段業(yè)寬,劉海青(.江蘇省常州技師學(xué)院 機(jī)電工程系,江蘇 常州 303 .蘇州大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院工學(xué)部 機(jī)械CAD/CAM教研室,江蘇 蘇州 535)
恒壓供水系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
段業(yè)寬1,劉海青2
(1.江蘇省常州技師學(xué)院 機(jī)電工程系,江蘇 常州 213032 2.蘇州大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院工學(xué)部 機(jī)械CAD/CAM教研室,江蘇 蘇州 215325)
本文介紹了恒壓供水系統(tǒng)的特點(diǎn)和結(jié)合PLC、變頻器、觸摸屏的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的、意義。該供水系統(tǒng)由壓力傳感器發(fā)出信號(hào),PLC控制部分接收、處理并結(jié)合變頻器控制電動(dòng)機(jī)的啟停和調(diào)速,由與之相連的水泵來(lái)完成供水活動(dòng),另外可通過(guò)控制面板上的觸摸屏來(lái)觀察工況和實(shí)際需要被供水參數(shù)的設(shè)定,使該供水系統(tǒng)可視化、人性化,便于管理和排障。
恒壓供水系統(tǒng);PLC;觸摸屏
二十一世紀(jì)是高度自動(dòng)化的世紀(jì),隨著社會(huì)的發(fā)展,各個(gè)領(lǐng)域的自動(dòng)化程度會(huì)越來(lái)越高,對(duì)于生產(chǎn)生活過(guò)程中必不可少的水供應(yīng)來(lái)說(shuō),時(shí)代要求供水系統(tǒng)不斷完善,能夠根據(jù)用戶的不同而自動(dòng)反饋至供水部門,以平衡供應(yīng)商與生產(chǎn)生活之間的供求。
供水系統(tǒng)又稱為供水設(shè)備,是為解決由于壓力不足,無(wú)法到達(dá)用戶用水的高度或流量,而專門研發(fā)設(shè)計(jì)的新型環(huán)保節(jié)能的專業(yè)設(shè)備。供水系統(tǒng)一般由水泵機(jī)組,變頻控制柜,隔膜壓力罐,壓力傳感器和一些輔件構(gòu)成(如圖1)。但由于不同的類型,也會(huì)使用一些特殊的設(shè)備,如:無(wú)負(fù)壓變頻供水設(shè)備會(huì)用到無(wú)負(fù)壓穩(wěn)流罐;無(wú)塔變頻供水設(shè)備會(huì)用到液位傳感器等,由于構(gòu)成的不同,價(jià)格也不近相同。
圖1 供水系統(tǒng)
根據(jù)系統(tǒng)在提高供水質(zhì)量和節(jié)能方面的要求和功能,采用三菱公司生產(chǎn)的FX2N-32MR型號(hào)的PLC為控制部分,信號(hào)數(shù)據(jù)在PLC內(nèi)部進(jìn)行PID處理。并選用與之配套的FX2N-2AD模塊和FX2N-2DA模塊。FX2N-2AD模塊用于將2點(diǎn)模擬量輸入(輸入的電壓或電流)轉(zhuǎn)換成12位數(shù)字量,CPU對(duì)其進(jìn)行處理;FX2N-2DA模塊用于CPU將12位數(shù)字量轉(zhuǎn)換成2點(diǎn)模擬輸出(電壓或電流)。
圖2 三點(diǎn)一線
一般恒壓供水系統(tǒng)的控制部分為壓力變送器把壓力信號(hào)輸入到變頻器中進(jìn)行處理以控制電機(jī),這樣用到了變頻器內(nèi)部的PID處理部分,壓力信息由壓力表和測(cè)速設(shè)備來(lái)反映;或者是壓力變送器將壓力信號(hào)送給PID調(diào)節(jié)器,然后再輸入變頻器對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)壓變頻調(diào)速,工作情況由觸摸屏或是PC機(jī)來(lái)反映。本文中設(shè)計(jì)的變頻恒壓供水系統(tǒng)的控制部分是集合PLC、變頻器和觸摸屏各種功能的整體。PLC內(nèi)部的PID運(yùn)用增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,抗干擾能力明顯增強(qiáng),同時(shí)大大的提高了系統(tǒng)的柔性,可編程控制可靈活方便的變換;變頻器充分發(fā)揮其節(jié)能的優(yōu)勢(shì),使電機(jī)工作平穩(wěn)無(wú)沖擊;觸摸屏提供了可視化操作,對(duì)工況的監(jiān)管更直觀,可進(jìn)行模擬調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)。
PLC、變頻器、觸摸屏三個(gè)基本點(diǎn)連成一條控制線(如圖2),使控制的效果達(dá)到最佳,是恒壓供水系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵。
廣義的人機(jī)界面(Human Machine Interface,HMI)是人與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行信息傳遞、交換的重要媒介和對(duì)話接口。GOT(Graphic Operation Terminal,圖形操作終端)是三菱電機(jī)推出的一系列人機(jī)界面產(chǎn)品。將GOT連接到可編程控制器或控制設(shè)備,用戶就可以在其監(jiān)視屏幕上進(jìn)行開關(guān)、數(shù)據(jù)寫入等操作,查看指示燈、數(shù)據(jù)顯示狀態(tài),以監(jiān)視或調(diào)整各種設(shè)備的運(yùn)算狀態(tài)。它可以設(shè)計(jì)及儲(chǔ)存數(shù)十至數(shù)百幅與控制操作的相關(guān)的黑白或彩色的畫面,可以直接在顯示這些畫面的屏幕上用手指點(diǎn)擊換頁(yè)或輸入操作命令,還可以連接打印機(jī)打印報(bào)表,是一種理想的操作面板設(shè)備。GOT軟件如圖3。
圖3 供水系統(tǒng)GOT界面
在本恒壓供水控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,我們采用F940GOT-LWD-C型工業(yè)觸摸屏。設(shè)計(jì)制作觸摸屏畫面時(shí)應(yīng)先根據(jù)I/O口和PLC的程序?qū)τ|摸屏的控件進(jìn)行確定,制作畫面構(gòu)成。
觸摸屏輸入部分,X3:切換按鈕;D121:給定壓力值。觸摸屏輸出部分,M18:1號(hào)泵運(yùn)行指示燈;M19:2號(hào)泵運(yùn)行指示燈;M20:3號(hào)泵運(yùn)行指示燈;Y12:過(guò)載報(bào)警;Y11:故障報(bào)警; D123:實(shí)際壓力值;D201:電機(jī)轉(zhuǎn)速;D205、D206、D207:運(yùn)行時(shí)間。
本文設(shè)計(jì)的恒壓供水系統(tǒng)不僅是現(xiàn)代自動(dòng)控制技術(shù)在生活生產(chǎn)中的應(yīng)用,而且是響應(yīng)快速控制精確的機(jī)電一體化設(shè)備。它包含了好幾個(gè)機(jī)電結(jié)合部分,有觸摸屏與PLC的通信,壓力傳感器、PLC、變頻器之間模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換,變頻器控制電機(jī)啟動(dòng)和調(diào)速等。恒壓供水技術(shù)以其節(jié)能、安全、供水高品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn),得到了廣泛應(yīng)用。
10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.173