基于PLC与变频调速的中水处理系统 4页

DOI：10．3969／j．issn．1009-9492．2013．07．018基于PLC与变频调速的中水处理系统唐振西(广东华城建筑设计有限公司，广东广州510620)摘要：利用PLC与变频器控制设计了中水处理系统，介绍了选用PLC及变频器的原因，强调了该系统的先进性。水池液位决定水泵的启动与停止，具体由PLC执行，运行过程水泵的速度由变频器控制。采用PLC控制与变频调速，节能效果与经济效益显著。关键词：PLC；变频调速；中水处理系统中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1009—9492(2013)07—0063—04TheReclaimedWaterTreatmentSystemBasedonPLCandFrequencyConverterTANGZhen-xi(GuangdongProvinceHuachengArchitecturalDesignCo．，Ltd，Guangzhou510620，China)Abstract：UsingPLCandinvertercontroltodesignareclaimedwatertreatmentsystem．IntroducestheselectionofPLCandfrequencyconverterandemphasizestheadvancementofthesystem．Tankleveldecidedtostoporstartthewaterpump，thespecificimplementationbyPLC，duringtheoperation，thespeedofthepumpiscontrolledbyafrequencyconverter．UsingthePLCcontrolandfrequencycontrol，energysavingefectandeconomicbenefitsareremarkable．Keywords：PLC；frequencyconverter；reclaimedwatertreatmentsystem0前言组成，分别以K3与K4及K5表示，如图1所示。PLC控制是自动控制系统中比较广泛的，也这是控制系统硬件需要PLC控制的必要性。可节省一些中继，定时器及电箱的空间。利用变频器调速可节能降耗。因为变频器以改变电动机的电源频率，从而改变电机输人电压的方法，利用PLC与变频器控制大大提高了自动化程度。原来可口可乐公司的废水直接经处理后，排到珠江河的。厂区洗地与冲厕所都用自来水，用水量较大，使成本较大。中水处理系统项目完成后，按计划投入使用，把废水经处理后，即经中水处理系统后的水，作为厂区洗地与冲厕所用水，大大的节约用自来水(每日约15方水)，合理利用废(a)废水池(b)清水池水，从而降低成本，创造效益。图1水位示意图1采用PLC控制的原因整个系统的控制输入点及输出点较多，废水由于中继控制与PLC控制有不同之处。利用池的水位由低水位和高水位组成，分别以K1与PLC控制可以减少中继的使用，PLC的中继，它K2表示。清水池水位由低水位、中水位和高水位的触点无数对任用，实物中继的触点有限对数。收稿日期：2013—06—19墨露\n自动化而且中间继电器的故障率较高，中间继电器的触系统大小不同及功能繁简各异的控制需要。点因种种原因或线圈的故障，造成不能正常工(3)编程方便，易于使用。可编程序控制器作，特别是没设岗位的，也不能及时被发现，给的编程可采用与继电器电路极为相同的梯形图语后果带来不少的麻烦。比如由中间继电器故障引言，简单易懂，深受现场电气技术人员的欢迎。起电机不转或控转，甚至误转最终导致烧坏电即使是普通的工人，也能在较短的时间内掌握。机，即自控系统中所说的失控现象。用PLC控制(4)控制系统的设计安装及调试比较方便。故障率较低，并且可靠，不会产生误动作造成空可编程序控制器中含有大量的相当于中间继电转甚至失控的现象，可编程序控制器作为一种通器，时间继电器以及计数器等软元件，又用序代用的自动控制装置，在不改变系统硬件接线的情替硬件接线，安装接线工作量少。设计人员要有况下，通过改变程序的办法，可改变被控对象的可编程序控制器，就可以进行控制系统的设计，运行方式，即可编程序控制器的通用性和灵活性并且在实验室进行模拟调试。校好。这在中间继电器回路系统中是无法实现(5)维修方便，并且工作量小。可编程序控的，因为在中间继电器构成的控制系统都是按预制器有完善的自诊断，监视功能。可编程序控制先设定好的时间或条件顺序地工作，若要改变控器对于其内部的工作状态，均有显示，工作人员制顺序就必需改变控制系统的硬件接线。因中继通过它可以查出故障原因，便于迅速处理。控制有以上的不足，不得不采用PLC。(6)功能完善。除基本的逻辑控制，定时和PLC与中间继电器控制的重要区别之一就是计数等功能外，还可以配合模块控制。工作方式不同，中问继电器控制是按“并行”方由于具有上述的优点。使得可编程序控制器式工作的，或者说是同时执行的，只要形成电流的应用范围极为广泛，因而本控制系统采用PLC通路，可能同时有好几个电器动作。而PLC是按控制。顺序扫描的方式工作，也就是说PLC是以“串2采用变频器调速的原因行”方式工作的。它是循环地、连续地顺序逐条科学技术的进步，大功率晶体管电子技术的指令执行程序，任意一时刻它只能执行一条指迅速发展，交流电动机变频调速技术已广泛应令。PLC的这种串行工作方式可避免中间继电器用。其性能胜过任何一种交流调速方式，而且结控制的触点竞争和时序失配的问题。所以控制系构简单。在节能及减少维修，提高产量，保证质统采用PLC控制。