基于PLC控制的多台水泵循环变频恒压供水系统

58│DISCRETE MANUFACTURING│离散制造基于PLC的恒压供水系统设计Design of Constant Pressure Water Supply System Based on Plc• 齐鲁理工学院机电工程学院 张瑜 Zhang Yu 沈敏 Shen Min 刘彦芬 Liu Yanfen•山东标至信集团有限公司 李飞 Li Fei摘 要：随着科学技术的迅猛发展，传统供水方式存在的供水不稳定、能耗大等缺点日益突出。

为了提高供水质量，设计了一种基于PLC的恒压供水系统，它集先进的自动化控制技术、变频调速技术、以及通信技术于一体，采用PID闭环控制方式，大大提高了供水的稳定性和可靠性。

本系统的基本原理是用压力传感器检测管网中的水压，把测得的压力反馈至PLC内部的PID模块进行计算，得出偏差信号后调整变频器的输出频率，从而调节水泵的转速，让管网的水压稳定在设定值附近。

关键词：PLC 恒压供水 变频调速Abstract: With the rapid development of science and technology, the traditional water supply mode of water supply instability, energy consumption and other shortcomings become increasingly prominent. In order to improve the quality of water supply, this paper designs a constant pressure water supply system based on PLC, which integrates advanced automatic control technology, frequency conversion speed control technology and communication technology in one, using PID closed-loop control mode, greatly improving the water supply stability Sex and reliability.The basic principle of the system is to use the pressure sensor to detect the water pressure in the pipe network, the measured pressure feedback to the PLC inside the PID module to calculate the deviation signal to adjust the frequency of the inverter output frequency, thus adjusting the pump speed, So that the pipe network pressure stability in the vicinity of the set value.Key words: PLC Constant Pressure Water Supply Frequency Control【中图分类号】TV674 【文献标识码】B 文章编号1606-5123（2019）07-0058-031 引言通常的供水系统在用水量较高时，供水管道中的水压将下降，不能满足用户的需求；用水量较低时，供水管道中的水压将升高，超出了用户的需求，这种情况不但浪费了能源，而且还会破坏供水管道及用水设施，造成经济损失。

PLC及变频器在多台泵⾃动恒压供⽔系统中的应⽤⽂章编号:1009—0207(2001)02—067-03P LC 及变频器在多台泵⾃动恒压供⽔系统中的应⽤3邓　巍Ξ(新疆⼯业⾼等专科学校　机电系,乌鲁⽊齐830000)摘　要:本⽂介绍了⽤ABB 公司⽣产的ACS -400型变频器和⽇本三菱公司⽣产的F1-30型⼩型P LC 所设计的⽆塔恒压供⽔系统,其中包括⽅案的确定、硬件设计及软件设计等。

此系统可合理解决三台泵在供⽔⾼、低峰时泵的切换及压⼒的稳定,可确保管⽹平稳压⼒波动<2%,泵切换时压⼒波动10%。

关键词:变频器;P LC ;恒压控制中图分类号:TP202 ⽂献标识码:A 随着异步电机变频调速技术的不断发展,恒压供⽔系统被⼴泛地应⽤到⼯业、农业、科研和民⽤等领域的各个⽅⾯。

不仅取得了显著的节能效果,还极⼤地改善了环境污染。

恒压供⽔的⽅法很多,变频器驱动⽔泵向管路供⽔,由⽔压传感器反馈信号与⽔压设定值在变频器中构成闭环,以保持⽔泵供⽔压⼒恒定的⽅法是⽬前性能最好的。

由于⽤变频器驱动的交流异步电动机能够快速平稳地进⾏调速,使得供⽔系统不仅能够精确地保持设定的⽔压值,⽽且在启停供⽔系统时没有冲击。

与其它⽅法相⽐,除了节能、卫⽣、安全、静⾳、调整⽅便、维修量⼩等特点外,还适于多系统集中控制或是实现⾃动化调节。

1　电⽓控制⽅案的确定1.1　以我校供⽔情况为例学⽣⽤⽔量波动范围较⼤,早、中、晚为⽤⽔⾼峰,上课时间基本不⽤⽔,在泵房设计中考虑⽤⽔量⼩时电机的效率,⽤⽔量⼤时压⼒要稳定,且照顾电机运⾏时间的均稳性,故采⽤三台电机泵各11K W 完成供⽔,要求系统⽆论是⽤⽔⾼峰,还是⽤⽔低⾕,压⼒都要稳定在误差10%范围内,⽽且三台电机投⼊与切换时压⼒不应超过规定范围。

