第一篇：PLC 風光變頻器的小區(qū)恒壓供水控制應用實例

The Example of PLC Fengguang Inverter Plot Constant Pressure Water Supply Control Application

山東新風光電子科技發(fā)展有限公司 楊國奎 孔亮 趙新軍 郭培彬

Yang Guokui Kong Liang Zhao Xinjun Guo Peibin

摘 要： 本文介紹了風光變頻器在某生活小區(qū)雙恒壓供水系統(tǒng)中的應用情況。

關鍵詞： 風光變頻器 PLC 恒壓供水

Abstract: This article introduces Fengguang inverter in the some small-unit residential area double constant pressure water supply control application example situation.Key words: Fengguang inverter PLC Constant pressure water supply 1 引言

本文是針對某生活小區(qū)實際情況，結合用戶生活 / 消防雙恒壓供水控制的要求，我們進行改造的一些心得。現(xiàn)將其中的改造情況介紹如下。

眾所周知，恒壓供水系統(tǒng)對于生活小區(qū)是非常重要的，例如在生活小區(qū)供水過程中，若自來水供水因故壓力不足或短時斷水，可能影響居民生活。又如當發(fā)生火警時，若供水壓力不足或無水供應，不能迅速滅火，可能引起重大損失和人員傷亡。所以，生活小區(qū)采用生活 / 消防雙恒壓供水系統(tǒng)，具有較大的經(jīng)濟和社會意義。

基于上述情況，我公司對某生活小區(qū)供水系統(tǒng)進行改造，采用西門子 PLC 作為主控單元。利用風光供水變頻器，根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)可快速調整供水系統(tǒng)的工作壓力，達到恒壓供水的目的。改造提高了系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，得到了良好的控制效果。用戶現(xiàn)場情況

如圖 1 所示，市網(wǎng)自來水用高低水位控制器 EQ 來控制注水閥 YV1，自動把水注滿儲水水池，只要水位低于高水位，則自動向水箱注水。水池的高低水位信號也直接送給 PLC，作為水位報警。為了保持供水的連續(xù)性，水位上、下限傳感器高低距離較少。生活用水和消防用水共用二臺泵，平時電磁閥 YV2 處于失電狀態(tài)，關閉消防管網(wǎng)，二臺泵根據(jù)生活用水的多少，按一定的控制邏輯運行，維持生活用水低恒壓。當有火災發(fā)生時，電磁閥 YV2 得電，關閉生活用水管網(wǎng)，二臺泵供消防用水使用，并維持消防用水的高恒壓值?；馂慕Y束后，二臺泵改為生活供水使用。

圖 1 生活 / 消防雙恒壓供水系統(tǒng)示意圖

現(xiàn)場設備參數(shù)如下 : 型號 65-315（I）A 流量 56m 3 /h 揚程 110m 效率 56% 轉速 2900r/min 電機功率 37KW 3 系統(tǒng)控制要求

用戶對二泵生活 / 消防雙恒壓供水系統(tǒng)的基本要求是：

⑴ 生活供水時，系統(tǒng)低恒壓運行，消防供水時高恒壓值運行。

⑵ 二臺泵根據(jù)恒壓的需要，采取先開先停的原則接入和退出。

⑶ 在用水量小的情況下，如果一臺泵連續(xù)運行時間超過 1 天，則要切換下一臺泵，系統(tǒng)具有倒泵功能，避免一臺泵工作時間過長。

⑷ 二臺泵在啟動時都要有軟啟動功能。

⑸ 要有完善的報警功能。

⑹ 對泵的操作要有手動控制功能；手動只在應急或檢修時使用。設備選型（1）風光 JD-BP32-XF 型供水變頻器

JD-BP32-XF 型是山東新風光電子公司推出的專用于供水變頻器，使用空間電壓矢量控制技術適用于各類自控場合。在恒壓供水中可以采用這類變頻器。JD-BP32-XF 型變頻器除具有變頻器的一般特性外，還具有以下特性：水壓高、水壓低輸出接口，變頻器運行上限、下限頻率（可以任意設定），可以方便地進行雙壓力控制，內置智能 PI 控制，以上功能非常適用于供水控制要求。在本例中選用 JD-BP32-37F（37KW）風光供水變頻器拖動用戶水泵。

（2）PLC 選型

① 控制系統(tǒng)的 IO 點及地址分配

根據(jù)圖 1 所示及控制要求 , 統(tǒng)計控制系統(tǒng)的輸入、輸出信號的名稱，代碼及地址編號如下表 1 所示。水位上、下限信號分別為 I0.1、I0.2。

