第25卷第1期河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)Vol.25 No.12006年2月JOURNAL OF HENAN POLYTECHNIC UNIVERSITYFeb.2006基于LOGO!的一主一備循環(huán)水泵控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)閆廣新，晁勤，陳志偉(新疆大學(xué)電氣工程學(xué)院,新疆烏魯木齊830008)摘要:介紹了以變頻器-軟啟動(dòng)器-LOGO!為核心構(gòu)成的一主一備循環(huán)水泵系統(tǒng)的控制原理、硬件接線、軟件設(shè)計(jì)及系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)，變頻調(diào)速供水控制系統(tǒng)是一項(xiàng)集現(xiàn)代先進(jìn)電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的高效節(jié)能技術(shù)，自投入工業(yè)應(yīng)用以來，它給水泵控制系統(tǒng)帶來了一場(chǎng)技術(shù)革命，變頻器調(diào)控技術(shù)在循環(huán)水泵控制系統(tǒng)中的成功應(yīng)用，有效地解決了控制負(fù)荷波動(dòng)大，調(diào)節(jié)頻繁的難題，證明了變頻調(diào)速控制系統(tǒng)優(yōu)越的技術(shù)性能和明顯的經(jīng)濟(jì)效益，具有推廣應(yīng)用價(jià)值和進(jìn)一步的研究?jī)r(jià)值.關(guān)鍵詞:變頻器;軟啟動(dòng)器;LOGO!;控制系統(tǒng).中圖分類號(hào): TM921; TP271文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A文章編號(hào): 1007-7332 (2006) 01-0050-040引言在以前的循環(huán)水泵控制系統(tǒng)中有很大一部分電機(jī)是不變速拖動(dòng)系統(tǒng)，其電能大多消耗在適應(yīng)供水量的變化Lσ一x1QF而頻繁的開停水泵中，并且無法每時(shí)每刻對(duì)水位進(jìn)行準(zhǔn)La8←x r確的定位監(jiān)測(cè)，很難準(zhǔn)確控制水泵的起停.這樣不但使Ls$- *2QF*★★* *30F電機(jī)工作在低效區(qū)，減短電機(jī)的使用壽命，而且電機(jī)的頻繁開停，使設(shè)備故障率很高，導(dǎo)致水資源嚴(yán)重浪費(fèi)，KMKM。系統(tǒng)的維護(hù)、維修工作量較大.變頻調(diào)速以其在節(jié)能與恒壓方面的優(yōu)越性能可以解決循環(huán)水泵控制系統(tǒng)存在的UVIwIBuL勾以上問題.選用LOGO! (可編程序邏輯控制器)與變ACB2 PS。U2V2wPT1T2 I頻器和軟啟動(dòng)器配合為核心構(gòu)成的一主一備循環(huán)水泵控↓制系統(tǒng)可以達(dá)到良好的控制效果[1.21.i KM,LOGO!即可編程序邏輯控制器，它的出現(xiàn)填補(bǔ)了繼電器與PLC之間的技術(shù)空間.為用戶提供了簡(jiǎn)單靈KM\活、得心應(yīng)手的解決方案.用戶可以隨心所欲地設(shè)計(jì)程序，輕松完成各種控制任務(wù). LOGO!本身集成了編程能力，用戶只需使用LOGO!面板上的鍵盤與屏幕，就MI可輕松編寫控制程序并可隨時(shí)修改程序以及調(diào)整參數(shù)設(shè)2號(hào)主用2號(hào)備用置[3]圖1 循環(huán)水泵控制主電路接線1控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Fig.1 Main circuit connection of中國(guó)煤化工變頻循環(huán)水泵控制系統(tǒng)主要由LOGO!、變頻器、MHCNMHG收稿日期: 2005-10-21作者簡(jiǎn)介:廣新(1981)男，河南周口人，從事電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化方面的研究.E mail: friendygx@ 163. com第1期閆廣新等:基于LOGO!的一主一備循環(huán)水泵控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)5軟啟動(dòng)器、壓力傳感器、液位傳感器、配電裝置以及水泵等組成.