管⽹⽔泵启动电流都不能有冲击。

电机、变频器、P LC 、传感器如有故障,声光报警。

综合系统供⽔质量及低成本要求,选⽤ABB 公司ACS -400型变频器⼀台(内含PI D 调节器),以确保每台电机均可以⾃动软启动及稳态时的压⼒控制。

基于PLC的PID控制变频恒压供水系统摘要基于PLC的PID控制的变频恒压控制是现代供水控制系统的主要方式，利用PLC（可编程控制器）、PID调节器、压力检测传感器、压力变送器、电气控制设备、变频器及水泵机组组成闭环控制系统，使供水管网压力保持恒定。

关键词PLC；PID控制；变频器；闭环控制在实际生产生活中，用户用水的多少是经常变动的，因此供水不足或供水过剩的情况时有发生。

而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上，即用水多而供水少，则压力低；用水少而供水多，则压力过大。

因此，保持供水压力的恒定，可使供水和用水之间保持平衡，即用水多时供水也多，用水少时供水也少，从而提高了供水的质量。

恒压供水是指在供水网中用水量变化时，出水口压力保持恒定不变的供水方式。

1恒压供水的基本原理1.1变频恒压供水系统的组成及原理变频恒压供水系统压力控制主要有PID调节器、变频器、水泵、压力传感器和变送器、PLC可编程控制器等组成。

变频恒压供水系统压力控制系统原理框图如图1所示，用PID调节器和变频器构成闭环系统控制，可以提高供水压力的控制精度，改善控制系统的动态响应。

图1变频恒压供水系统压力控制系统原理框图系统工作时，先启动主水泵，管网水压达到设定值，变频器的输出稳定在某数值上。

而当用水量增加，水压降低时，压力变送器SP将该信号实时送入比较器与给定压力H比较，其差值输入PID控制器，PID的输出量作为控制变频器的转差给定输入，从而控制电动机的转速上升，水压力恢复到给定值，保持供水系统中管网中压力的恒定。