② PLC 系統(tǒng)選型

系統(tǒng)共有開關量輸入點 8 個，開關量輸出點 10 個 , 選用西門子主機 CPU222（8 入繼電器出）1 臺，加上擴展模塊 EM222（8 繼電器輸出）1 臺。即可滿足用戶供水控制要求

（3）壓力傳感器

在供水系統(tǒng)中，壓力傳感器既可以采用壓力變送器，也可以采用遠傳壓力表。在本例中采用遠傳壓力表，壓力表相應接線端子接到變頻器主控板 3 腳、4 腳、5 腳即可。5 電氣控制系統(tǒng)原理圖

電氣控制系統(tǒng)原理圖包括主電路圖、控制電路圖及 PLC 外圍接線圖三部分。

（1）主電路圖

如圖 2 所示為電控系統(tǒng)主電路。二臺電機分別為 M1、M2。接觸器 KM1、KM3，分別控制 M1、M2 的工頻運行；接觸器 KM2、KM4，分別控制 M1、M2 的變頻運行； FR1、FR2 分別為二臺水泵電機過載保護用的熱繼電器； QS1、QS2 和 QS3 分別為變頻器和二臺泵電機主電路的隔離開關； FU1、FU2 為主電路的熔斷器； BPQ 為風光供水專用變頻器。

圖 2 主電路圖

（2）控制電路圖

如圖 3 所 示為電控系統(tǒng)電路。圖中 SA 為手動 / 自動轉換開關，SA 打在 1 的位置為手動控制狀態(tài)，打在 2 的狀態(tài)為自動控制狀態(tài)。手動運行時，可用按鈕 SB1～SB6 控制二臺泵的起 / 停和電磁閥 YV2 的通 / 斷；自動運行時，系統(tǒng)在 PLC 程序控制下運行。

圖中的 HL8 為自動運行狀態(tài)電源指示燈。

圖 3 電控系統(tǒng)控制電路圖

（3）PLC 接線圖

下圖 4 所示為 PLC 及擴展模塊外圍接線圖?；馂臅r，火災信號 SA1 被觸動，I0.0 為 1。

圖 4 雙恒壓供水控制系統(tǒng)及擴展模塊的外圍接線圖系統(tǒng)程序設計

（1）程序中使用的 PLC 內部器件及功能，如下表 2 所示：

生活 / 消防雙恒壓的兩個恒壓值是我公司生產(chǎn)的風光供水專用變頻器直接設定的。在本實例中，根據(jù)用戶要求，生活壓力設定為 0.35MPa, 消防壓力設定為 0.60MPa。

壓力低、壓力高信號分別由變頻器內部主控板 14 腳、15 腳給出。

供水運行下限頻率、供水運行上限頻率由變頻器程序設定。在本系統(tǒng)中，運行下限頻率設為 20Hz, 運行上限頻率設為 50Hz。

（2）系統(tǒng) PLC 控制程序如下：

結束語

隨著變頻調速技術的飛速發(fā)展，變頻調速恒壓供水技術在小區(qū)已普遍使用。用變頻器來實現(xiàn)恒壓供水，與其它供水方式相比較而言，其優(yōu)點是非常明顯的。節(jié)能效果十分顯著，啟動平穩(wěn)，啟動電流小，避免了電機啟動時對電網(wǎng)的沖擊，延長了泵和閥門等的使用壽命，消除了啟動和停機時的水錘效應。供水控制系統(tǒng)提高了小區(qū)的供水質量。各項控制指標達到了用戶的要求。風光變頻器在小區(qū)恒壓供水改造效果是明顯的，改造是成功的。

參考文獻

[1] 山東新風光電子用戶使用手冊 山東新風光電子科技發(fā)展有限公司。

作者簡介

楊國奎（1978-）男 畢業(yè)于山東大學自動化專業(yè) , 現(xiàn)在山東新風光電子科技發(fā)展有限公司從事低壓變頻器的研制工作。

第二篇：PLC與變頻器控制恒壓供水系統(tǒng)設計方案

PLC與變頻器控制恒壓供水系統(tǒng)設計方案

隨著變頻調速技術的發(fā)展和人們對生活飲用水品質要求的不斷提高，變頻恒壓供水系統(tǒng)已逐漸取代原有的水塔供水系統(tǒng)，廣泛應用于多層住宅小區(qū)生活消防供水系統(tǒng)。然而，由于新系統(tǒng)多會繼續(xù)使用原有系統(tǒng)的部分舊設備（如水泵），在對原有供水系統(tǒng)進行變頻改造的實踐中，往往會出現(xiàn)一些在理論上意想不到的問題。本文介紹的變頻控制恒壓供水系統(tǒng)，是在對一個典型的水塔供水系統(tǒng)的技術改造實踐中，根據(jù)盡量保留原有設備的原則設計的，該系統(tǒng)很好的解決了舊設備需要頻繁檢修的問題，既體現(xiàn)了變頻控制恒壓供水的技術優(yōu)勢，同時有效的節(jié)省了資金。

