基于PLC的多泵循环变频恒压供水系统
自动化 2009-03-23 17:53 阅读401 评论4
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1 引言
随着人们对供水质量和饮用水水质要求的不断提高，变频恒压供水方式应运而生，它不仅很好地解决了老式屋顶水箱供水方式带来的水质二次污染问题，而且对水泵、电机也起到了很好的保护作用和有效地节约了电能的消耗，同时其具备的软起停功能和根据负载变化自动调节电机水泵转速或增加/减少投入运行的台数，从而避免了电机起动过程中对电网和机械设备造成的冲击以及人工操作的繁杂性。变频恒压供水系统如今正被广泛地应用到城市自来水管网系统、住宅小区生活消防水系统、楼宇中央空调冷却循环水系统、工业设备冲洗系统等众多领域。本文将介绍基于PLC控制的多泵循环变频恒压供水系统方式下的各种需求分析及其过程实现方法。下面以4泵循环为例加以叙述。
2 系统基本需求与分析
多泵循环的变频恒压供水系统，一般采用出口管道压力信号作为基本控制目标，通过压力设定值与采样值的比较和计算，利用PID调节来实现出口管道压力值的恒定，从而达到恒压供水的目的。针对四泵循环
其主回路原理图如图1所示。
图1 四泵循环主回路原理图
由图1可见，采用常规的一控四方式，每台电机水泵既可以变频运行，又可以工频运行，但系统运行中始终只有一台变频电机水泵运行，其他电机水泵根据实际需要来决定是否工频运行。
在主回路控制方式确定后，系统能否满足实际需要就取决于PLC控制回路的设计，为此，必须充分了解用户对系统的相关功能需求，在各种实际应用场合用户会有各种不同其他功能的需求，根据作者多年来的经验，把各种典型的控制需求和作用列举归纳如下。
2.1 工频/变频控制方式的转换操作
为保证系统的可靠性，必须提供工频/变频两种操作方式，以减少因变频器故障或设备检修维护等原因而造成无法供水的现象，要求控制系统必须设立手动工频操作方式，一般采用转换开关或组合
开关作为选择操作设备。
2.2 浮球水位(有水/无水)控制
许多变频恒压供水系统的进水水源采用蓄水缓冲池结构，它可以减少因城市管网供水中断后停止供水的时间。为防止蓄水池无水时电机水泵的空运转带来的设备损坏，必须加装水位检测装置，一般选用较为经济的浮球水位或缆线型水位器作为有水/无水的判断信号，当蓄水缓冲池无水时要求立即停机，当重新有水时要求系统不再需要人工操作干预而自动恢复运转。
2.3 火灾或消防报警信号
在办公楼宇或工业厂房的供水系统中，我们经常遇到需要在有火灾信号或消防信号到来时，要求平时给生活供水的恒压供水系统立即紧急停止运行或帮助消防系统供水。为此，需要在PLC控制系统内实现两种不同的供水方式:正常恒压供水方式和协助消防供水方式。这就需要引入这两种不同工作方式的
判断条件:火灾或消防报警接点信号。
2.4 气压罐压力上下限压力接点信号
在许多变频恒压供水系统中，吸收了气压罐方式供水的优点:利用气压罐蓄水功能维持低需求量时的续流供水。为此，需要在控制系统中引入这对压力上下限接点信号，以便于在停泵前强行向管网输出供水，直到压力达到上限后系统进入休眠状态即停机，在管网压力达到压力下限时再重新唤醒电机水
泵以正常恒压供水方式工作。
2.5 PID调节仪上下限报警接点信号
通常变频状态下变频器频率给定信号来自于PID调节仪的DC4～20mA输出，以此来调节电机水泵的运转速度，满足恒压目的。我们利用PID仪表的上下限报警信号(报警范围可根据需要设定修改)来
作为目前系统执行状态向下一个执行状态迁移的前提条件，结合稳定性延时判定来执行变频状态的变迁:增加或减少投运的台数并且自动完成变频驱动电机的切换功能。
2.6 变频器故障接点信号
当系统在变频工作选择方式下，若出现变频器故障时，要求控制系统保证供水压力在一定的范围内(注意:此时无法实现恒压控制，因只有工频运行，所以只能做到将管网压力保持在一定的压力范围内)，避免供水中断或管网压力超过管道承受压力的现象。
2.7 工频故障接点信号
无论在变频工作方式还是在工频工作方式下，若出现某个电机工频故障，要求在状态迁移时，自动进行轮值泵的回避措施，进入n-1个泵的循环方式，直到故障修复后，重新返回到n泵的循环方式，这样可以避免故障损失的进一步扩展的可能，减少设备的进一步损坏。
2.8 其他控制需求
诸如检修泵选择接点信号、少于等于n-2泵的组合方式的选择信号等。
显然，不是每套变频恒压供水系统，用户都会同时要求具备上面全部功能需求，一般来说只要具备2.
1、2.
