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从工控领域的角度来看待PLC与变频器之间的关系

1.介绍

在工业现场控制领域,PLC作为变频控制柜中的关键设备。开始随着国家对供水行业投入的不断加大,自动化水平也在不断提高,PLC在供水行业的应用也逐渐增多。触摸屏与PLC匹配,使PLC的应用更加灵活。同时可以设置参数,显示数据,用动画描绘自动化过程,使PLC的应用可视化。

变频供水已经成为供水行业的主流,是保证供水管网恒压的重要手段。现代变频器(VFD)完善的网络通讯工程,电动机的同步运行,远程集中控制和在线监测提供了必要的支持。通过与PLC连接的触摸屏,控制可以更加直观,操作更加简单方便。


结合PLC、触摸屏和VFD,VFD,以通讯方式控制,实现变频恒压供水。


2.系统结构


变频供水系统,主要由PLC、VFD、触摸屏、压力变送器、电源及控制电路和水泵机组组成。用户可以通过触摸屏控制系统的运行,也可以通过控制柜面板上的指示灯、按钮和转换开关了解和控制系统的运行。通过安装在出口管网上的压力变送器,将出口压力信号转换成4 ~ 20mA或0 ~ 10V的标准信号,送入PLC内置的PID调节器。PID运算后与给定的压力参数进行比较,运算频率输出到VFD。系统通过VFD控制水泵的转速来调节供水量。根据用水量的不同,PLC频率输出给定的运行频率VFD,从而调节水泵的转速,实现恒压供水。PLC设定的内部程序驱动I/O口开关的输出切换交流接触器组,从而协调运行中的泵电机数量,完成电机的启停、变频和工频切换。通过调整运行中的电机数量,控制电机组中一台电机的变频速度,使系统管网的工作压力始终稳定,从而达到恒压供水的目的。


3.工作原理


系统有两种操作模式:手动和自动。手动模式下,泵的运行由控制柜上的启停按钮控制,可根据需要控制1 # ~ 3 #泵的启停。该模式主要用于设备调试、自动故障和维护。自动运行时,首先1#水泵变频运行,VFD输出频率从0HZ上升。同时PID调节器将接收到的信号与给定的压力进行比较,并发送给VFD进行控制。如果压力不够,频率上升到50HZ,由PLC设定的程序驱动I/O口开关输出,切换交流接触器组,使1 #泵变频快速切换到工频,2 #泵变频启动。如果压力仍达不到设定压力,2 #泵变频切换到工作频率,3 #泵开始变频。如果用水量减少,PLC控制从第一台泵开始停泵,同时系统按照PID调节参数平稳运行,始终保持管网压力。


在瞬间断电的情况下,系统将停止运行。电源恢复正常后,手动启动,系统自动回到初始状态开始运行。自动变频功能是系统最基本的功能,系统自动完成多台泵的启动、停止、循环变频的整个运行过程。


4.设备参数的设置


通信前,必须正确设置PLC、触摸屏和VFD的通信参数。本系统定义为Modbus协议,波特率为9600,数据位为8,无校验,停止位为1。VFD除了设置通讯参数外,还要启用“自由停车”来保护电机。


PLC通讯参数设置:twdlcaa 24 drf-硬件-端口-端口设置,端口设置中的端口参数设置;触摸屏通讯参数设置:IO管理器-Modbus RTU01 [COM1]-Modbus设备,双击“Modbus设备”设置通讯参数。


5.PLC控制系统


系统采用变频升降装置,I/O点数为24点,继电器输出,PLC编程采用PLC专用编程软件Twidosoft。该软件提供了完整的编程环境,可用于离线编程、在线连接和调试。为了提高整个系统的性价比,系统采用可编程控制器的开关量输入输出来控制电机的启停、自动输入、定时切换、供水泵的变频和故障报警等。此外,PLC内置的PID给出电机速度、设定压力、频率、电流、电压等模拟信号。

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