量等方面都取得了明显的经济效益。变频器调速本控制系统选用较好的三菱牌PLC，型号为具有精度高，稳定性好以及噪音小，可连续调FX一30MR，又因为PLC具有以下特点。速，起动电流小，最高速度不受电源影响。中水(1)可靠性高，抗干扰能力强。可编程序控处理系统采用西门子型号MM430，7．5kW输入制器的生产厂家，在硬件方面和软件方面上采取380V的变频器。经过过滤后的清水作为淋花及洗了一系列抗干扰措施，并且采用了冗余设计和差地用，一天当中，有的时间段需用水量大，有的异设计，进一步提高了可靠性。可编程序控制器时间段需用水量较小，为了适应节能降耗的前提的平均无故障时间可达几十万小时，这是一个难要求，用水量多的时间段尽量加大转速抽水，利以置信的数字，也就是说，一台可编程序控制器用变频器调速及PID控制功能，完全达到上述要可连续运行30年不出故障。大概到目前为止没有求。在用水量较少的时间段，水泵慢转，起到节一种工业控制设备有如此高的可靠性。一般说，约用电的效果，利用变频器调速也达到所需要可编程序控制器的系统中发生的故掌绝大多数是求，也更好的节约用电，对用户来说节约成本，由传感器，执行器等外围部件所造成的。适合用说大一点为国家节省能源。这是该系统采用变频于无人看管的自控设备岗位。器的理由。(2)适应性强，应用灵活。为设计带来方变频器具有以下的特点：变频器有过电流保便，根据整个系统的控制需要而灵活选用，满足护，过载保护，过热及短路保护，并且对电机具\n唐振西：基于PLC与变频调速的中水处理系统工业自动有过载超速，防止失速过电流。急加速时，如果常工作，水位在中位时l#或2样泵启动且速度由变电机跟踪不好，则过电流保护电路动作，运转就频调速。变频器根据用水量的大小，由压力变送不能继续进行，在负载电流减少之前要进行控器监测压力的大小，通过PID控制变频的输入信制，抑制频率上升或使频率下降。防止失速在生号从而控制了水泵的速度，如设定供水正常压力过电压等的保护功能。3控制系统的组成该控制系统的组成主要由废水回收控制系统和变频控制系统。可口可乐公司的工业废水汇流到废水池里，且废水池设高水位及低水位。由水泵把废水抽到过滤系统进行过滤，过滤后的水排到清水池里，这个系统属于废水回收制系统，由液位控制水泵启动泵抽废水。清水通过水泵抽到淋花及洗地的地方，这一系统统称为变频控制系统，具体的速度根据用水而自动调速。如图2所示。图3主电路为六公斤，此时电机慢速运转，节约用电，用水量大，水压自然下降，即低于六公斤，压力传感输出信号到PID表，经过PID的调节，而输出信号控制变频器的输出频率，使抽水泵加速抽水。过一段时间少用水，水压超过控制值，PID调节变频器输出频率减小，使压力在控制值的范围之内。总而言之，水泵的速度由变频控制，变频由实际用水压力信号控制，电机的启动与停止由图2控制系统组成PLC控制，而PLC根据具体的水位监测信号反馈4系统的控制原理到PLC的输入端。废水汇流到废水池后，废水池有高水位及低因没有废水的情况下，清水池安装了自来水水位，废水池低水位3#泵停止抽SB0SB1SB2SB3SB4SB5K1K2K3K4K5水，废水池高水位3#泵开始抽水到过滤系统，废水池水位处于高水位与低水位之间，3#泵正常抽水。低位与高位用浮球来检测，作为PLC的输入信号，通过PLC全自动控制3#泵工作以及停止。清水池也分高中低水位且用浮球来监测，抽清水由1#泵及2#泵互为备用，由时间来控制，早晚早晚轮流自动切换来控制。手动可两台同时工作，也可单独工作。以下叙述变频控制，清水KM0KM1KM2KM3KM4KM5池低位时，1#或2#泵停，水位处于高与中水位之间l#或2#泵正图4I／O接线图\n自动化供水，即该系统有补水攻能。废水没有或大量用表1I，O分配表水，使清水池水位到低水位时，电池阀开启动作，自来水补到清水池中，当达到清水池的中水输入位时电磁阀自动关闭。元件代号名称输入继电器5控制系统设计SBO变频启动按钮X0控制的主电路部分如图3所示。SBl停止按钮X1PLC的I／O接线图如图4所示。SB21#工频选择按钮X2PID信号回路简图如图5所示。SB32#工频选择按钮X3SB4l#变频选择按钮X4压力PIDSB51#变频选择按钮X5传感器控制器变频器K1废水池低水位X6K2废水池高水位X7K3清水池低水位Xl0图5PID信号回路简图K4清水池中水位Xl1梯形图部分如图6所示。K5清水池高水位X12输出点变频接触器KMOY01#泵变频接触器KM1Y12#泵变频接触器KM2Y23#泵接触器KM3Y31#泵工频接触器KM4Y42#泵工频接触器KM5Y5试过程中也出现了问题，如液位高低不太理想，PID参数多次修改，最后达到较好的状态。作为一个工程设计者，刚接到工程经过深思熟虑，反复研究控制系统的可行性。经过理论可行性的依据判定，实践也行得通，这项工程投入使用到现图6梯形图在，各方面都较好。这说明经过努力学习，能够扩大业务技术知识范围，从而大大提高了设计水PLC的I／O分配表部分如表1所示。平。6经济效益参考文献：该系统投入使用以来，运行正常，实现无人[1]刘介才．工厂供电[M]．北京：机械工业出版社，看管。经过处理后的水，用于洗地淋花，冲洗手2010．问以及其他用水等等，每天用这些水约220m，为[2]方承远．工厂电气控制技术[M]．北京：机械工业出可口可乐公司每一天节约880元人民币。版社，2000．7结束语可口可乐有限公司的废水回收这个工程是笔作者简介：唐振西，男，1972年生，广东清远人，助理T程师。研究领域：供电配电及电气自动化。者独自设计并亲自安装及调试。以上所述是笔者(编辑：向飞)对该工程的整个控制系统的控指过程描述。在调