2、2.5、2.6中所述这四项功能就可以满足大多数用户的供水需求。在完成需求描述后，我们就要在
PLC控制图中进行表达。为此，要进行硬件构造设计，如图2所示。
图2 四泵循环PLC控制回路原理图
3 系统硬件构造设计
变频恒压供水系统主要由PLC控制器、变频器、PID调节器、压力变送器、浮球水位、低压电器设备、动力控制线路以及4台电机水泵等组成。用户可以通过人机界面HMI或PID仪表来进行需求压力值的设定和上下限压力值的设定，可以通过HMI或控制柜面板上的按钮、指示灯、转换开关、电流表、电压表来监视变频恒压供水系统的运行状态。系统通过PLC来监视运行过程的相关状态，并进行控制动作
的判断输出，PLC控制回路原理图如图2所示。
图2表示了完成相应需求功能和逻辑动作时，PLC应配接的控制线路图。那么，变频器的运
转频率是如何确定的呢？
首先，通过安装在出水管网上的压力变送器，将压力信号转换成标准的DC4～20mA的模拟量信号送入PID调节器;然后，经PID仪表将压力设定值与压力反馈值进行比较计算后，PID仪表输出一个执行值作为变频器的频率给定值，由变频器控制电机水泵的转速，调节管网出口处供水压力，达到恒压供水目的。若是通过HMI设定压力值，那么，实际管网压力反馈的模拟量信号就要进入PLC模拟量输入端口，通过用户PLC程序来完成设定值与实际值的比较计算，根据差值大小来决定每次执行值调节的频度与幅度(解决好调节频度与调节幅度的问题是保障管网压力稳定的关键所在，也是避免系统振荡的关键技术所在)，从而达到改变变频器的给定频率，实现实时调速的目的。PID闭环控制原理和控制接线图如图3所示。
图3(a)表示了多泵循环变频恒压供水系统压力闭环PID控制原理，图3(b)表示了具体的PI D闭环控制实现方法:线路连接图。当压力设定值大于压力实际值时，PID仪表将通过增加模拟量输出值来加速水泵电机的运行;当压力设定值小于实际压力值时，PID仪表将通过减小模拟量输出值来降低水泵电机的运行;PID仪表将不断地通过改变模拟量输出值的大小来调节水泵电机的转速，从而达到供水管网压力恒
定的目的。
图3 PID控制原理与接线图
当PID仪表的模拟量输出值达到最大且管网压力仍处于压力下限状态时(通过修改PID仪表的正负偏差值的大小来设定上下限报警点)，利用PLC程序开始计时，在计时时间到后(计时的目的是为了对该报警信号的稳定性确认，避免增减投运台数的频繁动作或错误判断动作)，PLC将作出一系列动作命令来实现当前状态向下一个状态的迁移，必须指出的是在每次状态迁移时，首先应断开变频器起动信号后再断开变频器与电机间的变频方式接触器，并且变频器停止方式参数最好设置为“自由停车”方式，若动作执行顺序相反，将会造成变频器故障或损坏。在变频工作方式向工频工作方式转换过程中，当断开变频接触器后应在尽量短的时间内完成工频工作方式的投入，否则，当电机转速降到一定程度后就会产生起动冲击。同样，当PID仪表的模拟量输出值达到最小且管网压力仍处于压力上限状态时，PLC程序开始计时，计时时间到后，PLC将完成当前状态向上一个状态的迁移，通常要设置一个最低输出频率下限的变频器参数，一般取15Hz～20Hz，这样做一方面是为了避免电机在低频状态下可能的失速现象和电机长时间低频运行的温升问题，另一方面也是为了减少频繁状态迁移带来的系统振荡。图4表示了四泵循环变频恒压供水
方式的状态和状态迁移条件，由图4可以看出对于多泵循环变频恒压供水系统来说，其在正常条件下的状
态数满足以下公式:
式中，Sn为正常状态总数，n为多泵循环系统的泵的台数。
式(1)表达了正常状态与泵的台数的关系以及各个状态之间相互迁移的条件，它是一个典型的多入口多出口状态迁移图，控制逻辑较为复杂。其他诸如指定某台电机处于检修状态所增加的(n-1)2个状态还必须在应用程序设计中加以体现。因此，可以肯定地说，多泵循环控制系统的程序规模至少随着泵的台数的增加而成平方级增长。考虑到各种其他外部条件的因素，实际上程序规模可能会达到:
因此，对于6泵以上的循环控制方式，建议将其分割为3～6泵的控制方式来实施，避免因程序容量过大和逻辑关联太多造成应用程序调试和维护困难及程序中隐含错误的发生。图4表达了仅单台泵处于变频正常运转状态下的迁移和起始变频驱动泵的自动选择，它有效地解决了系统总是从某台泵开始
运行这一现象和各台泵使用不均的问题。
4 控制功能和工作原理
4.1 工频手动方式
如图2所示，系统设计了手动工频的操作方式，将转换开关打到“工频”档位，操作人员可以根据需要自己决定起动或停止任意一台泵的运行。由于在该操作方式下，PLC、PID、变频器等均不参加控制，因此，从技术角度上来说，该方式无法保障出水管网压力值的恒定，所以必须有人监守。该方式主要供PLC、变频器、PID仪表、压力变送器等设备故障检修时使用。
4.2 变频自动方式
将转换开关打到“变频”档位，按下变频起动按钮，系统将自动判断并选择起始变频运行泵入口，进入自动运行。在正常输入条件状态下，控制流程将严格按图4所表达的流程执行。
图4 四泵循环正常状态迁移图
(1) 当某台电机故障或需要检修某台电机水泵时，控制系统将退减到3泵循环方式自动工作;
(2) 当变频器出现故障时，控制系统将采用工频驱动方式控制泵的运行与停止，来保证供水的压力在
一定的范围内，但系统无法达到压力值的恒定，同时发出报警蜂鸣声响，通知操作人员进行处理;
(3) 当无水接点信号来临时，PLC将关断所有变频和工频输出，直到无水接点信号消失，PLC将自动恢
复控制输出;
(4) 当消防信号到来时，PLC控制将转入子程序段执行，关断生活用水，打开消防供水阀，实现对消防管道补充供水目的，系统将根据在PLC程序中设置的消防供水压力设定值自动地完成恒定稳压消防供水。
当消防信号解除后，系统自动恢复到变频恒压供水工作状态;
(5) 仅单台泵变频运行，且处于最低输出频率状态和较长时间无压力上下限出现时(可以认为此时的系统供水需求量接近为零)，控制系统将以变频50Hz运行30s或使管网压力达到设定值的1.2倍左右后，立即停止运行，进入休眠状态，直到管网实际压力为压力设定值的80%左右，控制系统重新自动恢复变频运行，即休眠唤醒。当然，管网中若有气压罐，系统应以气压罐的压力控制器的上下限接点作为休眠与唤醒
的条件进行控制。
基于PLC控制的多泵循环变频恒压供水系统的PLC应用程序(如:2泵循环、3泵循环、4泵
循环)文本在此不再赘述。
5 系统优缺点介绍
PLC变频恒压供水的背景和意义泵站担负着工农业和生活用水的重要任务，运行中需 大量消耗能量，提高泵站效率:降低能耗，对国民经济有重 大意义。我国泵站的特点是数量大、范围广、类型多、发展 速度快，在工程规模上也有一定水平，但由于设计中忽视动 能经济观点以及机电产品类型和质量上存在的一些问题等 等原因，致使在技术水平、工程标准以及经济效益指标等方 面与国外先进水平相比，还有一定的差距。目前，大量的电 能消耗在水泵、风机负载上，城乡居民用水设备所消耗的电 量在这类负载中占了相当的比例。这一方面是由于我国居民 多，用水量大，造成用电量大:另一方面是因为我国供水设 备工作效率低，控制方式不够科学合理。造成不必要的能量 浪费。因此，研究提水系统的能量模型，找出能够节能的控 制策略方法，这里大有潜力可挖，是减少能耗，保障供水的 一个很有意义的工作。 以变频器为核心结合PLC组成的控制系统具有高可靠性、 强抗干扰能力、组合灵活、编程简单、维修方便和低成本等 诸多特点，变频恒压供水系统集变频技术、电气技术、防雷 避雷技术、现代控制、远程监控技术于一体。采用该系统进 行供水可以提高供水系统的稳定性和可靠性，方便地实现供 水系统的集中管理与监控;同时系统具有良好节能性，这在 能量日益紧缺的今天尤为重要，所以研究设计该系统，对于