1、系統(tǒng)介紹

變頻恒壓供水系統(tǒng)原理，它主要是由PLC、變頻器、PID調節(jié)器、TC時間控制器、壓力傳感器、液位傳感器、動力控制線路以及3臺水泵等組成。用戶通過控制柜面板上的指示燈和按鈕、轉換開關來了解和控制系統(tǒng)的運行。

通過安裝在出水管網(wǎng)上的壓力傳感器，把出口壓力信號送入PID調節(jié)器，經(jīng)運算與給定壓力參數(shù)進行比較，得出一調節(jié)參數(shù)，送給變頻器，由變頻器控制水泵的轉速，調節(jié)系統(tǒng)供水量，使供水系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力保持在給定壓力上；當用水量超過一臺泵的供水量時，通過PLC控制器加泵。根據(jù)用水量的大小由PLC控制工作泵數(shù)量的增減及變頻器對水泵的調速，實現(xiàn)恒壓供水。當供水負載變化時，輸入電

機的電壓和頻率也隨之變化，這樣就構成了以設定壓力為基準的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

同時系統(tǒng)配備的時間控制器和PID控制器，使其具有定時換泵運行功能（即鐘控功能，由時間控制器實現(xiàn)）和雙工作壓力設定功能（PID控制器和時間控制器實現(xiàn)）。此外，系統(tǒng)還設有多種保護功能，尤其是硬件/軟件備用水泵功能，充分保證了水泵的及時維修和系統(tǒng)的正常供水。、工作原理

2.1 運行方式該系統(tǒng)有手動和自動兩種運行方式： ⑴.手動運行

按下按鈕啟動或停止水泵，可根據(jù)需要分別控制1#-3#泵的啟停。該方式主要供檢修及變頻器故障時用。⑵.自動運行

合上自動開關后，1#泵電機通電，變頻器輸出頻率從0Hz上升，同時PID調節(jié)器接收到自壓力傳感器的標準信號，經(jīng)運算與給定壓力參數(shù)進行比較，將調節(jié)參數(shù)送給變頻器，如壓力不夠，則頻率上升到50Hz，1#泵由變頻切換為工頻，啟2#變頻，變頻器逐漸上升頻率至給定值，加泵依次類推；如用水量減小，從先啟的泵開始減，同時根據(jù)PID調節(jié)器給的調節(jié)參數(shù)使系統(tǒng)平穩(wěn)運行。

若有電源瞬時停電的情況，則系統(tǒng)停機；待電源恢復正常后，系統(tǒng)自動恢復運行，然后按自動運行方式啟動1#泵變頻，直至在給定水壓值上穩(wěn)定運行。

變頻自動功能是該系統(tǒng)最基本的功能，系統(tǒng)自動完成對多臺泵軟起動、停止、循環(huán)變頻的全部操作過程。

3、電路圖

NL1L2L3QSFU1FU2FU3U1V1W1U2V2W2U3V3W3QSKM0U1V1W19變5頻器34U2V2W2KM2KM1KM3KM5PLC傳感器KM4KM6FR1FR2FR3M13～M23～M33～

4、制電路圖

5、原理圖

6、控制流程圖

7、結語

在供水系統(tǒng)中采用變頻調速運行方式，系統(tǒng)可根據(jù)實際設定水壓自動調節(jié)水泵電機的轉速或加減泵，使供水系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力保持在給定值，以求最大限度的節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)資，并使系統(tǒng)處于可靠運行的狀態(tài)，實現(xiàn)恒壓供水；減泵時采用“先啟先停”的切換方式，相對于“先啟后停”方式，更能確保各泵使用平均以延長設備的使用壽命；同時針對所用3臺電泵使用多年、需要定期進行檢修的實際情況，增加了硬件/軟件備用功能，有效延長了設備的使用壽命；壓力閉環(huán)控制，系統(tǒng)用水量任何變化均能使供水管網(wǎng)的服務壓力保持給定，大大提高了供水品質；變頻器故障后仍能保障不間斷供水，同時實現(xiàn)故障消除后自啟動，具有一定的先進性。目前該系統(tǒng)已投入使用，效果明顯。