变频恒压供水系统压力控制原理如下：1）用水量增加，压力下降，压力变送器输出降低，PID输出上升，变频器频率增大，电机（M）转速升高，水泵流量增大，压力上升。

2）用水量减少，压力上升，压力变送器输出增大，PID输出降低，变频器频率下降，电机（M）转速降低，水泵流量减小，压力下降。

如果用水量增加很多，主泵达到最大流量仍不能使管网水压达到设定值，将自动启动备用泵；反之，当用水量减少时，可自动切断备用泵。

基于PLC变频恒压供水控制系统设计PLC变频恒压供水控制系统的设计供水系统是一种常见的工业和建筑领域常用的系统。

PLC变频恒压供水控制系统是一种可以控制和调节水泵的电气控制系统，以实现恒压供水的目的。

下面将介绍一个基于PLC变频恒压供水控制系统的设计。

设计目标：1.实现恒定的供水压力，不受进水压力和水流量的波动影响。

2.实现多台水泵的协调运行，实现水泵的均衡负荷运行，延长水泵寿命。

3.实现故障自动检测和报警，提高供水系统的可靠性。

系统组成：1.传感器：使用压力传感器和流量传感器来感知进水压力和供水流量。

2.PLC：使用可编程逻辑控制器（PLC）来实现逻辑控制和运算。

3.变频器：使用变频器来控制水泵的转速，从而实现恒扬程供水控制。

4.水泵：使用多台水泵来实现供水。

系统工作原理：1.系统启动：当水泵系统运行时，PLC会控制最初的启动过程，按照设定的启动顺序依次启动水泵，避免同时启动造成的电网冲击。

2.进水压力检测：系统通过压力传感器检测进水压力，当进水压力小于设定的最小进水压力时，PLC会自动启动水泵，以提供足够的进水压力。

3.恒压供水控制：PLC通过控制变频器，改变水泵的转速来实现供水流量和压力的稳定。

当供水压力低于设定的最小供水压力时，PLC会增加水泵的转速以提供足够的供水压力；当供水压力高于设定的最大供水压力时，PLC会降低水泵的转速以避免过高的压力。

4.水泵协调运行：通过PLC控制，多台水泵可以根据供水流量需求实现均衡负载运行，避免其中一台水泵长时间运行。

系统优势：1.系统能够自动检测供水压力，保持恒定的供水压力，避免由于进水压力和水流量的波动而导致的供水压力变化。

2.系统能够实现多台水泵的协调运行，避免单一水泵长时间运行而导致的设备损坏。

3.系统具有快速故障检测和报警功能，及时发现水泵等设备的故障，减少停机时间。

总结：基于PLC变频恒压供水控制系统的设计可以实现恒定的供水压力，提高供水系统的稳定性和可靠性。

基于PLC的变频恒压供水系统的设计一、概述供水系统的重要性及其在现代社会中的应用：供水系统在现代社会中具有至关重要的地位。

随着城市化进程的加速和人口规模的不断扩大，稳定、高效、节能的供水系统已成为满足居民生活需求、保障工业生产和推动城市可持续发展的重要基础设施。

变频恒压供水系统的优势：变频恒压供水系统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。

相比传统的水塔、高位水箱、气压罐等供水方式，变频恒压供水系统具有以下优势：高效节能：变频恒压供水系统能根据用水量自动调节水泵转速，节能效果显著，可节能3060。

PLC在变频恒压供水系统中的应用：PLC（可编程逻辑控制器）在变频恒压供水系统中的应用，使得系统能够通过微机检测、运算，自动改变水泵转速以保持水压恒定，满足用水需求。

PLC的应用不仅提高了系统的可靠性和稳定性，还简化了系统控制接线，方便了维修和调试。

系统原理：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。

设备特点：变频恒压供水系统采用可编程控制器，程序灵活多变，精度高，可靠性强，功能多，反映速度快。

系统还配有稳压泵或稳压罐稳压，在用水量小到一定值时，主泵可停止运转，减少水泵电机的机械磨损并且节约电能。

应用前景：变频恒压供水系统作为一种先进的、合理的节能供水系统，在工业、商业和居民生活等领域具有广泛的应用前景。

它不仅能够满足用户对水压和水量的要求，还能够提高供水品质和供水效率，是一种理想的现代化建筑供水设备。

1. 供水系统的重要性和挑战供水系统在城市发展中扮演着至关重要的角色，它直接关系到居民的生活质量和健康。

一个可靠的供水系统能够确保居民获得充足、安全的饮用水，同时支持城市的工业、农业和其他用水需求。

保障居民健康：水质的好坏直接关系到居民的健康。

供水系统需要确保提供的水质符合卫生标准，以减少水源性疾病的传播。

基于PLC 和变频器控制的恒压供水系统摘要本文设计介绍了一种基于PLC和变频器的变频恒压供水系统，由PLC 进行逻辑控制，由变频器进行压力调节。

PLC和变频器作为控制系统的核心部件，经过变频器内部的PID运算，通过PLC控制变频与工频的切换，通过传感器反馈压力信号，实现闭环自动调节恒压供水，基本实现了高质量恒压供水，降低电能损耗，延长了加压泵的使用寿命，通过故障处理基本实现了不间断供水。

关键词PLC；变频器；传感器0 引言在城乡供水系统中，随着高层建筑的广泛建设以及居民小区的规模化发展，原有的高位水塔供水系统已经不能满足恒压供水的要求，采用变频恒压控制是现代供水控制系统的新型方式，变频恒压供水系统可有效地降低“水锤”对泵体冲击、节约电能、维持管网水压恒定、实现无人值守等。

具有较大的经济和社会意义。

本文论述了一种基于PLC的变频恒压供水系统。

利用PLC加以不同功能的传感器、变频器，根据压力传感器测得管网压力的大小及变化来控制加压泵的转速及数量，使水管的压力始终保持在合适的范围内，从而达到恒压供水的目的。

