作过程，所以我们应按2个阶段来考虑。在埋弧时，电下部埋在炉料中，其加热来自电和炉料之间的电弧热，但主要是电流通过炉料时产生的炉料电阻热，此时负荷量很小，电流从零逐渐上升，电流变化快，功率因数高，三相负荷电流控制较难实现。当炉料逐渐熔化，熔体的导电性增加，电阻值下降，明弧放电现象加明显，常易出现塌料翻渣现象，此时须快速提升电，以防短路。炉料熔化后，电根据设定参数与炉料保持一定高度，该过程通过调节电的升降，控制电电流和相电压的变化，使电功率按给定曲线运行。相对于整个工艺过程，此阶段进入冶炼“平稳区”，同时，电与时间及炉内熔体中的FeO含量一起作为控制终点的辅助控制。在冶炼终点钛渣出炉时，电随熔体液面下降，保持一定的电流电压值，当出渣时间接近设定值，切断电炉供电电源。一个冶炼周期完成，电炉按预设程序恢复到开炉前状态。 

因冶炼工艺的特点，对炉子的控制和运行要采取相应的保护措施，主要有短路保护和断电保护。系统设有级：单相手动、三相手动、短路或断电时快速提升。设的计算和给定在上位机完成。 

短路保护：监控高压侧相电流，当其过一预设大值时，电上升。如翻渣时，电流成倍增大，计算机输出电信号给液压系统，给大力缸供液，在5s内使电达到2.5~3m/min的速度提升,并使电流下降,甚至为零。如电流值仍不下降，则延时T秒后系统供电系统自动切断。 

断电保护：在起弧阶段，当出现三电不同时与物料接触时，若仍采用正常调节方式，将因设定值和实际值之间偏差使电下降，导致电折断。因此对这种情况采用“电压-电流”控制方式，当单个电与炉料接触时，虽电流为零，但弧压也为零，该相输出为零，电停止下插。 

在冶炼中，我们期望以小的输入功率换取冶炼效果，但在冶炼过程中，电电流和电压的变化与炉料反应及炉况息息相关。因此要实现恒电流控制就要找出一个参照系来做被控参数。考虑到冶炼工艺与化工控制中精细性的区别，在本方案中恒流控制的参照系是在PLC中输入的一条设定功率曲线，它按时间段设定电电流的大小，在一个冶炼周期中的不同冶炼时间，对电电流设定值加以调整。 

电炉变压器高压侧如A相电流互感器检测到A相电流变化，通过电流变送器转化成4~20mA的电信号。电压信号经I/O卡板整形滤波，并与设定值比较、运算及放大处理后，去控制液压系统的电磁阀，由电磁阀控制液压换向阀导通时间，从而升降液压缸以改变电位置，终达到控制电流的目的，原理图见图1。做为电炉本体的控制，炉体温度、炉内压力、变压器数也是要检测控制的。