第三篇：變頻器及PLC控制技術在恒壓供水系統(tǒng)中的應用

變頻器及PLC控制技術在恒壓供水系統(tǒng)中的應用

1引言

供水系統(tǒng)在各行各業(yè)的生產(chǎn)和生活中都起著至關重要的作用。如何保證供水系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定地運行是很多行業(yè)都很關注的問題。把先進的PLC控制技術和變頻技術等自動化控制技術應用到供水領域，成為對供水系統(tǒng)的要求。

在供水系統(tǒng)中，如果用戶用水量需要變化時，利用改變閥門開度變化傳統(tǒng)的調整方法，會造成供水壓力不足或過大情況，容易造成資源浪費和產(chǎn)生安全隱患。因此，在一些用水量變化大、水壓控制高且流量完全由用戶確定的供水系統(tǒng)采用變頻調速技術則顯得尤為重要。

圖1變頻恒壓供水系統(tǒng)原理圖

2變頻恒壓供水工作原理

變頻恒壓供水就是變頻調速技術在供水中的應用，其采用PID調節(jié)技術，使供水壓力恒定在一個設定范圍，其具有恒水壓力波動小，節(jié)能效果明顯。實驗中采用循環(huán)軟啟方式。

它的工作原理是：當變頻泵運行到工頻50Hz時，此時的實際供水壓力若還沒有達到設定的供水壓力，不是直接啟動另外一臺水泵，而是將當前以變頻運行的水泵直接切換到工頻方式運行，而以變頻方式啟動另外一臺水泵，以達到維持系統(tǒng)壓力的目的。在切換水泵時，按照先啟先停的方式進行。這樣的好處是機組中的每一臺水泵在工作中都可以被使用到。變頻恒壓供水系統(tǒng)的原理圖，如圖1所示。

從圖1可以看出，在系統(tǒng)運行過程中，將供水管網(wǎng)實際壓力與設定壓力比較，將得到的壓力差經(jīng)過PID控制器計算與轉換，得到變頻器輸出頻率的變化值后，調節(jié)水泵機組的運行方式和運行速度，最終使實際供水壓力與設定壓力值相等。

圖2 系統(tǒng)結構框圖 系統(tǒng)硬件設計

變頻恒壓供水系統(tǒng)結構原理圖[1][2]如圖2所示。系統(tǒng)由水箱、管路、閥門和水泵機組、電氣操作系統(tǒng)和各種傳感器、儀表等組成。電氣操作系統(tǒng)由PLC(德國SIEMENS公司的S7-200型)、變頻器(MM440)、小型斷路器、交流接觸器、熱繼電器、直流電源、小型電磁繼電器以及各種指示燈和主令器件組成；傳感器和儀表包括溫度傳感器、壓力傳感器、電壓變送器、電流變送器、功率變送器等。

在此系統(tǒng)中，傳感器將供水管中的壓力轉換成電量信號后，傳送到PLC的特殊功能模塊，進行數(shù)據(jù)處理后傳給變頻器控制電動機。變頻器[3]是這個系統(tǒng)中的核心器件，通過PLC對變頻器的控制，就可以改變供水管中的壓力[4]，實現(xiàn)恒壓供水的要求。PLC將模擬量輸入、輸出模塊經(jīng)過轉換后的數(shù)據(jù)進行PID運算，然后將計算值輸出變頻器，變頻器根據(jù)輸入的模擬量，改變輸出的電壓及頻率，從而實現(xiàn)對電機轉速的調節(jié)，改變管內壓力值。

根據(jù)控制要求[5]，水泵機組由四臺水泵組成。第一臺水泵變壓不足時，將第一臺水泵切入工頻運行，再投入第二臺變頻泵第四臺水泵啟動。停泵時先停第一臺工頻泵，再停第二臺工頻先開先停。

圖3 主程序流程圖 系統(tǒng)軟件設計 4.1程序模塊設計

軟件系統(tǒng)設計基于Windows平臺的32位編程軟件包STEP-7 Micro WIN，采用模塊化設計方法，主程序的流程圖如圖3所示。

除主程序的流程以外，程序模塊設計還涉及到定時器T0初始化程序、中斷服務程序、故障報警子程序等相應的模塊。

4.2組態(tài)軟件

本系統(tǒng)我們采用WINCC組態(tài)軟件[6]。WINCC是一個工控系統(tǒng)中的一個電腦控制組態(tài)軟件，它他可以和PLC通訊，可以點擊組態(tài)中的按鈕來操作一些設備的運行或停止；PLC是可編程控制器[7]，可以利用自己的程序來控制一些設備的運行順序和狀態(tài)，是工業(yè)中必不可少的一種控制方式。