1 恒压供水系统原理恒压供水的基本思路是：采用电机调速装置控制泵的转速，并自动调整泵的运行台数，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能的目的。

系统的控制目标是泵站总管的出水压力。

系统任意设定供水压力值，其与反馈总管的压力值通过PID调节后控制调速装置，以调节加压泵的运行速度，从而调节系统的供水压力。

与传统的恒速泵供水系统、水塔高位水箱供水系统和气压罐供水系统相比，调速恒压供水系统具有供水质量高、灵活性强、能耗少、电动机起制动平稳、无水锤效应等优点，从而获得了广泛应用。

2 系统总体设计2.1 系统概况本系统拟在控制2台55kW和3台30kW加压泵相互配合完成恒压供水。

本文将以“一拖三”（一台变频器拖动三台加压泵，加压泵功率为30kW），“一拖二”（一台变频器拖动两台加压泵，加压泵功率为55kW）的设备介绍PLC与变频器组成的恒压供水系统的工作原理。

摘要本设计根据城市小区的供水要求，设计了一套基于PLC控制的变频调速恒压供水系统。

该系统由PLC、变频器、水泵机组、压力变送器等构成。

本系统利用变频器实现对三相水泵电机的变频调速，采用“先启先停”的原则切换运行水泵。

压力传感器检测水压信号，送入PLC并与设定值比较进行PID运算，从而控制变频器的输出电压和频率，进而改变水泵电机的转速和供水量。

这样使管网水压力始终保持在设定值附近，从而实现恒压供水。

关键词：PLC；变频调速；PID控制；恒压供水ABSTRACTAccording to the city water supply system,this paper designed a PLC-based control of frequency control water supply system.The system consists of PLC, inverter, water pump, pressure sensors and other accessories.The system uses frequency converter three-phase pump motor of the soft start and frequency control, and use "first start first stop"principle to switch to run the pump.Pressure sensors to detect pressure signals into the PLC compared with the PID set point operation and thus control the inverter output voltage and frequency, thereby changing the water pump motor speed and water supply.It makes the pipe network water pressure is always maintained around the set value in order to achieve constant pressure water supply.Keywords:PLC; frequency control; PID control; constant pressure water supply目录1 绪论 (1)1.1课题的背景及意义 (1)1.2变频恒压供水系统的国内外研究现状 (1)1.3本课题主要研究内容 (2)2 恒压供水系统总体方案设计 (2)2.1系统的主要结构及组成 (2)2.2PLC概述及其系统组成 (2)2.3变频器简介及选型 (3)2.3.1 变频器简介 (3)2.3.2变频器的基本结构 (3)3 系统硬件选择及系统电路设计 (5)3.1硬件选择 (6)3.1.1 PLC及其扩展模块的选型 (6)3.1.2 变频器的选型 (6)3.1.3 水泵机组的选型 (7)3.1.4 压力变送器的选型 (7)3.1.5 液位变送器选型 (8)3.2系统主电路分析及其设计 (8)3.3系统控制电路分析及其设计 (9)3.4PLC的I/O端口分配及外围接线图 (11)4 系统的软件设计 (14)4.1 系统软件设计分析 (14)4.2PLC程序设计 (15)4.2.1 控制系统主程序设计 (15)4.2.2 控制系统子程序设计 (19)4.3PID控制器参数整定 (22)4.3.1 PID控制及其控制算法 (22)4.3.2 系统的近似数学模型及参数取值 (23)5总结 (24)参考文献 (25)附录 (26)致谢 (34)1 绪论1.1 课题的背景及意义城市中各类小区的供水系统是小区众多基础设施当中的一个重要组成部分。

基于PLC的多泵循环变频恒压供水系统摘要：本文主要分析恒压供水采用变频调速技术和PLC控制技术，该系统可以节能，运行的可靠性高，自动化程度高，切实提升供水的质量。

