变频调速恒压供水系统在城市供水中的应用

浅析变频恒压供水控制系统的实际应用随着科学技术的大力发展，信息产业技术、电子工程技术、交流变频调速技术、通讯技术等也迅猛发展。

传统的供水设备存在能耗大、可靠性低、供水压力不稳等问题，已经不能满足用户的压力需求。

因此，变频恒压供水系统以其节能、安全、稳定等特点正逐步地取代传统的供水方式。

本文对PLC变频恒压供水技术应用进行了详细分析，以和大家交流。

标签变频恒压供水；PLC；PID；控制前言：隨着我国经济的发展，节能环保理念深入人心，随着城市化的不断推进，我国供水系统覆盖面越来越广，采用传统的供水系统浪费的能源也越来越多。

因此，利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术，设计高性能、高节能、适应不同领域的恒压供水系统已成为必然趋势。

变频恒压供水系统采用变频器和PLC 实现恒压供水和数据传输，然后用PID对系统中的恒压控制器进行设计，该变频恒压供水方式可运用于各种供水控制系统中，具有稳定可靠的运行效果和良好的节能效果。

1、变频恒压供水系统的原理PLC与变频器控制泵组调速运行，并自动调整泵组的运行台数，完成供水压力的闭环控制，在管网压力变化时保证末端用户的用水需求并达到节能的目的。

变频恒压供水系统框图如图1所示。

当用户用水量增大时，导致管网的压力减小，压力传感器将电压信号反馈给PLC。

PLC内置的PID控制器计算后调节变频器的频率，频率增大，水泵的旋转速度加快，从而达到一个新的平衡状态；当用户用水量减小时，同理也可以达到平衡状态。

该系统包含PLC主机、模拟量输入输出扩展模块、变频器、压力变送器、水泵等，其中PLC具有功能完善、编程简单、抗干扰能力强、体积小、能耗低、性能价格比高等优点。

2、变频恒压供水系统的组成在此变频调速恒压供水系统中，主要由PLC、变频调速器、软启动器（定速机泵采用的）、压力变送器、水位传感器和现场的水泵机组一起组成一个完整的闭环控制系统。