提高企业效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的现实意义。 国内外研究概况 变频恒压供水是在变频调速技术的发展之后逐渐发展起来的。在早期，由于国外生产的变频器的功能主要限定在频率控制、升降速控制、正反转控制、起制动控制、变压变频比控制及各种保护功能。应用在变频恒压供水系统中，变频器仅作为执行机构，为了满足供水量大小需求不同时，保证管网压力恒定，需在变频器外部提供压力控制器和压力传感器，对压力进行闭环控制。从查阅的资料的情况来看，国外的恒压供水工程在设计时都采用一台变频器只带一台水泵机组的方式，几乎没有用一台变频器拖动多台水泵机组运行的情况，因而投资成本高。即1968年，丹麦的丹佛斯公司发明并首家生产变频器(丹佛斯是传动产品全球五大核心供应商之一)后，随着变频技术的发展和变频恒压供水系统的稳定性、可靠性以及自动化程度高等方面的优点以及显著的节能效果被大家发现和认可后，国外许多生产变频器的厂家开始重视并推出具有恒压供水功能的变频器，像瑞典、瑞士的ABB集团推出了HVAC变频技术，法国的施耐德公司就推出了恒压供水基板，备有“变频泵固定方式”，“变频泵循坏方式”两种模式。它将PID调节器和PLC可编程控制器等硬件集成在变频器控制基板上，通过设置指令代码实现PLC
变频恒压供水控制系统 发表时间：2019-01-08T16:21:17.107Z 来源：《电力设备》2018年第24期作者：蒋正锋[导读] （四川理工技师学院四川成都 611130） 1、系统构成 整个系统由一台PLC，一台变频器，水泵机组（3台），一个压力传感器，低压电器及一些辅助部件构成。 2、系统硬件设计 2.1.1 PLC选型 本系统选用FX2N-32MR型PLC。 2.1.2 接线及I/O分配 2.3 变频器选型及接线 2.3.1 变频器选型 根据设计的要求，本系统选用FR-A740系列变频器。 2.3.2变频器的接线 变频器端子 PLC端子功能 STF Y7 电机正转 FU X2 增泵、减泵 OL X3 增泵、减泵 2.6系统主电路设计 系统主电路接线 3 系统的软件设计 （1）自动运行部分 LD M8002 SET M0 LD X015 CJ P0 LD M0 AND X000 RST M0 SET M2 SET M7 SET M8 1）启动1#泵 按下启动按钮，系统检测采用那种运行模式。如果按钮SB7没按，则使用自动运行模式。变频启动1#水泵。 LD M2 AND X002 RST M2 SET M1 SET M4 2）启动1#，2#泵： 接收到变频器上限信号，PLC通过这个上限信号后将1#水泵由变频运行转为工频运行，KM1断开KM0吸合，同时KM3吸合变频启动第2#水泵。 LD M1 AND M4 AND X003 RST M1 RST M4 SET M2 3）启动1#泵： 接到下限信号就关闭KM3、KM0，吸合KM1，只剩1#水泵变频运行。 LD M1 AND M3 AND M6 AND X003 RST M6 RST M3 SET M4 4）启动1#，2#泵： 输出的下限信号使PLC关闭KM5、KM2，开启KM3，2#水泵变频启动。 LD M1 AND M4 AND X003 RST M4 RST M1 SET M2 5）启动1#泵： 接到下限信号关闭KM3、KM0，吸合KM1，只剩1#水泵变频运行。
技术协议 一、总则 1.1本协议书适用于山西柳林王家沟煤业有限公司变频恒压供水系统。它包括了设备的功能设计、结构、性能、供货等方面的技术要求。 1.2如卖方没有以书面形式对技术规范书明确提出异议，那么卖方提供的产品应完全满足技术协议书的要求。若供方所提供的协议书前后有不一致的地方，应以更有利于设备安装运行、工程质量为原则，由买方确定。设备采用的专利涉及到的全部费用均被认为已包含在设备报价中，卖方应保证买方不承担有关设备专利的一切责任。 1.3本技术协议书所使用的标准如与卖方所执行的标准发生矛盾时，按较高标准执行。 二、设备概述 2.1变频恒压供水是指在供水管网中用水量发生变化时，出口压力保持不变的供水方式。供水管网的出口压力值是根据用户需求确定的。 2.2变频恒压供水系统以管网水压 (或用户用水流量)为设定参数，通过微机控制变频器的输出频率从而自动调节水泵电机的转速，实现管网水压的闭环调节 (PID)，使供水系统自动恒稳于设定的压力值：即用水量增加时，频率升高，水泵转速加快，供水量相应增大；用水量减少时，频率降低，水泵转速减慢，供水量亦相应减小，这样就保证了供水效率用户对水压和水量的要求。 2.3变频恒压供水系统是一项成熟的技术，我公司已为多家水处理厂进行设计和改造，并取得可观的经济和社会效益。
三、设备规范 3.1设备名称：变频恒压供水系统 3.2型号：HHY-50/72-Q3 3.3设备组成：主泵、副泵、稳压罐、系统机组、智能变频控制柜 3.4主要参数： 3.5位置：室内安装
3.6变频恒压供水系统型号说明 3.7该系统设备主泵有二台，全部可软启动，均可变频调速，若按正顺序启动则按逆顺序停止。在三台水泵并联供水时，只有一台泵是变频调速泵，其余为恒速泵。在水泵出水管附近安装压力传感器，并将出水口压力信号反馈给变频恒压控制柜，控制水泵按设计给定的压力自动选择水泵的开停及台数，由用户需水量决定水泵供水量。 四、变频调速水泵恒压供水的特点： 我公司的变频调速水泵恒压供水有如下特点： 4.1供水压力稳定： 系统实现闭环控制，传感器返回系统压力，通过与设定值的比较，输出相应频率，拖动水泵运行在相应的转速，使系统压力保持恒定。 4.2高效节能： 系统能按需设定压力，根据设定的压力自动调节水泵转速和水泵运行台数，使设备运行在高效节能的最佳工作状态。 4.3操作方便简单，稳定可靠： 系统由变频器和PLC自动控制，可实行无人操作，操作简单。配有自动/手动开关控制，保证设备的安全连续运行。