選用230RC系列的LOGO!與ACS的KM變頻器變頻器和PSS系列的軟啟動(dòng)器作為控制核心，變頻器采用ACS系列水泵專用變頻器，它具有矢量控制、NO-_KMd軟啟控制過流、過壓、欠壓、變頻器過熱、變頻器熱保護(hù)、電自動(dòng)選擇手動(dòng)tdp-機(jī)熱保護(hù)、電機(jī)過熱、失速、瞬間IGBT關(guān)斷(BX)1號(hào)電機(jī)啟動(dòng)SB保護(hù)、保險(xiǎn)絲斷、外部故障、脈沖編碼器故障、電機(jī)1號(hào)電機(jī)停止| SB2寸載(V/F)、 變頻器過載保護(hù)等功能.再加上選用2號(hào)電機(jī)啟動(dòng)| sB,PSS系列的軟啟動(dòng)器與WSP300 壓力變送器的配合,k號(hào)電機(jī)停止 sEDT進(jìn)水電磁使整個(gè)系統(tǒng)的控制效果非常好，軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，硬件閥控制”接口簡(jiǎn)易可行、可靠性高，系統(tǒng)的性價(jià)比非常高.|變頻器上電?H|變頻器故障指示」1.1硬 件部分的設(shè)計(jì)[4]變頻器斷電根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，設(shè)計(jì)了循環(huán)水泵控制主電軟啟上電SB7gQe_ aH4號(hào)電機(jī)故障指示路接線如圖1所示.軟啟斷電.SB3ITalac 8H2號(hào)電機(jī)選用230RC基本型和擴(kuò)展模塊LOGO!DM8230R型號(hào)的LOGO!控制器，其外部接線如圖變頻器故障&Hs軟啟故障2所示.水位過高報(bào)警1.2軟件 部分的設(shè)計(jì)1號(hào)電機(jī)故隋根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，選用的邏輯塊主要有:k號(hào)電機(jī)故商AND、OR、NOT、脈寬觸發(fā)繼電器(單脈沖輸出)、水位過高鎖存繼電器.水水位正常(1)手動(dòng)操作的設(shè)計(jì)如圖3所示..空水位低kI(2) 自動(dòng)操作的設(shè)計(jì)如圖4所示.(3)進(jìn)水電磁閥的設(shè)計(jì)如圖5所示.|水位過低通過以上軟硬件的設(shè)計(jì)，此控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以圖2 LOGO! 控制器的外部接線電路下功能:Fig.2 Extemal circuit connection of LOGO!手動(dòng)運(yùn)行:按下按鈕啟動(dòng)或停止水泵，可根據(jù)需要分別控制1號(hào)-2號(hào)泵的啟停.該方式主要供檢修及變頻器、軟啟動(dòng)器同時(shí)故障使用.自動(dòng)運(yùn)行:合上自動(dòng)開關(guān)后，1號(hào)泵電機(jī)通LSB1Q KM電，變頻器輸出頻率從0上升，同時(shí)將接收到的=10ζ壓力傳感器信號(hào),經(jīng)運(yùn)算與給定壓力參數(shù)進(jìn)行比LSB3FEh較，將調(diào)節(jié)參數(shù)送給變頻器，頻率逐漸上升至給定值.如用水量減小，則根據(jù)需要的水量調(diào)節(jié)參=105HAeKA數(shù)使系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行，變頻自動(dòng)功能是該系統(tǒng)最基日本的功能，系統(tǒng)自動(dòng)完成對(duì)水泵軟起動(dòng)、停止、L.SB.o.KM循環(huán)變頻的全部操作過程.l.SBs進(jìn)水量的控制:利用液位傳感器測(cè)定水池內(nèi)A08.m0rC Hhper的蓄水量，控制進(jìn)水電磁閥的啟閉，以保持水量LSB中國(guó)煤化工廠恒定，循環(huán)水池水位信號(hào)器設(shè)置4個(gè)水位:過低ILsSB.水位、低水位、正常水位、過高水位、當(dāng)水位由MYHCNMHG低水位上升至正常水位的過程中，進(jìn)水電磁閥開83 用LOGO!控制器編寫的手動(dòng)操作邏輯程序啟，在達(dá)到正常水位時(shí)，進(jìn)水電磁閥關(guān)閉、當(dāng)水Fig.3 Manual operation programmer by LOGO!位由正常水位降低至低水位的過程中，進(jìn)水電磁52河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2006年第25卷閥關(guān)閉，當(dāng)降至低水位時(shí)，進(jìn)水電磁閥才開啟.L_當(dāng)水位上升至過高水位或降低至過低水位時(shí)，發(fā)報(bào)警信號(hào).