关键词：恒压供水；变频器；PLC控制；多泵循环恒压供水在城市自来水管网系统、住宅小区消防用水系统中得到广泛的应用。

恒压供水指的是用户端在不同的时刻，在不同用水量下，水压可以保持恒定。

在恒压供水系统中，可以结合压力的给定对管网水压的情况进行对照，从而分析变频器的调节。

一、PLC变频恒压供水系统的硬件设计（一）系统主要配置的选型在进行水泵机组选型中，结合PLC变频恒压供水系统的应用方式，完善水泵机组、变频器、PLC和扩张模块、压力变送器等设计。

水泵机组在设计中，要确保其平稳运行，也要确保其在高效区运行。

供水中要采用多台水泵机组，控制好流量范围，扬程一般是60米左右。

设置一台小泵作为辅助作用，在小流量中进行供水。

提升系统的可靠性，方便检修工作，设计手动功能。

设计完善的报警功能，提升水泵的经济性。

水泵的外壳采用不锈钢材质，叶轮和导叶采用铸造件，采用经典喷塑处理的方式。

电机要采用低噪音的，在严密的机械密封下，完善泄压保护。

水利模型的设计中，要结合设备的理化性质，防止弱腐蚀介质的使用。

在进行变频器的选型中，要控制好变频器的容量，结合电动机的额定功率，确定额定电流和变频器的容量。

在变频器容量选择中，要结合变频器的电流。

结合功能的差异，变频器的转速也不同。

在PLC和扩展模块选型中，由于PLC在整个变频恒压供水控制系统中居于核心作用，在对系统的输入信号采集中，完成输出单元的控制，实现数据的交换。

在PLC选型中，应该对PLC的执行速度、指令程度和内部存储空间进行分析。

在压力变动器的选型中，在水管压力信号转换中，主要是采用压力传感器和压力变送器的方式，在对模拟输入模块进行输入后，为了防止信号输入环节中产生干扰与损耗，一般采用4-20mA输出压力变送器。

如果压力传感器在运行中发生故障，水量会不足，导致水管中的水压会上升。

基于PLC的变频恒压供水系统设计摘要：本文基于PLC的变频恒压供水系统设计探索了一种高效、可靠的供水方案。

通过对水泵运行频率的控制，实现了水流量和压力的稳定控制，确保了水的稳定供应和能源的节约。

通过模拟试验，验证了该系统的控制效果和运行稳定性，并说明了未来该系统在供水工程中的广泛应用前景。

关键词：变频，PLC，供水，恒压，控制一、前言：供水系统是城市建设中必不可少的基础设施，其对人们生产和生活起着至关重要的作用。

目前，传统的供水系统主要采用了定频水泵电机驱动，而这种方式存在能源浪费和控制不稳定等问题。

因此，寻求一种有效的变频恒压供水系统是当前供水领域中的一个热门问题。

根据这一需求，我们开发了一种基于PLC的变频恒压供水系统。

二、设计：系统的控制核心是基于PLC编程的控制器，通过对水泵运行频率的控制，实现系统的水流量和压力恒定。

在系统设计过程中，我们考虑到供水系统的实际应用需求，采用模糊控制策略来优化变频水泵的工作状态。

这种方式可以根据实时数据对水泵的运转频率进行无级调整，从而确保系统不会因为水流量或压力的变化而导致水的质量和供应的不稳定性。

同时，系统还具备故障自诊断和自校准功能，可以在自动检测到恶劣环境时启动保护程序，从而确保系统的安全可靠性。

三、验证：为了验证系统的可行性和可靠性，我们在实际的水泵变频供水系统运行过程中进行了模拟试验。

通过对系统的数据进行实时监控和分析，我们发现该系统可以准确地控制水泵的频率和动力，保证了水的流量和压力在给定的范围内恒定。

同时，系统具备快速的自适应性和随时调节能力，可以在不同水质和供水环境下实现稳定的运行状态。

以上实验结果表明，该系统是一种高效、可靠的供水系统，具有广泛的实际应用价值。

四、结论：本文论述了一种基于PLC的变频恒压供水系统的设计和实现过程，并通过模拟实验验证了该系统的可行性和可靠性。

该系统可以实现水流量和压力的稳定控制，节约能源并确保水的稳定供应，是一种高效、可靠的供水方案。