基于 PLC 和变频器控制的恒压供水系统设计 赵华军钟波 （广州铁路职业技术学院） 摘要：文章介绍一种基于三菱PLC 和变频器控制恒压供水系统，详细地介绍了硬件的构成和控制流程。系 统较好地解决高层建筑、工业等恒压供水需求。系统具有节能、工作可靠、自动控制程度高、经济易配置等优点。 关键词：变频器；PID；PLC；恒压供水 1 引言 目前，在城市供水系统中，还有很多高楼、生活 小区、边郊企业等采用高位水塔供水方式。这样，由 于用水量具有很大随机性，常常出现在用水高峰时供 水量很小甚至没有水用的问题；且采用高位水塔，很 容易造成自来水的二次污染问题。针对这一情况，本 文设计了一套基于变频器内置PID 功能的恒压供水 系统，采用了PLC 控制及交流变频调速技术对传统 水塔供水系统的技术改造。该系统根据用水量的变 化，经过压力传感器将水压变化情况反馈给系统，使 得系统能自动调节变频器输出频率，从而控制水泵转 速，调节输出数量，使得水量变化时可保持水压恒定； 可取代高位水塔或直接水泵加压供水方式，为城市供 水系统的建设提出了一条极具推广、应用的新途径[1]。 2 工作原理 本文采用的变频器是三菱FR-A540，该变频器内 置PID 控制功能；供水系统方案如图1 所示。 将通往用户供水管中的压力变化经传感器采集 到变频器，与变频器中的设定值进行比 较，根据变频器内置的PID 功能，进行数 据处理，将数据处理的结果以运行频率的 形式进行输出[2]。 当供水的压力低于设定压力，变频器 就会将运行频率升高，反之则降低，且可 根据压力变化的快慢进行差分调节。由于 本系统采取了负反馈，当压力在上升到接 近设定值时，反馈值接近设定值，偏差减小，PID 运算会自动减小执行量，从而降低变频器输 出频率的波动，进而稳定压力。 在水网中的用水量增大时，会出现“变频泵” 效率不够的情况，这时就需要增加水泵参与供水，通 过PLC 控制的交流接触器组负责水泵的切换工作； PLC 是通过检测变频器频率输出的上下限信号，来判 断变频器的工作频率，从而控制接触器组是否应该增 加或减小水泵的工作数量。
课程设计 课题名称变频恒压供水控制系统设计学院(部) 专业 班级 学生姓名 学号 指导教师(签字)
14 / - 1 - 一、设计概述 变频器是一种新型技术，将变频调速技术用于供水控制系统中，具有高效节能、水压恒定等优点。本课程设计为实现恒压供水功能而按照设计任务书要求完成设计任务。最终实现控制系统的自动稳定运行。 根据设计要求本系统采用西门子PLC300控制系统对变频器进行调速控制和系统输入输出信号的采集以及系统报警功能的实现。本系统内的电机调速由变频器来实现，通过PLC控制变频器和现场压力仪表检测的反馈信号来实现对电机的自动恒压控制功能。 二、设计任务 例如一楼宇供水系统，正常供水20m3/小时，最大供水量35m3/小时，扬程45m。采用变频调速技术组成一闭环调节系统，控制水泵的运行，保证用户水压恒定。当用水量增大或减小时，水泵电动机速度发生变化，改变流量，以保证水压恒定。本恒压供水系统，要求以1.0Mpa的恒定压力对用户进行供水。水泵有2台，由一台变频器驱动。PLC按照压力变送器（PIT）的信号，调节
变频器的输出，使水泵的转速变化，从而保证供水压力的恒定。两台水泵互为备份，可任意选择一台水泵处于变频模式或工频模式。控制系统原理如图1所示： 14 / - 2 - PLC 变频PIT 恒压供水变频控制系统原理图图1 系统设备选型三、 主要电气元件参数指标1，三相异步电动机水泵：35KW1.0Mpa 恒压设定点：，两线制，4-20mA电流输出压力变送器：0-1.6Mpa VVVF变频器变频器： 1）水泵（小时，35m3/根据设计要求水泵正常供水20m3/小时，最大供水量50 ，流量扬程45m扬程。参考相关资料选择型号为IS50-32-125(50m 的水泵即可满足要求。m3/小时) (2)远传压力表结合具体有数据读取表盘等优点，由于远传压力表具有价格低、14 / - 3 - 实际设计，故在此处选择其作为反馈信号。 四、系统控制要求 1、设两台水泵。一台工作，一台备用。正常工作时，始终有 一台水泵供水。当工作泵出现故障时，备用泵自投。 2、两台泵可以互换。 3、给定压力可调，压力控制点设在水泵处。 4、具有自动，手动工作方式，各种保护、报警装置。 5、用PLC为主要器件完成控制系统的设计。
概况： HDL系列水泵控制柜是海德隆公司充分吸收国内外水泵控制的先进经验，经多年的生产和应用，不断完善优化，精心设计制作而成。该产品具有过载、短路、缺相保护以及泵体漏水、电机超温及漏电等多种保护功能及齐全的状态显示。还具备单泵及多泵控制工作模式，多种主、备泵切换方式及各类起动方式。可广泛适用于工农业生产及各类建筑的给水、排水、消防、喷淋管网增压以及暖通空调冷热水循环等多种场合的自动控制系统。 海德隆公司的控制设备根据不同的使用情况，可分为液位控制、压力(恒压)控制、时间控制、温度控制、空调联控、消防专用等类型。按产品使用的特点可分为：生活泵控制设备、变频恒压控制设备、消防泵专用控制设备、空调泵专用控制设备、潜水排污泵专用控制设备等。 启动方式： 1、直接启动：一般电机功率为15kW以下的水泵采用直接起动。 2、自耦降压启动：15kW以上的排污泵，一般采用自耦降压启动。消防喷淋泵亦多选用此起动方式。 3、Y-△降压启动：其余型号15kW以上的水泵，若无特殊要求，一般采用Y-△降压方式起动。 4、软启动器启动：若希望进一步降低起动时对电源及电机的冲击，延长机械寿命，完全消除水锤现象和噪音，并达到节能的目的，则采用软起动方式。 5、变频启动：适用于任何功率情况下的控制设备，变频控制系统设在自动状态下，水泵启动方式为通过改变电源的频率由小到大延时启动，达到平稳启动的目的。 工作条件: 1、周围最高空气温度不超过40℃，最低温度不低于-5℃。 2、安装地点海拔高度不超过1000米。 3、周围空气中无爆炸危险的介质，且介质中无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体及导电尘埃。 4、工作电压为380±10%。 5、震动：＜5.9m/s2(0.6G); 功能原理及用途: 多泵控制工作模式： 一用一备：控制Ⅰ、Ⅱ二台水泵，可工作于“Ⅰ主Ⅱ备”或“Ⅱ主Ⅰ备”两种方式。 二用一备：控制Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三台水泵，可工作于“Ⅰ、Ⅱ主Ⅲ备”或“Ⅱ、Ⅲ主Ⅰ备”或“Ⅰ、Ⅲ主Ⅱ备”三种方式。 三用一备：控制Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四台水泵，可工作于“Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ主Ⅳ备”或“Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ主Ⅰ备”或“Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ主Ⅱ备”
目录 1 变频器恒压供水系统简介 (1) 1.1变频恒压供水系统理论分析 (1) 1.1.1变频恒压供水系统节能原理 (1) 1.1.2 变频恒压控制理论模型 (2) 1.2恒压供水控制系统构成 (3) 1.3 变频器恒压供水产生的背景和意义 (3) 2 变频恒压供水系统设计 (5) 2.1 设计任务及要求 (5) 2.2 系统主电路设计 (6) 2.3 系统工作过程 (6) 3 器件的选型及介绍 (8) 3.1 变频器简介 (8) 3.1.1 变频器的基本结构与分类 (8) 3.1.2 变频器的控制方式 (8) 3.2 变频器选型 (9) 3.2.1 变频器的控制方式 (9) 3.2.2 变频器容量的选择 (10) 3.2.3 变频器主电路外围设备选择 (12) 3.3 可编程控制器(PLC) (14) 3.3.1 PLC的定义及特点 (14) 3.3.2 PLC的工作原理 (15) 3.3.3 PLC及压力传感器的选择 (16) 4 PLC编程及变频器参数设置 (17) 4.1 PLC的I/O接线图 (17) 4.2 PLC程序 (17) 4.3 变频器参数的设置 (21) 4.3.1 参数复位 (21)