在系統(tǒng)檢修,水池清洗時(shí)可將自動(dòng)檔日h切換到手動(dòng)控制方式.E戰(zhàn)故障指示及報(bào)警部分:當(dāng)1號(hào)水泵故障時(shí)，QudEr=103HL3燈亮，切換至2號(hào)水泵工作;當(dāng)2號(hào)水泵車路0-T0S故障時(shí)，HL4燈亮，切換至1號(hào)水泵工作;當(dāng)變頻器發(fā)生故障時(shí)，HL1I 燈亮，同時(shí)要啟用軟啟動(dòng)器工作;當(dāng)軟啟動(dòng)器故障時(shí)，HL2燈亮.| T-iOs=若控制系統(tǒng)中的變頻器和軟啟動(dòng)器同時(shí)發(fā)生故sA+@障，則系統(tǒng)停止工作.pss2動(dòng)態(tài)模擬仿真用西門子公司提供的LOGO!軟件對(duì)以上編圖4 用LOGO!控制器編寫的自動(dòng)操作邏輯程序Fig.4 Automatic operation programmer by LOGO!寫的控制系統(tǒng)邏輯程序進(jìn)行了動(dòng)態(tài)模擬仿真,其仿真界面如圖6所示.由表1的模擬仿真的模擬動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果可知,Qh DT設(shè)計(jì)的循環(huán)水泵控制系統(tǒng)基本上是符合要求的.Igs Kz3總結(jié)與展望圖5用LOGO!編寫的進(jìn)水電磁閥控制邏輯程序采用變頻器-軟啟動(dòng)器-LOGO!控制的循環(huán)水Fig.5 Electromagnetic valve automatic operationprogrammer by LOGO! .泵控制裝置有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):(1)節(jié)電效益高.變頻控制系統(tǒng)，無論工作參數(shù)如何，電機(jī)的效率不會(huì)降低，電機(jī)的功率因數(shù)會(huì)得到提高[5].(2)運(yùn)行可靠、穩(wěn)定.系統(tǒng)中的核心部件變頻調(diào)速器本身的可靠性很高，一般情況下可連續(xù)使用10萬次/h以上，系統(tǒng)還采用軟啟動(dòng)方式，不存在電氣沖擊，不污染電網(wǎng)，而且變頻器自帶圖6 LOGO! 動(dòng)態(tài)模擬仿真環(huán)境欠壓、過壓、過流、過載、過熱以及失速等各種Fig.6 Simulation circumstance of LOGO!保護(hù)功能[0].(3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便.控制系統(tǒng)采用集成度高，配套方案靈活多樣，對(duì)水量變化的適應(yīng)能力強(qiáng).表1動(dòng)態(tài)模擬仿真結(jié)果Tab.1 Simulation results項(xiàng)目仿真內(nèi)容仿真結(jié)果變頻器控制1號(hào)水泵工作正常工作KM、KM2、KMs 線圈帶電，經(jīng)10s的延時(shí)后，變頻器上的KA線圈帶電，變頻器控制1號(hào)水泵開始工作.1號(hào)水泵故障KMs、 KA;線圈失電，H中國(guó)煤化工KM、KM2、KM,線圈帶:YHCNMH GKA線圈帶電，變變頻器控制2號(hào)水泵工作頻器帶動(dòng)2號(hào)水泵工作.2號(hào)水泵故障KM, KA線圈失電，HL燈亮指示2號(hào)水泵故障.第1期廣新等:基于LOGO!的一主一備循環(huán)水泵控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)53續(xù)表1項(xiàng)目仿真內(nèi)容仿真結(jié)果軟啟動(dòng)器控制1號(hào)水泵工作正常工作KM3、KMs、KM。線圈帶電，經(jīng)10s的延時(shí)后，軟啟動(dòng)器上KAr線圈帶電，軟啟動(dòng)器啟動(dòng)1號(hào)水泵工作.1號(hào)水泵故障KM、 KAr線圈失電，HLs燈亮指示1號(hào)水泵故障.軟啟動(dòng)器控制2號(hào)水泵工作KM、KMs、KM。線圈帶電，經(jīng)10s的延時(shí)后，軟啟動(dòng)器上KA2線圈帶電，軟啟動(dòng)器啟動(dòng)2號(hào)水泵工作. .2號(hào)水泵故障KM、 KAr線圈失電，HL燈亮指示2號(hào)水泵故障.