一種基于plc的泵自動調節(jié)設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種基于PLC的泵自動調節(jié)設備，通過流量傳感器和壓力傳感器分別測量泵的流量和壓力，經過數模轉化模塊將模擬量轉化成數字量，傳送到PLC；由PLC計算得到泵的揚程；同時，還與設定閾值比較，通過變頻器控制電機以三個檔位的速度運行，調節(jié)泵的流量和揚程；并且通過串行通信在顯示器上顯示泵的流量、壓力與揚程。本實用新型的優(yōu)點為：通過閉環(huán)控制，將泵的流量和揚程控制在理想的情況下，急停和過載保護保證設備安全穩(wěn)定，減少對人員傷害；操作簡單，節(jié)約能源，延長泵體和電機使用壽命。
【專利說明】—種基于PLC的栗自動調節(jié)設備

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及機械自動化領域，具體來說，是一種一種基于PLC的泵自動調節(jié)系，實現泵流量、揚程的自動調節(jié)。

【背景技術】
[0002]泵是輸送液體或使液體增壓的機械。它將原動機的機械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加，泵主要用來輸送水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液態(tài)金屬等液體，也可輸送液、氣混合物及含懸浮固體物的液體。在工業(yè)領域有著廣泛的使用。
[0003]其主要參數是流量和揚程，揚程是指泵產生的總水頭。其值等于泵出口總水頭和入口總水頭的代數差。揚程用H表示，常用單位為米(m)。其數學表達式為:
「 ?Pz-Pi , V2-V1
[0004]π--~，
P% 2g
[0005]其中，P1S泵入口液體的壓力，P2S泵出口液體的壓力；P為水的密度；g為重力加速度；Vl為泵入口液體的流速，可以近似認為V1 = O ；v2為泵出口液體的流速，根據公式
v=g計算得到為液體流速，Q為泵的流量，通過流量傳感器測量得到；A為泵的截面面 A積。
[0006]進而通過壓力傳感器測量泵體的進出口壓力，可得到泵的揚程。
[0007]在工程當中，使用變頻器或繼電器-接觸器控制設備調節(jié)電機轉速，進而改變泵的流量和揚程。雖然具有結構簡單、價格低廉的優(yōu)點，但同時也存在著干擾強、接線復雜、靈活性差、故障率高的缺點，無法滿足機械自動化調節(jié)以及高可靠性的要求。因此，設計一種功能完善、通用靈活的自動調節(jié)設備才能滿足控制邏輯復雜的工業(yè)應用場合。
實用新型內容
[0008]為了解決上述問題，本實用新型提出一種基于PLC的泵自動調節(jié)設備，使泵體在不同的環(huán)境下穩(wěn)定工作，操作簡單。
[0009]本實用新型泵自動調節(jié)設備，包括壓力傳感器、流量傳感器、模擬量轉換單元、PLC、變頻器以及顯示器。
[0010]其中，壓力傳感器為兩個，分別安裝在泵入水管和出水管的側壁上。兩個壓力傳感器信號輸出的正極分別接入模擬量轉換單元通道A的正極和通道B的正極；兩個壓力傳感器信號輸出的負極分別接入模擬量轉換單元通道A的負極和通道B的負極；
[0011]流量傳感器安裝在泵的出水口，信號輸出的正極接入模擬量轉化模塊通道C正極，信號輸出的負極接入模擬量轉化模塊通道C負極。
[0012]模擬量轉換單元通道A的公共端RA與通道A的正極短接。模擬量轉換單元通道B的公共端RB與通道B的正極短接。模擬轉換單元通道C的公共端RC與通道C的正極短接。
[0013]模擬量轉化模塊通過I/O擴展端子與PLC相連。PLC為繼電器輸出，PLC中四個輸出繼電器的輸出口分別連接變頻器的第一段速設置端口、第二段速設置端口、第三段速設置端口、正轉/負轉設置端口。變頻器與控制電機相連。PLC的通信端口通過串口數據線連接顯不器。
[0014]本實用新型的優(yōu)點在于:
[0015]1、本實用新型泵自動調節(jié)設備，實現弱電控制強電，操作簡單，容易實施；
[0016]2、本實用新型泵自動調節(jié)設備，根據設定的閾值實現自我調節(jié)，將電機以三個段速運行，節(jié)約能源，保證泵體安全穩(wěn)定運行；
[0017]3、本實用新型泵自動調節(jié)設備，不受泵功率大小限制，且以工頻50HZ為標準，應用范圍廣；
[0018]4、本實用新型泵自動調節(jié)設備，可以對現場數據進行時時監(jiān)控，當工作情況出現危險時，設備自動報警并停止，保證人機安全，延長設備使用壽命，降低成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型泵自動調節(jié)設備結構框圖。
[0020]圖中:
[0021]1-壓力傳感器2-流量傳感器3-模擬量轉換單元
[0022]4-PLC5-變頻器 6_顯示器
[0023]7-報警蜂鳴器