4.3.2 电机参数设置 (21) 总结 (22) 参考文献 (23)
1 变频器恒压供水系统简介 1.1变频恒压供水系统理论分析 1.1.1变频恒压供水系统节能原理 供水系统的基本特性和工作点扬程特性是以供水系统管路中的阀门开度不 变为前提，表明水泵在某一转速下扬程H与流量Q之间的关系曲线f(Q)，如图1-1 所示。 图1-1供水系统的基本特征 由图可以看出，流量Q越大，扬程H越小。由于在阀门开度和水泵转速都不变的情况下，流量的大小主要取决于用户的用水情况，因此，扬程特性所反映的是扬程H与用水流量Q(u)间的关系。而管阻特性是以水泵的转速不变为前提，表明阀门在某一开度下，扬程H与流量Q之间的关系H J (Qu )。管阻特性反映了水泵的能量用来克服泵系统的水位及压力差、液体在管道中流动阻力的变化规律。由图可知，在同一阀门开度下，扬程H越大，流量Q也越大。由于阀门开度的改变，实际上是改变了在某一扬程下，供水系统向用户的供水能力。因此，管阻特性所反映的是扬程与供水流量Qc之间的关系H f (Qc )。扬程特性曲线和管阻特性曲线的交点，称为供水系统的工作点，如图中A点。在这一点，用户的用水流量Qu和供水系统的供水流量Qc处于平衡状态，供水系统既满足了扬程特性，也符合了管阻特性，系统稳定运行。图1-1供水系统的基本特征。 变频恒压供水系统的供水部分主要由水泵、电动机、管道和阀门等构成。通
课程设计说明书写作要求 1 引言（主要写课题设计的目的、设计内容及要实现的目标） 2 系统总体方案设计 2.1 系统硬件配置及组成原理（要有系统组成图） 2.2 系统变量定义及分配表 2.3 系统接线图设计 3 控制系统程序设计 3.1 控制程序流程图设计 3.2 控制系统的设计思路、程序设计等 3.3 创新设计内容 4 控制系统的上位机设计 4.1 人机界面选择 4.2 人机界面设计（通讯连接，变量设置，画面组态等） 5 系统调试及结果分析 5.1 PLC程序调试及解决的问题 5.2 PLC与上位机联调 5.3 结果分析 结束语（主要写取得的效果、创新点及设计意义） 参考文献 附录：带功能注释的源程序及一些主电路图和PLC的外部接线图。
基于PLC控制恒压供水的设计 ——水泵控制 学生：XXX指导教师：XXX 内容摘要：生活都离不开水。但如果水源离用水场所较远，就需要管路的输送。而将水送到较远或较高的地方，管路中是需要一定的水压的，水压高了，才能将水送到远的或较高的楼层。 产生水压的设备是水泵，水泵转动的越快，产生的水压越高。传统的维持管路的水压是建造水塔，水泵开的时候将水打到水塔中，水泵休息时，借助水塔继续供水。水塔中的水位变化相对水塔的高度来说很小，也就是说水塔能维持的供水管路中水压的基本恒定。 但是，建造水塔需要发费财力，水塔还会造成水的二次污染。那么，可不可以不借助水塔来实现恒压供水呢？当然可以，但是要解决水压随用水量的大小变化的问题。通常的办法是：用量大时，增加水泵的数量或提高水泵的转动速度以保持管网中的水压不变，用水量小时又需做出相反的调节。这就是恒压供水的基本思路。这在电机速度调节技术不发达的年代是不可设想的，但今天办到这一点已变得很容易了，交流变频器的诞生为水泵转速平滑联系调节提供了方便。交流变频器是改变交流电源频率的电力电子设备，输入三相工频交流点后，可以输出频率平滑变化的三相交流电。 鉴于社会的需求，设计一个由三台水泵组构成的生活、消防双恒压无塔供水泵站系统。 如图所示（一），市网自来水用高低水位控制器EQ来控制注水阀YV1，自动把水注满储水水池，只要水位低于高水位，则自动往水池注水，但是当水池的水位高于高水位上限时，延时一段时间后，由PLC发出信号，关闭注水阀YV1，等到水位低于高水位上限时，过一段时间后，再打开注水阀YV1继续注水（这种情况在处于消防状态时被关闭）。水池的高、低水位信号也直接送给PLC，作为高、低水位的报警。为了保证供水的连续性，水位上下限传感器高低距离较小。生活用水和消防用水共用三台水泵，平时电磁阀YV2处于关闭状态，生活管网处于接通状态，电磁阀YV3处于失电状态，关闭消防管网，三台水泵根据生活用水的多少，按一定的控制逻辑运行，维持生活用水低恒压。当有火灾发生时，电磁阀YV3得电，消防用水管路打开，并同时打开三台水泵供水，管路中的水压为消防用水的高恒压，生活用水管路没有关闭，生活用水的水压由减压阀控制。但是当管路中的水压低于消防用水的高恒压或水池水位已经达到水池低水位下限时，给电磁阀YV2通电，关闭生活用水的管路。火灾结束后，三台水泵改为为生活用水供水。
课题名称变频恒压供水控制系统设计 学院(部) 电子与控制工程学院 专业电气工程及其自动化 班级 2011320401 学生阿不都热扎克·阿不都拉 _ 学号 06 月 23 日至 06 月 27 日共 1 周 指导教师(签字) 2011年 06 月 7 日
目录 摘要 (3) 一、设计容 (4) 二、设计要求 (4) 三、设计容 1、方案的确定 (5) 2、变频调速恒压供水系统简介及工作原理 (6) 3、水泵的容量计算 (8) 4、水泵/变频器/PLC的选择 (9) 5、变频器参数设定 (10) 6、PID控制器参数选择 (10) 7、PLC外部接线图的设计 (11) 8、主电路的设计 (12) 9、系统的工作原理 (12) 四、设计图纸 (13) 五、操作使用说明书 (14) 六、设计体会 (15) 七、主要参考资料 (16) 附录一/附录二 (17) 附录三 (18) 附录四 (19)
摘要 随着我国社会经济的不断发展，住房制度改革的不断深入，人民生活水平的不断提高，城区中各类小区建设发展十分迅速，同时也对小区的基础设施建设提出了更高的要求。小区供水系统的建设是其中的一个重要方面，供水的经济性、可靠性、稳定性直接影响到小区住户的正常生活与工作，也直接体现了小区物业水平的高低。传统的恒速泵加压供水、水塔高位水箱供水、气压罐供水灯供水方式普遍不通话程度的存在效率低、可靠性差、自动化不高等缺点，难以满足当前经济生活的需要。 论文分析了采用变频调速方式实现恒压供水的工作机理，通过对PID模块的参数预置，利用远传压力表的水压反馈量，构成闭环调节系统，利用变频器与水泵的配合作用实现恒压供水且有效节能。 论文论述了多种供水方案的合理性，同时也指出各种方案存在的问题，通过对比比较给出了比较适合该系统的方案——PLC控制变频恒压供水。 关键字：恒压供水变频调速 PLC
