基于LOGO!的一主一备循环水泵控制系统设计

第25卷第1期河南理工大学学报Vol.25 No.12006年2月JOURNAL OF HENAN POLYTECHNIC UNIVERSITYFeb.2006基于LOGO!的一主一备循环水泵控制系统设计闫广新，晁勤，陈志伟(新疆大学电气工程学院,新疆乌鲁木齐830008)摘要:介绍了以变频器-软启动器-LOGO!为核心构成的一主一备循环水泵系统的控制原理、硬件接线、软件设计及系统优点，变频调速供水控制系统是一项集现代先进电力电子技术和计算机技术于一体的高效节能技术，自投入工业应用以来，它给水泵控制系统带来了一场技术革命，变频器调控技术在循环水泵控制系统中的成功应用，有效地解决了控制负荷波动大，调节频繁的难题，证明了变频调速控制系统优越的技术性能和明显的经济效益，具有推广应用价值和进一步的研究价值.关键词:变频器;软启动器;LOGO!;控制系统.中图分类号: TM921; TP271文献标识码: A文章编号: 1007-7332 (2006) 01-0050-040引言在以前的循环水泵控制系统中有很大一部分电机是不变速拖动系统，其电能大多消耗在适应供水量的变化Lσ一x1QF而频繁的开停水泵中，并且无法每时每刻对水位进行准La8←x r确的定位监测，很难准确控制水泵的起停.这样不但使Ls$- *2QF*★★* *30F电机工作在低效区，减短电机的使用寿命，而且电机的频繁开停，使设备故障率很高，导致水资源严重浪费，KMKM。系统的维护、维修工作量较大.变频调速以其在节能与恒压方面的优越性能可以解决循环水泵控制系统存在的UVIwIBuL勾以上问题.选用LOGO! (可编程序逻辑控制器)与变ACB2 PS。U2V2wPT1T2 I频器和软启动器配合为核心构成的一主一备循环水泵控↓制系统可以达到良好的控制效果[1.21.i KM,LOGO!即可编程序逻辑控制器，它的出现填补了继电器与PLC之间的技术空间.为用户提供了简单灵KM\活、得心应手的解决方案.用户可以随心所欲地设计程序，轻松完成各种控制任务. LOGO!本身集成了编程能力，用户只需使用LOGO!面板上的键盘与屏幕，就MI可轻松编写控制程序并可随时修改程序以及调整参数设2号主用2号备用置[3]图1 循环水泵控制主电路接线1控制系统设计Fig.1 Main circuit connection of中国煤化工变频循环水泵控制系统主要由LOGO!、变频器、MHCNMHG收稿日期: 2005-10-21作者简介:广新(1981)男，河南周口人，从事电力系统综合自动化方面的研究.E mail: friendygx@ 163. com第1期闫广新等:基于LOGO!的一主一备循环水泵控制系统设计5软启动器、压力传感器、液位传感器、配电装置以及水泵等组成.选用230RC系列的LOGO!与ACS的KM变频器变频器和PSS系列的软启动器作为控制核心，变频器采用ACS系列水泵专用变频器，它具有矢量控制、NO-_KMd软启控制过流、过压、欠压、变频器过热、变频器热保护、电自动选择手动tdp-机热保护、电机过热、失速、瞬间IGBT关断(BX)1号电机启动SB保护、保险丝断、外部故障、脉冲编码器故障、电机1号电机停止| SB2寸载(V/F)、 变频器过载保护等功能.再加上选用2号电机启动| sB,PSS系列的软启动器与WSP300 压力变送器的配合,k号电机停止 sEDT进水电磁使整个系统的控制效果非常好，软件设计简单，硬件阀控制”接口简易可行、可靠性高，系统的性价比非常高.|变频器上电❽H|变频器故障指示」1.1硬 件部分的设计[4]变频器断电根据控制系统的要求，设计了循环水泵控制主电软启上电SB7gQe_ aH4号电机故障指示路接线如图1所示.软启断电.SB3ITalac 8H2号电机选用230RC基本型和扩展模块LOGO!DM8230R型号的LOGO!控制器，其外部接线如图变频器故障&Hs软启故障2所示.水位过高报警1.2软件 部分的设计1号电机故隋根据控制系统的要求，选用的逻辑块主要有:k号电机故商AND、OR、NOT、脉宽触发继电器(单脉冲输出)、水位过高锁存继电器.水水位正常(1)手动操作的设计如图3所示..空水位低kI(2) 自动操作的设计如图4所示.(3)进水电磁阀的设计如图5所示.|水位过低通过以上软硬件的设计，此控制系统主要实现以图2 LOGO! 控制器的外部接线电路下功能:Fig.2 Extemal circuit connection of LOGO!手动运行:按下按钮启动或停止水泵，可根据需要分别控制1号-2号泵的启停.该方式主要供检修及变频器、软启动器同时故障使用.自动运行:合上自动开关后，1号泵电机通LSB1Q KM电，变频器输出频率从0上升，同时将接收到的=10ζ压力传感器信号,经运算与给定压力参数进行比LSB3FEh较，将调节参数送给变频器，频率逐渐上升至给定值.如用水量减小，则根据需要的水量调节参=105HAeKA数使系统平稳运行，变频自动功能是该系统最基日本的功能，系统自动完成对水泵软起动、停止、L.SB.o.KM循环变频的全部操作过程.l.SBs进水量的控制:利用液位传感器测定水池内A08.m0rC Hhper的蓄水量，控制进水电磁阀的启闭，以保持水量LSB中国煤化工厂恒定，循环水池水位信号器设置4个水位:过低ILsSB.