因組態(tài)軟件不能直接讀取AIW通道中的數(shù)據(jù)，所以運用STEP7中的傳送指令，將AIW通道中的數(shù)據(jù)傳送到變量存儲區(qū)中，以便組態(tài)軟件從中讀取數(shù)據(jù)。

4.3WINCC與S7-200PLC的通信

WINCC與S7-200系列PLC的通信，可以采用PPI和PROFIBUS兩種協(xié)議之一進行。通過PROFIBUS協(xié)議進行WINCC與S7-200系列PLC通信的實現(xiàn),需要以下幾點：(1)軟硬件要求

PC機，Windows98操作系統(tǒng)；S7-200系列PLC；CP5412板卡或者其他同類板卡，如：CP5613，CP5611；EM277 Profibus DP模塊；Profibus電纜及接頭；安裝CP5412板卡的驅動；安裝WINCC 4.0或以上版本；安裝COM Profibus軟件。(2)組態(tài)

首先，打開SIMATIC NETCOM Profibus，重新建立一個組態(tài)，主站為SOFTNET-DP，從站是EM277 Profibus-DP。(3)設置PG/PC interface 在設置完成后可以診斷硬件配置是否正確、通信是否成功。(4)WINCC的設置

在WINCC變量管理器中添加一個新的驅動程序，新的驅動程序選擇PROFIBUS DP.CHN，設定參數(shù)。(5)建立變量

WINCC中的變量類型有In和Out。In和Out是相對于主站來說的，即In表示W(wǎng)INCC從S7-200系列PLC讀入數(shù)據(jù)，Out表示W(wǎng)INCC向S7-200系列PLC寫出數(shù)據(jù)。In和Out與數(shù)據(jù)存儲區(qū)V區(qū)對應。(6)優(yōu)缺點

優(yōu)點：該方法數(shù)據(jù)傳輸速度快，易擴展，實時性好；

缺點：傳送數(shù)據(jù)區(qū)域有限(最大64字節(jié))，在PLC中也必須進行相應的處理，且硬件成本高，需要Profibus總線等硬件，還需要Com Profibus軟件。

應用場合：適用于要求高速數(shù)據(jù)通信和實時性要求高的系統(tǒng)。

圖4 系統(tǒng)實時監(jiān)測界面

5系統(tǒng)運行實時監(jiān)測界面 圖4為系統(tǒng)實時監(jiān)測界面。

6結束語

文中介紹的新型供水方式不論在設備的投資運行的經(jīng)濟性，還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，自動化程序等方面，都是具有無法替代的優(yōu)勢，而且具有顯著的節(jié)能效果。目前，該系統(tǒng)正向著高可靠性、全數(shù)字化微機控制、多品種的方向發(fā)展，而追求高度智能化、系列化、標準化將成為必然趨勢。

于平

第四篇：基于PLC與變頻器的恒壓供水系統(tǒng)

基于PLC與變頻器的恒壓供水系統(tǒng)

摘要：闡述了恒壓供水的構成框圖、工作原理及軟件構成，側重于給出恒壓供水的實現(xiàn)思路。

關鍵詞：PLC 變頻器 恒壓供水

中圖分類號：TM921.51 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）04-0018-01

PLC作為新一代工業(yè)自動化控制裝置，具有可靠性高、編程簡單、通用性好、維護簡單等優(yōu)點，被廣泛應用于冶金、化工、機械、電子、電力等幾乎所有的工業(yè)領域；觸摸屏技術的發(fā)展，也為人機對話提供了良好的平臺。

我公司大部分設備需用循環(huán)冷卻水，但又受生產(chǎn)淡旺季、產(chǎn)品結構變化等因素的影響，經(jīng)常出現(xiàn)冷卻水供應、使用的不平衡，這主要表現(xiàn)在冷卻水管網(wǎng)水壓上，用水量大時，水壓偏低、流量偏?。挥盟啃r，水壓則偏高、流量偏大。將其控制系統(tǒng)進行改造，采用PLC、變頻器、觸摸屏等控制后，不但解決了上述水壓不穩(wěn)的問題，還有操作界面友好、節(jié)能降耗、降低維護成本等優(yōu)點。構成框圖

