1. Introducción
En el sistema de suministro de agua, el suministro de agua a presión constante significa que la presión de salida permanece sin cambios cuando cambia el consumo de agua en la red de suministro de agua. En este documento, se utilizan una computadora (PC), un controlador lógico programable (PLC) y un convertidor de frecuencia para componer el sistema de monitoreo de suministro de agua a presión constante de conversión de frecuencia, que puede realizar un suministro de agua a presión constante y cumplir con los requisitos de ahorro de energía y reducción del consumo a través de la conversión de frecuencia y la regulación de la velocidad, y es beneficioso para realizar la automatización y el monitoreo remoto de la producción. El cambio de consumo de agua es estocástico y la presión del agua es insuficiente cuando se usa el agua pico. El sistema de suministro de agua a presión constante de conversión de frecuencia puede ajustar automáticamente el aumento y la disminución de la bomba, el modo de funcionamiento del motor de la bomba y la velocidad del motor de acuerdo con el cambio de presión de la red de tuberías públicas mediante PLC y convertidor de frecuencia para realizar un suministro de agua a presión constante, que no solo evita el consumo de energía, sino que también evita el impacto de la corriente de impulso en el equipo cuando se enciende el motor.
2. Principio de funcionamiento
El sistema de suministro de agua a presión constante con conversión de frecuencia utiliza un convertidor de frecuencia para impulsar dos motores de alta potencia, que pueden funcionar tanto en conversión de frecuencia como en frecuencia de potencia; un motor de baja potencia, como motor de bomba auxiliar.
Modo de arranque: Para evitar la corriente de impulso al arrancar, el motor utiliza el modo de arranque por conversión de frecuencia, desde el terminal de salida del inversor para aumentar gradualmente la frecuencia y el voltaje. Antes de arrancar, se debe reiniciar el inversor.
Regulación de la velocidad de conversión de frecuencia: de acuerdo con el flujo de la red de tuberías de suministro de agua, el cambio de presión controla automáticamente la frecuencia de salida del inversor, con el fin de ajustar la velocidad del motor y la bomba, para lograr un suministro de agua a presión constante. Si el voltaje de salida y la frecuencia del equipo no pueden cumplir con los requisitos de suministro de agua cuando el voltaje de salida y la frecuencia aumentan a la frecuencia de energía, el PLC emitió instrucciones La bomba No. 1 cambió automáticamente a la operación de energía de frecuencia de energía, hasta que la bomba No. 1 abandonó por completo la operación de conversión de frecuencia, después de reiniciar el inversor, la bomba No. 2 entra en la operación de conversión de frecuencia.
Conmutación de múltiples bombas: según la necesidad de voltaje constante, se adopta el principio de no conmutación primaria y secundaria, es decir, acceso y salida de "inicio primero, parada". En el programa del PLC, al configurar el número de trabajo de la bomba de conversión de frecuencia y el número de bombas de frecuencia de potencia, se puede juzgar el aumento o disminución de la bomba en función de si la frecuencia dada alcanza la frecuencia límite superior o inferior. Cuando el consumo de agua es pequeño, se utiliza la bomba auxiliar.
Para evitar que una bomba funcione durante mucho tiempo, ninguna bomba puede funcionar de forma continua durante más de 3 horas. Cuando el número de bombas de frecuencia industrial es cero y una bomba está funcionando en el estado de conversión de frecuencia, se inicia el temporizador, cuando llega a 3 horas, el número de bombas de la bomba de conversión de frecuencia cambia, es decir, se cambia a otra bomba. Cuando una bomba funciona en el estado de frecuencia industrial o se inicia la bomba auxiliar, el temporizador deja de contar y se pone a cero.
Manejo de fallas: puede generar alarmas sobre el límite inferior del nivel de agua, falla del convertidor de frecuencia, falla del PLC, etc. Si falla el PLC, el sistema pasa automáticamente al modo manual.
3. Circuito de control PLC
El sistema utiliza S7-200PLC como computadora esclava. El sistema de hardware del PLC S7-200 contiene una cierta cantidad de puntos de entrada/salida (E/S), pero también puede expandir el módulo de E/S y varios módulos funcionales, para garantizar la estabilidad del sistema sobre la base de reducir los costos del sistema, elegimos el módulo de expansión UniMAT después de la CPU. El punto de entrada es 6, y las señales de límite superior e inferior son I0.0 e I0.1 respectivamente. El punto de salida es 10, y O0.0-O1.0 corresponde al terminal de salida del PLC. El reinicio del inversor se realiza mediante el punto de contacto del punto de salida O1.0 a través de un relé intermedio KA. De acuerdo con el punto de E/S y la asignación de direcciones del sistema de control, el sistema tiene cinco puntos de entrada de cantidad de conmutación, nueve puntos de salida de cantidad de conmutación, un punto de entrada de cantidad analógica y un punto de salida de cantidad analógica. Puede elegir CPU224PLC (14DI/10DO) y expandir un módulo analógico UniMAT EM235 (4AI/1AO).
4.Diseño de programas de control electrónico.
Diseño y análisis de software de estación de bombeo 4.1
(1) gestión de la cantidad de grupos de trabajo requerida por el requisito de "presión constante".