變頻器故障KM、KM、KA;線圈失電，HL燈亮指示變頻器故障.軟啟動(dòng)器故障KM、KM、KAz 線圈失電，HL燈亮指示軟啟動(dòng)器故障，(4)使用壽命長(zhǎng)，自動(dòng)化程度高，無需人看管，維護(hù)量少.這種變頻調(diào)速循環(huán)供水泵控制系統(tǒng)是--項(xiàng)集現(xiàn)代先進(jìn)電力電子技術(shù)和可編程序控制技術(shù)于-體的高效節(jié)能技術(shù)，自20世紀(jì)90年代世界各國(guó)將變頻器投入工業(yè)應(yīng)用以來，它給水泵控制系統(tǒng)帶來了一場(chǎng)技術(shù)革命[7].現(xiàn)在新的循環(huán)水泵控制均采用這種控制技術(shù)，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效應(yīng).隨著工業(yè)和電力行業(yè)的迅猛發(fā)展，這種變頻調(diào)速循環(huán)供水泵控制系統(tǒng)的市場(chǎng)相當(dāng)廣闊.參考文獻(xiàn):[1] 廖常初，可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)[M]. 重慶:重慶大學(xué)出版社，2002: 52-103.[2]王錫仲. 變頻優(yōu)化調(diào)壓節(jié)能供水裝置的研究[J]. 給水排水，1998, 24 (10): 64-67.[3] 趙建周.變頻器及其在節(jié)能方面的應(yīng)用[J]. 電機(jī)電器技術(shù)，2000, 76 (6): 38-44.[4] 吳忠智.調(diào)速用變頻器及配套設(shè)備選用指南[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2000: 37-96.[5杜建明.變頻調(diào)速供水系統(tǒng)節(jié)電效果顯著[J]. 應(yīng)用能源技術(shù)，199， 35 (6): 6-7.[6] 郭小定.基于DSP的智能變頻調(diào)速系統(tǒng)[J]. 電工技術(shù)雜志，2004, 53 (9): 45-48.[7]郭興眾. 交流變頻調(diào)速系統(tǒng)中的自適應(yīng)模糊控制研究[J]. 機(jī)電工程, 2005, 22 (1): 27-30.Design of Circulating Pump Control System Based on LOGO!YAN Guang-xin, CHAO Qin, CHEN Zhi-wei( Electrical Enginering Institute of Xinjiang Universiy, Urumqi 830008. China)Abstract: The article introduces control principle, hardware wiring, software designing and virtue of cir-culating pump control system designed by the Frequency Converter Soft starterLOGO! system. The tech-nique of the frequency converter control system has high efficiency and energy saving which is based on ad-vanced power electron and computer. Since it is applied in industry field, it has given rise to a techniquerevolution in the circulating pump control system. It has solved many problems such as big load fluctuationand frequent adjustment by the frequency converter control technique. The result shows that the frequencyconverter control system has advanced technique, notable benefit, very good application value and furtherresearch value.Key words: Frequency converter; Soft-starter; LOGO!;中國(guó)煤化工TYHCNMHC&編校李文清)