該系統(tǒng)由觸摸屏、PLC、變頻器、壓力變送器等組成，其構成框圖如圖1所示。

PLC：采用三菱FX1N-24MR，且選用配套的FX0N-3A模塊，采集冷卻水供水總管上的水壓信號，并將其轉換為4～20mA的電信號給PLC。變頻器：采用三菱FR-A540系列。觸摸屏：采用三菱F930GOT，顯示設定水壓、實際水壓、水泵的運行時間、轉速、報警信號等。工作原理

公司冷卻水供應由2個泵組成，安裝在公司冷卻水供水總管上的壓力變送器，采集水壓信號，并將其轉變?yōu)殡娦盘柦oPLC，PLC將該信號與觸摸屏上的設定值進行比較并計算，并將結果輸出給變頻器，控制變頻器的頻率值，從而控制水泵電機的轉速，進而控制冷卻水的壓力。如用水量增大，1#泵轉速達到額定轉速也無法滿足工藝要求時，系統(tǒng)自動將1#泵切換到工頻電網(wǎng)上，同時啟動、調節(jié)2#泵，直到采集到的水壓穩(wěn)定在水壓設定值。如用水量減小，2#泵運行到下限頻率時，系統(tǒng)自動將1#泵停運，2#泵繼續(xù)通過變頻器調節(jié)水壓。此時，如用水量又增大，2#泵轉速達到額定轉速也無法滿足工藝要求時，系統(tǒng)自動將2#泵切換到工頻電網(wǎng)上，同時啟動、調節(jié)1#泵，直到采集到的水壓穩(wěn)定在水壓設定值。如此循環(huán)，實現(xiàn)自動恒壓供水。系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)的軟件包括變頻器參數(shù)設定和PLC程序設計。

3.1 變頻器參數(shù)設定

變頻器變頻運行，當水泵電機轉速過低時，容易形成“空轉”現(xiàn)象，所以將其變頻下限設為20Hz；水泵電機可高速運行至額定功率（50Hz），所以將其變頻上限設定為50Hz。除此之外，變頻器還自帶欠壓保護、過壓保護、過載保護等功能，當電網(wǎng)電壓異常或水泵出現(xiàn)異常時可及時發(fā)出警報。

3.2 PLC程序設計

PLC的程序設計包括手動控制和自動控制的程序設計，手動部分是通過按鈕控制水泵電機在工頻下的運行與停止，供調試、維修用；自動控制程序采用PID調節(jié)指令，在此不作詳細論述。系統(tǒng)優(yōu)點

（1）冷卻水壓力可根據(jù)產(chǎn)品工藝要求在可設范圍內任意設定，并將當前實際壓力與設定壓力顯示在觸摸屏上。（2）水泵電機啟動由變頻器控制，避免了直接啟動的大電流給供電電網(wǎng)的沖擊，既避免了對周邊設備的影響，也能延長水泵電機的有效使用壽命。（3）工作泵與備用泵輪換運行，保證各泵有基本相同的運行時間，避免了因備用泵長期不用而發(fā)生的銹蝕現(xiàn)象。（4）有效降低水泵電機的運行能耗，節(jié)電率至少可達30%。結語

該控制系統(tǒng)具有功能強大、性能穩(wěn)定、運行可靠等優(yōu)點，硬件品牌可根據(jù)個人實際情況合理選用，稍作改進，可廣泛用于生活供水、消防供水、中央空調系統(tǒng)、集中供熱等供水系統(tǒng)。

參考文獻

[1]王紅梅，方貴盛.基于PLC與變頻器的恒壓供水節(jié)能技術研究[J].浙江水利水電?？茖W校學報，2009，（12）.[2]韓衛(wèi)杰.PLC和變頻器在城市小區(qū)恒壓供水中的應用[J].科學之友，2008，（10）.[3]杜韋辰，張世俊.基于PLC與觸摸屏的恒壓供水系統(tǒng)的設計[J].蘭州石化職業(yè)技術學院學報，2010，（6）.

第五篇：關于PLC與變頻器恒壓供水控制系統(tǒng)的論文

基于PLC控制的變頻器恒壓供水系統(tǒng)

論 文

目 錄

一、緒論............................................2

二、變頻器應用于恒壓供水控制的目的..................2

三、供水系統(tǒng)組成....................................3 3.1、系統(tǒng)原理圖..................................3 3.2、系統(tǒng)原理描述................................4

四、變頻恒壓供水電氣原理............................4 4.1、主電路電氣原理圖............................5 4.2、控制電路電氣原理圖..........................6 4.3、手動工頻控制方式............................6 4.4、自動變頻控制方式............................7

