基于ABB Controllogic1756 PLC的变频器液位控制设计

    由于PLC方便可靠，轻巧低耗的特点，在液位控制中引入PLC可以方便地实现工程要求，达到很好的控制效果，并且可以实现无人远程操作。具体来说，PLC具有如下特点。    a．高可靠性，抗干扰能力强，高可靠性是电气控制设备的关键性能。    b．配套齐全，功能完善，适用性强。    c．易学易用，深受工程技术人员欢迎。    d．系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造。    e．体积小，重量轻，能耗低。    在选煤厂中，通常实行洗水闭路循环，生产加工过程的脱泥、脱介喷水全部采用循环水，生产加工过程中产品带走的水分用清水补加。为保证良好的脱泥、脱介效果，必须保证筛上喷水有足够的流量和压力。同时，为了节约用水和避免由于水的冲洗及浸泡产生过多的次生煤泥，也必须根据实际生产过程中人选原煤的煤泥量合理调整脱泥、脱介喷水的流量和压力，避免煤泥量少时喷水过多，陡增煤泥水系统的压力，或煤泥量多时喷水不足，对其他工艺环节的工艺效果和产品质量造成不利影响。而靠人工根据对煤泥水浓度的化验结果和实际经验来调整喷水的流量和压力，无法满足实际生产的要求。鉴于以上情况，从技术可靠和经济实用角度考虑，应用PLC和变频器控制的循环水自动供水系统，通过对循环水池液位的测定，控制清水泵的启停，实现了清水的自动补加。    ①控制系统构成    系统硬件主要由美国ABB公司的Controllogic1756 PLC控制器、ABB公司的变频器、电机保护器、数据采集及其他辅助设备组成（图4-28），软件采用RSLOGX500X编程，Rsview组态软件实施监控。
    图4-28    控制系统构成框图    a．循环水泵控制系统    循环水系统配备两台380kW循环水泵电机，两台电机均可设置在变频工作方式下，正常情况下采用单台电机运行。当变频器工作频率为50Hz，循环水压力仍低于系统设定的压力下限时，控制系统便自动将当前运行电机切换到工频运行，变频启动另一台电机，当达到压力高限时，自动停掉工频运行电机。    b．清水自动补加    系统配备的清水泵可根据循环水池的液位自动补加循环水。    ⑧若循环水池液位低且矿井水厂有水，则打开进水电动阀和清水泵电机向循环水池供水。    ⑥若循环水池液位高，则给出报警信号并关进水电动阀和清水泵电机，停止向循环水池供水。    ⑥若循环水浓度高而循环水池液位不高，则打开进水电动阀和清水泵电机向循环水池供水。    该系统为每台电机配备电机保护器，确保电机不会因过载、欠压、过压、相序不平衡、缺相、空转等而损坏，延长了电机的使用寿命；系统配备的液位计可实时显示循环水池的液位；压力计可对管路内压力进行监控，为控制器提供压力信号；流量计既能显示一段时间内的累计流量，又能显示瞬时流量，同时还可对循环水量进行统计和对每台泵的出水量进行监控。    ②系统功能实现    a．全自动平稳切换、恒压控制    主水管网的压力传感器将4～20mA的压力信号传送给数字PID进行运算，并给出信号直接控制变频器的转速以使管网的压力稳定。当用水量不大时，一台泵在变频器的控制下稳定运行；当用水量大到变频器全速运行也不能保证管网的压力时，控制器的压力下限信号与变频器的高速信号同时被PLC检测到，PLC将原工作在变频状态下的泵投入到工频运行，以保证压力的连续性，同时启动备用泵，以加大管网的供水量，保证压力稳定。当用水量减少时，首先表现为变频器已工作在最低速信号有效，这时管网压力上限信号仍出现，PLC将首先将工频运行的泵停掉，以减少供水量。另外，控制系统可根据自动显示的每台泵的累计运行时间及电机温度，正常情况下48h轮换一次，如遇异常，如某台电机温度过高，则自动切换到另一台运行并报警，既保证系统有备用泵，又保证系统的泵有相同的运行时间及异常情况的自动切换，确保了泵的使用寿命。控制系统图见图4-29。
    图4-29    控制系统示意图    b．半自动运行    当PLC出现问题时，自动控制系统失灵，这时候系统工作处于半自动状态，即一台泵具有自动控制功能，当用水量不够时，可手动投入另外一台泵运行。    c．手动运行    当压力传感器或变频器故障时，为确保用水，两台泵分别以手动工频方式运行。    d．动态显示    动态模拟显示由组态软件RSView开发，系统通过图形动态显示循环水泵、电磁阀的工作状态、电机的温度，循环水池的液位和事故报警信号等。    ③小结    a．用变频恒压供水，消除了管网压力波动，保证了供水质量，并延长了泵及管网和阀门的使用寿命。    b．电机既有电机保护器，又实现了软启动，克服了启动时大电流的冲击，相对延长了电机的使用寿命。    c．由于采用PLC实现对压力和流量的自动控制，可以实现无人远程操作，系统的PLC预留有RS485接口，可与公司总调度室的计算机网络连接。    d．工艺上保证了脱泥、脱介喷水随入选原煤中煤泥量的变化而相应地调整流量和压力，既保证了喷水的流量和压力，又达到节约用水的目的。