无锡科技职业学院 基于PLC的流量控制

3.1.3水泵电机的选型

水泵电机的选型基本原则，一是要确保平稳运行；二是要经常处于高效区运行，以求取得较好的节能效果。要使电机常处于高效区运行，则所选用的电机必须与系统用水量的变化幅度相匹配。本设计的要求为：电机额定功率0.37KW,额定转速为2800r/min。根据本设计要求确定采用1台SFL型水泵电机（电机功率0.37KW）。SFL型低噪音生活给水泵在外壳、轴上采用不锈钢材质，叶轮、导叶采用铸造件，经过静电喷塑处理，效率可提高5%以上；采用低噪音电机，机械密封，前端配有泄压保护装置，噪声更低(室外噪音60分贝)、磨损小、寿命更长；下轴承采用柔性耐磨轴承，噪音低，寿命长；采用低进低出的结构设计，水力模型先进，性能更可靠。它可以输送清水及理化性质类似于水的无颗粒、无杂质不挥发、弱腐蚀介质，一般用在城市给排水、锅炉给水、空调冷却系统、消防给水等。因此本设计中选择电机功率为0.37KW的SFL系列水泵电机1台。 3.1.4流量变送器的选型

流量变送器用于检测管道中的水流量，常装设在泵站的出水口，流量传感器和流量转换器是将水管中的水流量变化转变为4~20mA的模拟量信号，作为模拟输入模块(A/D模块)的输入，在选择时，为了防止传输过程中的干扰与损耗，我们采用4~20mA输出流量转换器。

根据以上的分析，本设计中选用电磁流量传感器SHLDG、电磁流量转换器SHLDZ—1实现流量的检测、显示和变送。流量表测量范围0—0.6m3/h，精度1.0；转换器输出4~20mA电流信号，送给与CPU224连接模拟量模块EM235，作为PID调节的反馈电信号。

3.2 系统主电路分析及其设计

基于PLC的水流量控制系统主电路图如图3-3所示：水泵电机为M1； QS1为变频器主电路的隔离开关；FU为主电路的熔断器。

本系统采用单泵变频运行方式，即1台水泵在变频器控制下作变速运行。

12

无锡科技职业学院 基于PLC的流量控制

图3-3 水流量控制系统主电路图

三相电源经低压熔断器、隔离开关接至变频器的R、S、T端，变频器的输出端U、V、W接至电机。变频器出厂设置：P0010=30，P0970=1。模拟信号操作控制参数设置如表3-4所示：

表3-4 模拟信号操作控制参数设置

P0003=1 设用户访问级为标准级 P0004=7 命令和数字1/0 参数号 P0700 出厂值 2 设置值 2 说明 命令源选择“由端子排输入”，这时变频器只能从端口控制，而不能由前操作面板控制。 P0003=2 设用户访问级为扩展级 P0004=7 命令和数字1/0 P0701 1 1 ON接通运行，OFF停止 P0003=1 设用户访问级为标准级 P0004=10 设定值通道和斜坡函数发生器 P1000 P1120 P1121 2 10 10 2 5 5 频率设定值选择为“模拟输入” 斜坡上升时间（s） 斜坡下降时间（s） 13

无锡科技职业学院 基于PLC的流量控制

3.3 系统控制电路分析及其设计

系统实现水流量恒定的主体控制设备是PLC，控制电路的合理性，程序的可靠性直接关系到整个系统的运行性能。本系统采用西门子公司S7-200系列PLC，它体积小，执行速度快，抗干扰能力强，性能优越。

PLC主要是用于实现水流量系统的自动控制，要完成以下功能：自动控制水泵电机的投入运行，控制水流量恒定在给定值，系统要能显示运行状况。

控制要求：根据系统控制原理，由变频器、水泵电机、流量转换器和PLC模拟量模块组成闭环系统。给定值由计算机设定，过程变量由流量变送器输出到模拟量模块输入1口中，输出变量由模拟量模块电流输出口送到变频器电压调节口，从而带动电机运行，最后使管道流量恒定。

根据以上控制要求统计控制系统的输入输出信号的名称、代码及地址编号如表3-5所示。

表3-5 输入输出点代码及地址编号

名 称 输入启动运行 代 码 SB1 SB2 Up Uf 地址编号 I0.0 I0.1 AIW0 AQW0 信号 停止运行 流量转换器输出模拟量 输出变频器输入模拟量 信号 结合系统控制原理和PLC的I/O端口分配表3-5，画出PLC及扩展模块外围接线图，如图3-4所示：

图3-4 PLC及扩展模块外围接线图

14

无锡科技职业学院 基于PLC的流量控制

本流量控制系统有3个输入量，其中包括2个数字量和1个模拟量。流量变送器将测得的管道流量输入PLC的扩展模块EM235的模拟量输入端口作为模拟量输入；开关SB1与I0.0相连运行PID运算，开关SB2与I0.1相连停止PID运算。

本流量控制系统有1个模拟量输出信号。AQW0输出的模拟信号用于控制变频器的输出频率。

根据设计要求，DIP开关设置为单极性，满量程为0-20mA，所以SW1和SW6设置为ON，SW2~SW5设置为OFF。

本设计对应的流量变送器接线图如图3-5所示。

图3.5 流量变送器接线图

15