五、總結............................................7

六、參考文獻書目....................................9

一、緒論

基于PLC控制的變頻調速恒壓控制是一項綜合現(xiàn)代電氣技術和計算機控制的先進技術，廣泛應用于水泵節(jié)能和恒壓供水領域。利用PLC控制的變頻調速技術用于水泵控制系統(tǒng)，它利用PLC、傳感器、電氣控制設備、變頻器以及水泵組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。使供水管網(wǎng)壓力保持恒定。具有自動化程度高、調速性能好、節(jié)能效果顯著、運行工藝安全可靠等優(yōu)點。在大力提倡節(jié)約能源的今天，推廣使用這種集現(xiàn)代先進電力電子技術和計算機技術于一體的高科技節(jié)能裝置，對于提高勞動生產(chǎn)率、降低能耗具有重大的現(xiàn)實意義?？梢哉f變頻調速技術是一項利國利民、有廣泛應用前景的高新技術。它取代了傳統(tǒng)的水塔或水泵直接加壓供水方式，提高了供水質量。節(jié)能效果明顯。依靠現(xiàn)代化技術手段對生產(chǎn)過程進行控制和管理，提高設備運行效率和可靠性，節(jié)省寶貴的水、電資源，是技術發(fā)展的必然趨勢。交流電機變頻調速技術是一項業(yè)已廣泛應用的節(jié)能技術。由于電子技術的飛速發(fā)展，PLC、變頻器的性能有了極大提高，它可以實現(xiàn)控制設備軟啟軟停以及內置的的PID優(yōu)化算法。不僅可以降低設備故障率，還可以大幅減少電耗，省去了對可編程控制器存儲容量的要求和對PID算法的編程。降低了設備成本，提高了生產(chǎn)效率，可節(jié)省安裝調試時間確保系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、長周期運行。

二、變頻器應用于恒壓供水控制的目的

為了提高大范圍變負荷恒壓供水的控制精度和可靠性?；赑LC控制的變頻器恒壓供水系統(tǒng)：通過供水管道上的遠傳壓力表，輸出0-10V模擬量信號送入變頻器，來自動調節(jié)變頻器的輸出頻率，從而改變水泵的轉速，采用多臺水泵分級控制，輪流變頻啟動的策略，保持供水管網(wǎng)的壓力恒定。代替?zhèn)鹘y(tǒng)供水方式，達到供水穩(wěn)定，節(jié)能降 耗的目的。

三、供水系統(tǒng)組成 3.1系統(tǒng)原理圖

3.2系統(tǒng)原理描述

該系統(tǒng)由三臺水泵、一臺變頻器、一臺小型PLC、一塊遠傳壓力 表（壓力傳感器）一塊浮球液位檢測器組成。壓力傳感器把用戶管網(wǎng)壓力轉換為0-10V標準信號送進變頻器模擬量輸入端，變頻器通過內部自帶的采樣程序及PID閉環(huán)程序與用戶設定壓力構成閉環(huán)，對水泵電機進行變頻調速，當變頻器上升至工頻運轉時，變頻器運算后轉換 為數(shù)字量輸出信號送給PLC，由PLC進行協(xié)調控制調節(jié)各臺水泵電 機之間的切換運轉，達到恒壓供水的目的。

該系統(tǒng)有各個泵的運行時間循環(huán)功能，通過PLC的數(shù)據(jù)區(qū)保 持可以斷電記憶。在單個泵長時間運行時依次對各個泵進行定時變頻運轉調換，保證各個泵之間的磨損平衡。每次起動時先起動1#泵，變頻器根據(jù)壓力的升高逐漸抬高頻率輸出。當用水量超過一臺泵的供 水能力時，PLC通過程序實現(xiàn)泵的延時上行切換，切換至2#泵進行變頻輸出，1#泵進行工頻輸出。隨著壓力的提高依次切換至3#泵變頻輸出，2#和1#泵工頻輸出，依次循環(huán)。當壓力降低時時，PLC通過程序實現(xiàn)泵的延時下行切換，原則為當前正在運行的泵運行時間最多的先撤出。直到滿足設定壓力為止。追求的最終目標為壓力恒定。當供水負載變化時，變頻器的輸出電壓與頻率變化自動調節(jié)泵的 電機轉速，實現(xiàn)恒壓供水。在運行過程中，始終有液位檢測傳感器進行液位檢測，若檢測到液位不足，立即停止系統(tǒng)運轉，防止水泵空轉。