PLC与变频器控制的自动恒压供水系统 1 系统简介 为改善生产环境，沱牌公司投资清洁水技改工程并建成一座日产水2.5万顿的供水系统，分别建设了抽水泵系统、加压泵系统和高位水池。根据公司用水需求特点，从抽水泵系统过来的水一部分直接供给生产用水部门，一部分则需通过加压泵输送到高位水池，而供给生产用水部门的水压与供给高位水池的水压相差较大。同时高位水池距抽水泵房较远达十多公里，高位水池的液位高低和加压泵系统的设计以及如何与抽水泵系统“联动”也是较难解决的。 鉴于以上特点，从技术可靠 和>'https://www.doczj.com/doc/c011925131.html,/jingjilunwen/' target='_blank' class='infotextkey'>经济实用角度综合考虑，我们设计了用PLC控制与变频器控制相结合的自动恒压控制供水系统，同时通过主水管线压力传递 较>'https://www.doczj.com/doc/c011925131.html,/jingjilunwen/' target='_blank' class='infotextkey'>经济地实现了加压泵系统与抽水泵系统“远程联动”的控制目的。 2 系统方案 系统主要由三菱公司的PLC控制器、ABB公司的变频器、施耐德公司的软启动器、电机保护器、数据采集及其辅助设备组成（见图1）。 2.1 抽水泵系统 整个抽水泵系统有150KW深井泵电机四台，90KW深井泵电机两台，采用变频器循环工作方式，六台电机均可设置在变频方式下工作。采用一台 150KW和一台90KW的软起动150KW和90KW的电机。当变频器工作在50HZ，管网压力仍然低于系统设定的下限时，软起动器便自动起动一台电机投入到工频运行，当压力达到高限时，自动停掉工频运行电机。一次主电路接线示意图见图2所示。
PLC 控制恒压供水系统 国家职业资格全省统一鉴定 维修电工技师 （国家职业资格二级） 所在省市：江苏省常州市 摘要：本设计是针对居民生活用水 /消防用水而设计的。由变 频器、 PLC 控制系统，调节水泵的输出流量。电动机泵组由三 台水泵并联而成，由变频器或工频电网供电，根据供水 系统出口水压和流量来控制变频器电动机泵组之间的切换 及速度，使系统运行在最合理的状态，保证按需供水。采用 PLC 控制的变频调速供水系统，由PLC 进行逻辑控制，由 变频器进行压力调节。通过PLC控制变频与工频切换，实现闭环自动调节恒压供水。运行结果表明，该系统具有压力稳 定，结构简单，工作可靠操作方便等优点。
关 第一章概 述??????????????????????（1）1-1常的供水方式及恒 的??????????（1） 二、水的一般性原 ????????????????（1） 1-2PLC 、器控制的恒供水系方 案?????????（3） 二、方案特 点??????????????????????（3）四、型及目 的???????????????????（4） 硬件 ??????????????????????（6）二、器介 ?????????????????????（7）二、方 式??????????????????????（7）机速方案的比 ????????????????（9） 二、模供水系的
定?????????????????（10 ） 一、路介 ??????????????????????（11 ）三、入出元件与 PLC 地址照 表????????????（ 15） 程序????????????????????（17）???????????????????????? ?（ 20） 致 ???????????????????????? ?（ 21） 参考文 献???????????????????????（ 22 ）第一章概述 供水的一种典型方式是恒供水。恒供水使用器的速 功能通供水的水的速，以持供水始端力，使之保持相 的恒定，故又称恒供水。在供水以逐步渗透到各种行，品 种也从一的恒供水向多功能和高的、供水及能化控 制的方向展。 基于触摸屏和PLC 作控制器作速的恒供
攀枝花学院本科毕业设计[基于plc的变频恒压供水系统] 学生姓名：曲斌 学生学号： 200810503053 院（系）：电气信息工程学院 年级专业： 08自动化 指导教师：伍刚教授 助理指导教师：唐老师副教授 二〇一二年六月
攀枝花学院本科毕业设计（论文）摘要 摘要 随着人民生活水平的日益提高，新技术和先进设备的应用，给给供水设计得到了发展的机遇。于是选择一种符合各方面规范、卫生安全而又经济合理的供水方式，对我们给供水设计构成了新的挑战。本系统采用PLC 进行逻辑控制，采用带PID 功能的变频器进行压力调节，系统有工作可靠，使用方便，压力稳定，无冲击等优越性。 变频恒压供水方式技术先进、水压恒定、操作方便、运行可靠、节约电能、自动化程度高，在泵站供水中可完成下列功能: (1)维持水压恒定；(2)控制系统可手动/自动运行；(3) 系统睡眠与唤醒。当外界停止用水时，系统处于睡眠状态，直至有用水需求时自动唤醒；(4) 多台泵自动切换运行；(5)在线调整PID参数； (6)泵组及线路保护检测报警等。 关键词变频器，变频恒压供水，PLC
攀枝花学院本科毕业设计（论文）ABSTRACT ABSTRACT In company with the improvement of people’s living standard, the application of new technique and advanced equipment provide a new development for the design of water supply. It is a challenge for us to select a way of water supply with high standard, secure and healthy, economical, and reasonable. This system adopts PLC logic control, and transducer with PID function to adjust the pressure, which presents many advantages, such as high reliability, convenience in use, stability in pressure，and without impact. Advanced technology and constant pressure water supply, water pressure constant, easy, reliable operation, saving energy, high degree of automation in the water supply pumping station to be completed by the following functions: (1) maintaining the pressure constant; (2) control system manual / Automatic operation; (3) system sleep and wake up. When the outside to stop water, the system is in sleep mode until a wake-up automatically when water demand; (4) multiple pump automatic switching operation; (5) On-line adjustment of PID parameters; (6) pump and line protection detection alarm. Key words inverter, VF constant pressure water supply, plc
