PLC与变频器在恒压供水系统中的应用实践

1.实训任务

用PLC、变频器设计一个有7段速度的恒压供水系统，并在实训室完成模拟调试。

图7-42 主电路接线原理图

（1）控制要求

1）共有3台水泵，按设计要求2台运行，1台备用，运行与备用10天轮换一次。

2）用水高峰时，1台工频全速运行，1台变频运行；用水低谷时，只需1台变频运行。

3）3台水泵分别由电动机M1、M2、M3驱动，而3台电动机又分别由变频接触器KM1、KM3、KM5和工频接触器KM2、KM4、KM6控制如图7-42所示。

4）电动机的转速由变频器的7段调速来控制，7段速度与变频器的控制端子的对应关系见表7-6。

5）变频器的7段速度及变频与工频的切换由管网压力继电器的压力上限触点与下限触点控制。

6）水泵投入工频运行时，电动机的过载由热继电器保护，并有报警信号指示。

7）变频器的有关参数自行设定。

8）实训时KM1、KM3、KM5并连接变频器与电动机，KM2、KM4、KM6用指示灯代替；压力继电器的压力上限触点与下限触点分别用按钮来代替；运行与备用10天轮换一次改为100s轮换一次。

表7-67 段速度与变频器的控制端子的对应关系

（2）实训目的

1）了解PLC与变频器综合控制的设计思路。

2）掌握变频器7段调速的参数设置和外部端子的接线。

3）能运用变频器的外部端子和参数实现变频器的多段速度控制。

4）能运用变频器的多段调速解决工程实际问题。

2.实训步骤

（1）设计思路

电动机的7段速度由变频器的7段调速控制，变频器的7段调速由变频器的控制端子选择，变频器控制端子的信号由PLC的输出继电器提供（即通过PLC控制变频器的RL、RM、RH以及STF端子与SD端子的通断），而PLC输出信号的变化则通过管网压力继电器的压力上限触点与下限触点控制。

（2）变频器的设定参数

根据控制要求，变频器的具体设定参数如下：

1）上限频率Pr.1=50Hz；

2）下限频率Pr.2=0Hz；

3）加减速基准频率Pr.20=50Hz；

4）加速时间Pr.7=2s；

5）减速时间Pr.8=2s；

6）电子过电流保护Pr.9=电动机的额定电流；

7）操作模式选择（组合）Pr.79=3；

8）多段速度设定Pr.4=15Hz；

9）多段速度设定Pr.5=20Hz；

10）多段速度设定Pr.6=25Hz；

11）多段速度设定Pr.24=30Hz；

12）多段速度设定Pr.25=35Hz；

13）多段速度设定Pr.26=40Hz；

14）多段速度设定Pr.27=45Hz。

（3）PLC的I/O分配

根据系统的控制要求、设计思路和变频器的设定参数，PLC的I/O分配如下：(www.xing528.com)

X0——起动按钮，X1——水压下限，X2——水压上限，X3——停止按钮，X4——FR1（常开），X5——FR2（常开），X6——FR3（常开），Y0——运行（STF），Y1——多段速度（RH），Y2——多段速度（RM），Y3——多段速度（RL），Y4～Y11——KM1～KM6，Y12——FR动作报警。

图7-43 3台水泵的切换

（4）控制程序

根据系统的控制要求，该控制是顺序控制，其中的一个顺序是3台水泵（图中分别用1#、2#、3#代表3台水泵）的切换，如图7-43所示，另一个顺序是7段速度的切换，如图7-44所示。这两个顺序是同时进行的，可以用并行性流程来设计系统的程序，其状态转移图如图7-45所示。

图7-44 7段速度的切换

图7-45 恒压供水系统的状态转移图

（5）系统接线图

根据控制要求及I/O分配，其系统接线图如图7-46所示。

（6）实训器材

根据控制要求、I/O分配及系统接线图，完成本实训需要配备如下器材：

1）PLC应用技术综合实训装置1台。

2）变频器模块1个。

3）PLC主机模块1个。

4）手持式编程器或计算机1台。

5）交流接触器模块2个。

6）指示灯模块1个。

7）开关、按钮板模块1个（替代FR的常开触头）。

8）电动机1台（Y-112-0.55）。

9）电工常用工具1套。

10）导线若干。

（7）系统调试

1）设定参数。按上述变频器的设定参数值设定变频器的参数。

图7-46 恒压供水的控制系统接线图

2）输入程序。按图7-45所示的状态转移图正确输入程序。

3）PLC模拟调试。按图7-46所示的控制系统接线图正确连接好输入设备，进行PLC的模拟调试，观察PLC的输出指示灯是否按要求指示，若不按要求指示，则检查并修改程序，直至指示正确。

4）空载调试。按图7-46所示的控制系统接线图，将PLC与变频器连接好（不接电动机），进行PLC、变频器的空载调试，通过变频器的操作面板观察变频器的输出频率是否符合要求，若不符合要求，则检查并调整系统接线、变频器参数、PLC程序，直至变频器按要求运行。

5）系统调试。按图7-46所示的控制系统接线图正确连接好全部设备，进行系统调试，观察电动机能否按控制要求运行，若不能按控制要求运行，则检查并调整系统接线、变频器参数、PLC程序，直至电动机按控制要求运行。

3.实训报告

（1）分析与总结

1）描述电动机的运行情况，总结操作要领。

2）给PLC的控制程序加设备注释。

（2）巩固与提高

1）分别画出主电路的实训和工程接线原理图。

2）写出运行与备用10天轮换一次的PLC控制程序。

3）设计一个15段调速的恒压供水系统，其控制要求请参照本实训。