系統(tǒng)還可通過PLC的內部定時器進行自動定時供水，用戶在PLC程序中提前設定每天最多段（段數(shù)也可設定）定時供水，比如早上6 ：00到9：00，中午11：00到2：00等。系統(tǒng)也可外加顯示設備，動態(tài)顯示各種參數(shù)，如設定壓力，運行壓力，水位高度，運行方式，各個泵的運行時間累計，運行狀態(tài)，故障信息等等。

四、變頻恒壓供水電氣原理

4.1、主電路電氣原理圖

4.2、控制電路電氣原理圖

4.3、手動工頻控制方式

當轉換開關打到手動位置時，此時為工頻運行，按下1#水泵手動啟動按鈕，控制器通過編寫的PLC程序讓接觸器1KM1閉合，其余的接觸器斷開，1#水泵電機將工頻運行，按下停止按鈕，水泵電機將停止運行。需要2#、3#水泵運行，依次按下2#、3#時，相對應的 6 水泵電機將工頻運行。該控制方式一般用于當變頻器出現(xiàn)問題時使用。

4.4、自動變頻控制方式

當轉換開關打到自動位置時，此時將投入自動變頻控制方式，控制器通過編寫的PLC程序使接觸器KM和1KM閉合，其余的接觸器斷開。變頻器根據(jù)遠傳壓力表的反饋信號，自動調節(jié)輸出頻率，從而改變水泵的轉速，達到恒壓供水的目的，當壓力增大時，將減小輸出頻率，使電機轉速降低，減小供水量，當壓力減小時，將增大輸出頻率，使電機轉速增高，增大供水量。當遠傳壓力表傳來的模擬壓力信號持續(xù)增高時，隨著變頻器輸出頻率的不斷提高，當增加到工頻狀態(tài)下時，變頻器多功能輸出端子MO1將輸出一個到達設定頻率信號給中間繼電器KA2的線圈，使接著PLC輸入端子的KA2的常開觸點閉合。PLC接收信號后，根據(jù)編好的程序，使變頻器脫開第一個泵，對下一個泵進行變頻控制。若壓力持續(xù)增大則依次循環(huán)。反之則亦是由變頻器測定頻率降至0時，通過多功能輸出端MO1將輸出一個到達設定頻率信號給中間繼電器KA3的線圈，使接著PLC輸入端子的KA3的常開觸點閉合。PLC接收信號后，根據(jù)編好的程序，控制依次減少泵的工頻使用數(shù)量，以滿足系統(tǒng)壓力需求。

注：水泵不論是手動控制還是自動控制，當水池無水時，液位下限開關將動作，PLC接收動作信號后，按程序執(zhí)行將使電機停止運行，不至于空轉。

五、總結

隨著科學的發(fā)展，當今的變頻器多是采用全新的空間矢量技術和 7 特有的軟件死區(qū)補償技術，結合諸多先進的生產(chǎn)制造工藝推出的高性能通用變頻器。它具有優(yōu)良的速度控制和轉矩控制特性,完整的保護功能以及靈活的編程能力和較高的可靠性

一般都內置PID調節(jié)器，PID調節(jié)控制對象的傳感器等檢測控制量（反饋量）由模擬輸入通道給定，目標值（溫度、壓力、流量等）由數(shù)字量設定最大值（0—9999）給定。由于變頻器內部自帶的PID調節(jié)器采用了優(yōu)化算法，所以使目標量的調節(jié)十分平滑、穩(wěn)定。同時，為了保證反饋信號值的準確、不失真，可對該信號設置濾波系數(shù)，使系統(tǒng)的調試非常簡單、方便。由于PID運算在變頻器內部，這就省去了對可編程控制器存儲容量的要求和對PID算法的編程，PLC僅采用一個開關量輸入/輸出的即可，而且PID參數(shù)的在線調試非常容易，這不僅降低了生產(chǎn)成本，而且大大提高了生產(chǎn)效率。所以采用帶有內置PID功能的變頻器應用于恒壓供水，降低了設備成本，提高了生產(chǎn)效率，可節(jié)省安裝調試時間。

隨著我國供水行業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，人們生活水平的日益提高，高層樓宇的興建越來越多，樓宇恒壓供水工程具有很大的發(fā)展空間。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同行交流經(jīng)驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個論文寫作過程中也提高了我的專業(yè)工作能力，樹立了對自己工作能力的信心，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中的探索的艱難和成功的喜悅。相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。

六、參考文獻書目

? 《SA系列變頻器操作手冊》

上海復旦國家大學科技園 ? 《MASTER-K120S系列PLC使用手冊》 趙明 許繆 主編 ? 《電氣控制與PLC》 李振安 主編 ? 《實用電氣工程師手冊》

許立莘

主編