水泵恒压供水变频器节能改造 叶良禄 提要：变频器传动时要得到与工频电源传动相同的转矩特性，变频器输出电压的基波有效值通常要等于工频电源的有效值。因此，变频器调速改造选型时要充分考虑电动机的负载特性。 摘要论述了水泵恒压供水变频节能改造的原理；变频器的选型要点及容量计算；节电计算及运行效果分析。 关键词变频器电动机改造 一、引言 动能公司供水车间七泵房主要承担着热力车间老区3台锅炉和3台汽机生产用水的供水任务。该系统共有水泵机组两大两小，大水泵机组型号为600S-32，额定流量3170m3/h，扬程32m，转速970r/min，配套功率400kW；配用电机为Y4005-6，额定功率400kW，电压6kV，额定电流46.5A，转速988r/min；小水泵机组型号为350S-44A，额定流量1116m3/h，扬程36m，转速1450r/min，配套功率160kW；配用电机为Y315L1-4，额定功率160kW，电压380V，额定电流289A，转速1485r/min。根据平时用水情况来确定机组的匹配数量和阀门开度，平时开一大一小，系统组管压力偏高有富余，有时只需一台大机，有时需要一大两小，其中一台小机的阀门开度仅为20％左右，系统瘪压情况较严重，压力不稳定。设备振动厉害，给生产带来很多不稳定的因素。系统的给水压力和供水量整年呈现一个动态的变化过程。为此，于2005年初对该系统的两台小机组进行了恒压供水变频节能改造，改造后的供水系统完全满足3台锅炉、3台汽机的生产用水要求，同时节能效果也十分显著。 二、恒压供水变频节能的原理 如图1所示，当水泵工作在曲线②的A点时，其流量与压力分别为Q1、p2，此时水泵所需的功率正比于p2与Q1的乘积。由于工艺要求需减小水量到Q2，通过增加管网管阻，使水泵的工作点移到曲线③上的B点，水压增大到p1，这时水泵所需的功率正比于p1与Q2的乘积，由图可见这种调节方式控制虽然简单，但功率消耗并无减少。
摘要 恒压供水系统设计内容包含了硬件接线图的设计、可编程控制器S7-300的程序编写和WinCC与S7-300的通讯等。 S7-300程序完成了模拟量处理等功能，即把传感器输入的4-20mA的模拟信号转换成0-27648，再根据量程转换到实际工程中水位的实际量程值，系统实现了水箱水位的高低来控制水箱进水阀的开关以及水泵开关状态的控制。系统还实现了两个水泵定时交替运行，运行时间可以更改。 WinCC编辑完成了系统流程图，报警图的绘画，变量实时曲线的记录以及报表记录功能。在画面中可以实现电机的启动，而且当启动时电机会有闪烁效果；还可以更改系统内部参数，比如电压量程，电流量程，水位量程等。水箱水位，管道压力，泵电压，泵电流等关键值会显示在工艺流程画面中；水位增加时，画面能直接显示水位的变动。以上这些功能使操作人员能更加直观的观察到系统的工作状态，便于操作管理。 关键词：恒压供水；可编程控制器；WINCC；S7_300
Abstract This design is targeted by PLC on constant pressure water supply system design, design content includes the wiring diagram of the hardware modifications, S7-300 programming, WinCC and S7-300 communication. S7-300 program completed the analog processing and other functions, namely the sensor input4-20mA analog signal is converted into0-27648, then according to the range conversion to the actual project level actual range values, system realizes the water tank water level control of water tank inlet valve switch and a water pump switch state control. The system also achieved a two pump timing alternating operation, operation time can change. WinCC editing completed the system flow chart, alarm figure painting, variable real-time curve record and report function. In the picture can achieve the motor starting, and when activated motor will have a flashing effect; can also change the system internal parameters, such as voltage range, the range of current water level range, etc.. The water level of the water tank, pipeline pressure, pump pump voltage, current and other key values are shown in the process of the picture; water levels increase, the picture can directly display the water level change. These functions enable the operator to more intuitive to observe the working state of a system, convenient for operation and management. Keywords: constant pressure water supply; Programmable controller; WINCC; S7_300
供水系统方案图
变频恒压供水系统构成及工作原理 1系统的构成 图3-1 系统原理图 如图3-1所示，整个系统由三台水泵，一台变频调速器，一台PLC和一个压力传感器及若干辅助部件构成。三台水泵中每台泵的出水管均装有手动阀，以供维修和调节水量之用，三台泵协调工作以满足供水需要；变频供水系统中检测管路压力的压力传感器，