【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖來對本實用新型作進一步說明。
[0025]本實用新型泵自動調節(jié)設備，包括壓力傳感器、流量傳感器、模擬量轉換單元、PLC、變頻器以及顯示器。
[0026]其中，壓力傳感器為兩個，分別安裝在泵入水管和出水管的側壁上，測量泵的液體流入口和流出口的壓力。兩個壓力傳感器信號輸出的正極分別接入模擬量轉換單元通道A的正極A+和通道B的正極B+ ;兩個信號輸出的負極分別接入模擬量轉換單元通道A的負極A-和通道B的負極B-。
[0027]流量傳感器安裝在泵的出水口，用來測量泵的出水口流量；流量傳感器信號輸出的正極接入模擬量轉化模塊通道C正極C+，信號輸出的負極接入模擬量轉化模塊通道C負極C-。
[0028]由于壓力傳感器與流量傳感器輸出信號是電流信號，因此，需要將模擬量轉換單元通道A的公共端RA與通道A的正極A+短接；模擬量轉換單元通道B的公共端RB與通道B的正極B+短接。模擬轉換單元通道C的公共端RC與通道C的正極C+短接。
[0029]所述模擬量轉化模塊與PLC配套使用；模擬量轉化模塊采用西門子EM231模擬量擴展模塊；PLC采用西門子S7-200型號的PLC，輸出形式為繼電器輸出。模擬量轉化模塊6通過I/O擴展端子與PLC相連，將壓力傳感器與流量傳感器輸出的電流信號轉化為數字信號，發(fā)送至PLC。
[0030]PLC中四個輸出繼電器的輸出口 Q0.0?Q0.3分別連接變頻器的第一段速設置端口、第二段速設置端口、第三段速設置端口、正轉/負轉設置端口。變頻器與控制電機相連，連接方式根據變頻器的具體型號及泵的負載情況而定。由此，通過PLC將接收到的數字信號與設定閾值進行判定，發(fā)出控制指令，控制輸出繼電器斷開和閉合，實現對變頻器三段速方式控制電機運行。三段速值根據需要通過變頻器面板設定。
[0031]所述顯示器型號為TD400，通過RS232九針串口數據線連接到PLC的通信端口 ；PLC接收到的數字信號實時發(fā)送至顯示器進行顯示；同時根據接收到的數字信號，得到泵的揚程一并發(fā)送至顯示器進行顯示，以便時刻了解工作情況。
[0032]本實用新型泵自動調節(jié)設備中設置五個按鈕，令其分別為按鈕I?5，分別用來控制設備上電、工頻50Hz工作開啟、變頻工作開啟、急停復位與停止工作。五個按鈕的正極均與PLC電壓輸出正極L+相連，共用PLC的24V電壓輸出；五個按鈕的負極分別接入PLC中輸入繼電器的5個輸入接口 10.0?10.4，再將PLC的公共負極M接回24V電壓輸出的負極IM0
[0033]本實用新型中PLC的輸出繼電器輸出口 Q0.4連接報警蜂鳴器，當設備工作中出現危險時，通過報警蜂鳴器自動報警并停止設備工作，保證人機安全。
【權利要求】
1.一種基于PLC的泵自動調節(jié)設備，其特征在于:包括壓力傳感器、流量傳感器、模擬量轉換單元、PLC、變頻器以及顯示器； 其中，壓力傳感器為兩個，分別安裝在泵入水管和出水管的側壁上；兩個壓力傳感器信號輸出的正極分別接入模擬量轉換單元通道A的正極和通道B的正極；兩個壓力傳感器信號輸出的負極分別接入模擬量轉換單元通道A的負極和通道B的負極； 流量傳感器安裝在泵的出水口，信號輸出的正極接入模擬量轉化模塊通道C正極，信號輸出的負極接入模擬量轉化模塊通道C負極； 模擬量轉換單元通道A的公共端RA與通道A的正極短接；模擬量轉換單元通道B的公共端RB與通道B的正極短接，模擬轉換單元通道C的公共端RC與通道C的正極短接； 模擬量轉化模塊通過I/O擴展端子與PLC相連；PLC為繼電器輸出，PLC中四個輸出繼電器的輸出口分別連接變頻器的第一段速設置端口、第二段速設置端口、第三段速設置端口、正轉/負轉設置端口 ；變頻器與控制電機相連；PLC的通信端口通過串口數據線連接顯示器。
2.如權利要求1所述一種基于PLC的泵自動調節(jié)設備，其特征在于:所述PLC輸出繼電器的輸出口還連接報警蜂鳴器。
3.如權利要求1所述一種基于PLC的泵自動調節(jié)設備，其特征在于:所述PLC中輸入繼電器的輸入接口連接按鈕，按鈕與PLC電壓輸出正極相連；且？^的公共負極M接回PLC電壓輸出的負極。
4.如權利要求3所述一種基于PLC的泵自動調節(jié)設備，其特征在于:所述按鈕包括設備上電按鈕、工頻50Hz工作啟動按鈕、變頻工作開啟按鈕、急停復位按鈕與停止工作按鈕。
5.如權利要求1所述一種基于PLC的泵自動調節(jié)設備，其特征在于:所述模擬量轉化模塊采用模擬量擴展模塊，型號為EM231 ；PLC型號為S7-200。
【文檔編號】F04B49/06GK203978793SQ201420479501
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月22日 優(yōu)先權日:2014年8月22日
【發(fā)明者】王三勝, 郭強 申請人:北京航空航天大學