水位、低水位、正常水位、过高水位、当水位由MYHCNMHG低水位上升至正常水位的过程中，进水电磁阀开83 用LOGO!控制器编写的手动操作逻辑程序启，在达到正常水位时，进水电磁阀关闭、当水Fig.3 Manual operation programmer by LOGO!位由正常水位降低至低水位的过程中，进水电磁52河南理工大学学报(自然科学版)2006年第25卷阀关闭，当降至低水位时，进水电磁阀才开启.L_当水位上升至过高水位或降低至过低水位时，发报警信号.在系统检修,水池清洗时可将自动档日h切换到手动控制方式.E战故障指示及报警部分:当1号水泵故障时，QudEr=103HL3灯亮，切换至2号水泵工作;当2号水泵车路0-T0S故障时，HL4灯亮，切换至1号水泵工作;当变频器发生故障时，HL1I 灯亮，同时要启用软启动器工作;当软启动器故障时，HL2灯亮.| T-iOs=若控制系统中的变频器和软启动器同时发生故sA+@障，则系统停止工作.pss2动态模拟仿真用西门子公司提供的LOGO!软件对以上编图4 用LOGO!控制器编写的自动操作逻辑程序Fig.4 Automatic operation programmer by LOGO!写的控制系统逻辑程序进行了动态模拟仿真,其仿真界面如图6所示.由表1的模拟仿真的模拟动态仿真结果可知,Qh DT设计的循环水泵控制系统基本上是符合要求的.Igs Kz3总结与展望图5用LOGO!编写的进水电磁阀控制逻辑程序采用变频器-软启动器-LOGO!控制的循环水Fig.5 Electromagnetic valve automatic operationprogrammer by LOGO! .泵控制装置有以下几个优点:(1)节电效益高.变频控制系统，无论工作参数如何，电机的效率不会降低，电机的功率因数会得到提高[5].(2)运行可靠、稳定.系统中的核心部件变频调速器本身的可靠性很高，一般情况下可连续使用10万次/h以上，系统还采用软启动方式，不存在电气冲击，不污染电网，而且变频器自带图6 LOGO! 动态模拟仿真环境欠压、过压、过流、过载、过热以及失速等各种Fig.6 Simulation circumstance of LOGO!保护功能[0].(3)结构简单，操作简便.控制系统采用集成度高，配套方案灵活多样，对水量变化的适应能力强.表1动态模拟仿真结果Tab.1 Simulation results项目仿真内容仿真结果变频器控制1号水泵工作正常工作KM、KM2、KMs 线圈带电，经10s的延时后，变频器上的KA线圈带电，变频器控制1号水泵开始工作.1号水泵故障KMs、 KA;线圈失电，H中国煤化工KM、KM2、KM,线圈带:YHCNMH GKA线圈带电，变变频器控制2号水泵工作频器带动2号水泵工作.2号水泵故障KM, KA线圈失电，HL灯亮指示2号水泵故障.第1期广新等:基于LOGO!的一主一备循环水泵控制系统设计53续表1项目仿真内容仿真结果软启动器控制1号水泵工作正常工作KM3、KMs、KM。线圈带电，经10s的延时后，软启动器上KAr线圈带电，软启动器启动1号水泵工作.1号水泵故障KM、 KAr线圈失电，HLs灯亮指示1号水泵故障.软启动器控制2号水泵工作KM、KMs、KM。线圈带电，经10s的延时后，软启动器上KA2线圈带电，软启动器启动2号水泵工作. .2号水泵故障KM、 KAr线圈失电，HL灯亮指示2号水泵故障.变频器故障KM、KM、KA;线圈失电，HL灯亮指示变频器故障.软启动器故障KM、KM、KAz 线圈失电，HL灯亮指示软启动器故障，(4)使用寿命长，自动化程度高，无需人看管，维护量少.这种变频调速循环供水泵控制系统是--项集现代先进电力电子技术和可编程序控制技术于-体的高效节能技术，自20世纪90年代世界各国将变频器投入工业应用以来，它给水泵控制系统带来了一场技术革命[7].现在新的循环水泵控制均采用这种控制技术，取得了明显的经济效益和环保效应.随着工业和电力行业的迅猛发展，这种变频调速循环供水泵控制系统的市场相当广阔.参考文献:[1] 廖常初，可编程序控制器应用技术[M]. 重庆:重庆大学出版社，2002: 52-103.[2]王锡仲. 变频优化调压节能供水装置的研究[J]. 给水排水，1998, 24 (10): 64-67.[3] 赵建周.变频器及其在节能方面的应用[J]. 电机电器技术，2000, 76 (6): 38-44.[4] 吴忠智.调速用变频器及配套设备选用指南[M]. 北京:机械工业出版社, 2000: 37-96.[5杜建明.变频调速供水系统节电效果显著[J]. 应用能源技术，199， 35 (6): 6-7.[6] 郭小定.基于DSP的智能变频调速系统[J]. 电工技术杂志，2004, 53 (9): 45-48.[7]郭兴众. 交流变频调速系统中的自适应模糊控制研究[J]. 机电工程, 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!;中国煤化工TYHCNMHC&编校李文清)