Para mantener constante la presión del agua, la frecuencia de salida del convertidor de frecuencia debe aumentarse cuando la presión del agua disminuye, y el segundo debe iniciarse cuando una bomba no puede cumplir con el requisito de presión constante. Existe un criterio para determinar si es necesario iniciar una nueva bomba, es decir, si la frecuencia de salida del inversor alcanza el límite superior de frecuencia establecido. Esta función se puede lograr comparando instrucciones. Para juzgar la certeza de que la frecuencia del convertidor de frecuencia alcanza el límite superior, se debe filtrar el límite superior de fluctuación de frecuencia causado por factores accidentales y se debe considerar el filtrado de tiempo en el programa.
(2) especificación de gestión para estaciones de bombeo en estaciones de bombeo
Debido a que la estación de bombeo del inversor espera que cada motor de arranque sea de arranque suave, existe una regla que establece que cada bomba debe usarse de manera alternada, por lo que el funcionamiento de muchos conjuntos de bombeo de la estación de bombeo necesita una especificación de gestión. En este diseño, el requisito de control estipula que ninguna bomba debe funcionar de manera continua durante más de 3 horas. Por lo tanto, es razonable utilizar la nueva bomba como conversión de frecuencia al iniciar una nueva bomba o cambiar la bomba de conversión de frecuencia. En la operación específica, el convertidor se retira del convertidor y se conecta a la fuente de alimentación de frecuencia de energía para su funcionamiento, y el convertidor se reinicia y se usa para el arranque de la nueva bomba. Además, existe otro problema de la gestión del grupo de bombas es el control del ciclo de trabajo de la bomba, en este diseño, el uso del método de número de bomba más 1 para lograr el control del ciclo del convertidor de frecuencia que es 3 más 1 a 0 lógica, el número total de bombas de frecuencia de energía combinadas con el número de bombas para lograr la rotación de la bomba de frecuencia de energía.
4.2 la estructura del programa y la realización de sus funciones programáticas.
De acuerdo con lo anterior, el PLC tiene muchas funciones en el sistema de suministro de agua a presión constante. Debido a que la unidad analógica y el ajuste PID necesitan compilar un programa de inicialización e interrupción, este programa se puede dividir en tres partes: programa principal, subrutina y programa de interrupción.
(1) Parte de la inicialización del sistema se realiza en la subrutina de inicialización, lo que ahorra tiempo de escaneo. Utilice el tiempo
Programa de inicialización
(2) El diagrama de flujo del programa principal se muestra en la Figura 2. Tiene la mayoría de las funciones, como la generación de la señal de conmutación de la bomba, la síntesis de la señal de control lógico del contactor del grupo de bombas y el procesamiento de alarmas, etc. en el programa principal. Los dos valores constantes de vida y presión constante dual de fuego se programan directamente de forma digital. El sistema de suministro de agua se establece al 70% de la escala completa y el sistema se establece al 90% de la escala completa del sistema de suministro de agua contra incendios. Las constantes de ganancia y tiempo del sistema son: ganancia Kc = 0,25, tiempo de muestreo Ts = 0,2 s, tiempo integral Ti = 30 min.
Programa de control maestro
(3) El programa de interrupción se muestra en la Figura 3. Su función se utiliza principalmente para el cálculo correspondiente de PID. Funciona bajo la función del relé normalmente cerrado SM0.0 del PLC.
5. Observaciones finales
La tecnología de suministro de agua a presión constante utiliza un convertidor de frecuencia para cambiar la frecuencia de la fuente de alimentación del motor, a fin de ajustar la velocidad de la bomba para cambiar la presión de salida de la bomba, luego, regulando la válvula para controlar la presión de salida de la bomba, con el efecto de reducir la resistencia de la tubería, lo que reduce en gran medida la pérdida de intercepción. Debido a que la bomba de desplazamiento variable funciona en la condición de conversión de frecuencia, cuando su flujo de salida es menor que el caudal nominal, la velocidad de la bomba se reduce, reduce el desgaste y el calor de los cojinetes y prolonga la vida mecánica de la bomba y el motor. Para lograr el control automático de presión constante, no se requiere que los operadores operen con frecuencia, lo que reduce la intensidad de la mano de obra y ahorra mano de obra.
El motor de la bomba adopta un modo de arranque suave, acelera según el tiempo de aceleración establecido, evita el impacto de la corriente cuando el motor arranca y provoca fluctuaciones en el voltaje de la red. Al mismo tiempo, evita la sobrecarga del sistema de bombeo causada por la aceleración repentina del motor.
Debido a que la bomba de desplazamiento variable funciona en estado de conversión de frecuencia, su velocidad está determinada por el suministro de agua externo durante su funcionamiento, por lo que el sistema puede ahorrar una cantidad considerable de energía eléctrica en el proceso de funcionamiento y su beneficio económico es muy evidente. Debido a esto, el sistema puede recuperar la inversión rápidamente y los beneficios a largo plazo, sus beneficios sociales, son enormes.
En la práctica, el suministro de agua a presión constante se puede controlar mediante un PLC y el programa de control se puede modificar fácilmente en cualquier momento para cambiar el tiempo de trabajo y las condiciones de trabajo de cada componente para cumplir con diferentes requisitos. Con relé o hardware.