一般采用电阻式传感器(反馈0～5V电压信号)或压力变送器(反馈4～20mA电流)；变频器是供水系统的核心，通过改变电机的频率实现电机的无极调速、无波动稳压的效果和各项功能。 从原理框图，我们可以看出变频调速恒压供水系统由执行机构、信号检测、控制系统、人机界面、以及报警装置等部分组成。 (1)执行机构 执行机构是由一组水泵组成，它们用于将水供入用户管网，图2.3中的3个水泵分为二种类型: 调速泵:是由变频调速器控制、可以进行变频调整的水泵，用以根据用水量的变化改变电机的转速，以维持管网的水压恒定。 恒速泵:水泵运行只在工频状态，速度恒定。它们用于在用水量增大而调速泵的最大供水能力不足时，对供水量进行定量的补充。 (2)信号检测 在系统控制过程中，需要检测的信号包括自来水出水水压信号和报警信号: ①水压信号:它反映的是用户管网的水压值，它是恒压供水控制的主要反馈信号。 ②报警信号:它反映系统是否正常运行，水泵电机是否过载、变频器是否有异常。该信号为开关量信号。 (3)控制系统 供水控制系统一般安装在供水控制柜中，包括供水控制器(PLC系统)、变频器和电控设备三个部分。 ①供水控制器:它是整个变频恒压供水控制系统的核心。供水控制器直接对系统中的工况、压力、报警信号进行采集，对来自人机接口和通讯接口的数据信息进行分析、实施控制算法，得出对执行机构的控制方案，通过变频调速器和接触器对执行机构(即水
1 引言 1.1 本课题的意义 水作为一种能源，是生活中必不可少的，水作为一种可再生资源，同时也是非常脆弱的，这时节约用水就显得非常重要。随着中国经济的飞速发展，大城市里房屋建筑的高度也在迅速的增加，但随之也出现了许多问题，高层住宅供水难就是其中尤为突出的问题。原因是通常，供水系统全天各时段用水量变化较大，如果不及时对供水水量及供水压力进行调节，会使整个供水管网的压力处在波动状态，严重的还会引起管网失压或爆管事故、恶化供水质量。]3[ 传统供水方式主要有：高水塔，高位水箱或增压设备等。它们在不同程度上存在下列许多问题：其设备一次投资费用高，而且必须使水塔高度高于最高层楼用水高度，用压力来提升水量，其结果往往缩短了水泵的使用寿命，还容易造成水的二次污染，造成水电资源的浪费。除此之外传统的供水系统还存在下列问题:1、用水负荷大幅度变化容易引起管网压力的巨幅变化极易造成供水管网的破裂；2、加大了工人的劳动及增加了生产设备维修费用；3、设备的频繁启动产生的大电流易使电网和设备均处于频繁的电流冲击状态，从而使电气设备和机械连接部件的寿命大幅度缩短。]10[在城市供水系统中, 泵的驱动电机绝大部分是交流异步电动机, 其年耗电量约占系统生产成本的80%。目前国内大部分供水企业仍采用传统供水工艺, 即手工操作, 人工监控,经验管理。一般采用调节阀门来满足和适应管网供水压力和需水量的变化，但是用户需水量随时间变化的非常频繁。]9[随着国民经济的迅速发展，能源紧缺问题愈加严重，寻求解决高层建筑供水难的办法迫在眉睫。 对于泵类和风扇负载而言，其功耗与转轴速度的立方根呈正比。当转轴速度降低10%时，气流也减少10%，且能耗减少27%；如果速度降低20%，能耗可降低49%。在工业中应用的离心泵、风扇和鼓风机中，通过使用单片机对电机进行变速控制，取代速度恒定的电机方法，可以节能25%-40%。]5[ 以改善高层住宅用水难为目标，根据城市高层建筑供水系统的实际情况，本系统采用基于恒定管压力的PID 算法对交流电机进行交流变频调速，通过合理配置水泵的工况, 能
PLC 基于 plc 的恒压供水系统的设计 （恒压供水系统的原理及电气控制要求。Plc 在机电系统中的应用和工作原理。西门子变频 器的工作原理 MM440。Plc 编程原理及程序设计方法。电器原理图，接线图。） 一．恒压供水系统的原理 1．系统介绍 生产生活中的用水量常随时间而变化，季节、昼夜相差很大。用水和供水的不平衡集 中体砚在水压上，用水多而供水少则水压低，用水少而供水多则水压高。以前大多采用传 统的水塔、高位水箱 或气压罐式增压设备 容易造成二次污染，同时也增大了水泵的轴功 率和能量损耗。随着电力电子技术的发展 变频调速技术广泛应用于送水泵站、加压站、工 业给水、小区和高楼供水等供水等领域。相对于传统的技术而言，它具有节能效益明显、 保护功能完善 、控制灵活方便等优点 。 恒压供水控制系统的基本控制策略是:采用电动机调速装置与可编程控制器(PLC)构成 控制系统，进行优化控制泵组的调速运行，并自动调整泵组的运行台数，完成供水压力的 闭环控制，在管网流量变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。系统的控制目标是总 管的出水压力及系统设定的给水压力值与反馈的总管压力实际值进行比较，其差值输入 CPU 运算处理后，发出控制指令，控制泵电动机的投运台数和运行变量泵电动机的转速， 从而达到给水总管压力稳定在设定的压力值上。 恒压供水系统由 PLC 控制器，变频器，触摸屏显示器，压力变送器，水位变送器，软 启动器，水泵电机组，电机保护装置以及其他电控设备等构成，如图 1 所示。 水 压 水 位 压力变送器 水位变送器 变频器 触摸屏显示器 软启动器 控制回路 水泵电机 图 1 恒压供水系统示意图 电机保护装置 2．系统构成 系统采用了 S7-200 型 PLC (14 个输人点，10 个输出点)、MM440 型变频器、压力传
变频恒压供水系统文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
供水系统方案图 变频恒压供水系统构成及工作原理 1系统的构成 图3-1 系统原理图 如图3-1所示，整个系统由三台水泵，一台变频调速器，一台PLC和一个压力传感器及若干辅助部件构成。三台水泵中每台泵的出水管均装有手动阀，以供维修和调节水量之用，三台泵协调工作以满足供水需要；变频供水系统中检测管路压力的压力传感器，一般采用电阻式传感器(反馈0～5V电压信号)或压力变送器(反馈4～20mA电流)；变频器是供水系统的核心，通过改变电机的频率实现电机的无极调速、无波动稳压的效果和各项功能。 从原理框图，我们可以看出变频调速恒压供水系统由执行机构、信号检测、控制系 统、人机界面、以及报警装置等部分组成。 (1)执行机构 执行机构是由一组水泵组成，它们用于将水供入用户管网，图中的3个水泵分为二种类型: 调速泵:是由变频调速器控制、可以进行变频调整的水泵，用以根据用水量的变化改变电机的转速，以维持管网的水压恒定。 恒速泵:水泵运行只在工频状态，速度恒定。它们用于在用水量增大而调速泵的最大供水能力不足时，对供水量进行定量的补充。 (2)信号检测 在系统控制过程中，需要检测的信号包括自来水出水水压信号和报警信号:
①水压信号:它反映的是用户管网的水压值，它是恒压供水控制的主要反馈信号。 ②报警信号:它反映系统是否正常运行，水泵电机是否过载、变频器是否有异常。该信号为开关量信号。 (3)控制系统 供水控制系统一般安装在供水控制柜中，包括供水控制器(PLC系统)、变频器和电控设备三个部分。 ①供水控制器:它是整个变频恒压供水控制系统的核心。供水控制器直接对系统中的工况、压力、报警信号进行采集，对来自人机接口和通讯接口的数据信息进行分析、实施控制算法，得出对执行机构的控制方案，通过变频调速器和接触器对执行机构(即水泵)进行控制。 ②变频器:它是对水泵进行转速控制的单元。变频器跟踪供水控制器送来的控制信号改变调速泵的运行频率，完成对调速泵的转速控制。 ③电控设备:它是由一组接触器、保护继电器、转换开关等电气元件组成。用于在供水控制器的控制下完成对水泵的切换、手/自动切换等。 (4)人机界面 人机界面是人与机器进行信息交流的场所。通过人机界面，使用者可以更改设定压力，修改一些系统设定以满足不同工艺的需求，同时使用者也可以从人机界面上得知系统的一些运行情况及设备的工作状态。人机界面还可以对系统的运行过程进行监示，对报警进行显示。 (5)通讯接口