此外还包括空气开关、断路器、接触器和中间继电器等系统保护电器，实现对变频器、电机和PLC的有效保护，以及对电机的切换控制。

系列变频调速恒压供水设备介绍系列变频调速恒压供水设备是一种能够根据供水需求自动调节水泵转速以保持稳定供水压力的设备。

该设备通过采集供水系统中的压力信号，并利用变频调速技术，实现对水泵的自动控制，从而实现恒压供水的目的。

该设备能够广泛应用于建筑、工业、农业等领域的供水系统。

设备特点变频调速技术系列变频调速恒压供水设备采用先进的变频调速技术，能够根据实际供水需求对水泵的转速进行精准控制。

通过调节变频器的输出频率和电压，可以实现水泵的无级调速，从而根据供水需求的变化精确控制水压，保持恒定的供水压力。

自动控制系统该设备配备了智能化的自动控制系统，能够实时监测供水系统的压力信号，并根据设定的压力范围自动调节水泵的转速。

通过设定恒压供水的目标压力值和压力波动范围，控制系统能够自动调节水泵的运行状态，保证供水系统始终处于稳定的工作状态。

能耗节约采用变频调速技术的恒压供水设备能够根据实际供水需求调节水泵的运行状态，避免了传统定速供水设备过大或过小的供水量，从而大大降低了能耗。

在供水需求较小的情况下，设备能够根据实际需求调节水泵的转速，减少能耗。

可靠性系列变频调速恒压供水设备采用的水泵和变频器等关键部件均采用优质材料和先进工艺制造，具有良好的可靠性和耐久性。

设备严格按照相关国家标准进行设计和制造，确保设备的性能稳定可靠，使用寿命长。

工作原理系列变频调速恒压供水设备的工作原理如下：1.自动检测: 通过传感器实时检测供水系统中的压力信号。

2.压力反馈: 将压力信号反馈给控制系统。

3.控制计算: 控制系统根据设定的目标压力值和压力波动范围计算出水泵的运行状态。

4.变频调速: 控制系统通过变频器调节水泵的转速，从而控制供水系统的压力。

5.压力维持: 检测到压力下降时，控制系统会自动增加水泵的转速，以维持恒定的供水压力。

应用领域系列变频调速恒压供水设备适用于以下领域的供水系统：•建筑供水系统：能够满足大型商业建筑、酒店、公寓楼等的供水需求。

摘要在城市化进程迅速的今天，城市的居住形式主要是生活小区，那么小区供水系统的建设就显得尤为重要。

而且随着城市用水量不断增加，对供水系统的建设提出了更高的要求。

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和工作。

本系统是针对居民生活用水而设计的一套由变频器、PLC、水泵机组等设备组成的自动变频恒压供水控制系统。

该系统将PLC、变频器、相应的传感器和执行机构有机地结合起来，并发挥各自优势，能够最大程度满足需要，具有运行稳定、操作简单和高效节能等特点。

该系统对变频器内置PID模块参数进行预置，通过压力传感器对水压的反馈构成闭环控制系统；PID模块根据用水量的变化调节水泵的输出流量，实现恒压供水，并达到有效节能的目的。

本文首先介绍了采取变频调速方式实现恒压供水相对于传统的阀门控制恒压供水方式的节能原理；其次，对水泵机组的各种供水状态及转换的条件、水泵由变频转工频运行方式的切换过程进行分析，着重研究并提出了基于PLC 和变频器的恒压供水系统的方案，并给出了硬件设计和PLC控制程序设计。

关键词：PLC；变频调速；恒压供水目录第一章绪论 (3)1.1研究背景 (3)1.2控制方案确定 (3)第二章变频恒压供水系统的硬件设计 (8)2.1 PLC选择及接线 (8)2.1.1 PLC选择 (8)2.1.2 接线及I/O分配 (10)2.2水泵机组选型 (13)2.3 变频器选型及接线 (14)2.3.1 变频器选型 (14)2.3.2变频器的接线 (17)2.4 PID调节器 (17)2.5压力传感器 (19)2.6系统主电路设计 (19)第三章变频恒压供水系统的软件设计 (21)3.1PLC控制 (21)3.1.1 PLC程序流程图 (21)3.1.2手动运行 (21)3.1.3自动运行 (22)3.2编程及介绍 (23)3.2.1总程序的顺序功能图 (23)3.2.2手动运行顺序功能图 (23)3.2.3自动运行顺序功能图 (24)3.2.4梯形图设计 (25)第四章总结与展望 (30)结束语 (31)参考文献 (32)第1章绪论1.1 研究背景在城市化进程迅速的今天，城市的居住形式主要是生活小区，那么小区供水系统的建设就显得尤为重要。

变频调速恒压供水系统的设计与实际应用【摘要】变频调速恒压供水在企业及高层生活小区的应用越来越广泛，其采用PLC作为控制器，硬件结构简便，成本低，并能自动实现水泵电机无级调速。

本文根据供水单位的要求，设计了基于PLC控制的变频调速恒压供水系统，该系统满足了用户端在用水量发生变化时仍保持水压恒定的用水要求。

【关键词】变频调速；恒压供水；无级调速；PLC控制随着变频器的快速迭代，变频调速技术在各个领域得到了广泛的应用，特别是在供水行业，由电动机、泵组、压力仪表、变频器、微控制器和传感器等现代控制设备所构建的变频调速恒压供水系统以其节能、安全、高品质的供水质量等优点，将我国供水行业的技术装备水平经历了一次飞跃。

某一供水单位希望设计一套变频调速恒压供水系统，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求。

1 变频调速恒压供水系统的总体分析1.1 系统的功能要求恒压供水要求用户端不管用水量大小，总保持管网中水压基本恒定，这样，既可满足各部位的用户对水的需求，又不使电动机空转，造成电能的浪费[1]。

某供水单位为实现恒压供水这一目标，对系统提出了以下几点要求：（1）三台水泵中1台备用，其余2台处于工作状态。

为了提高设备的综合利用率，工作泵与备用泵不固定；（2）三台水泵均可实现变速、定速运行。

但水泵运行的实际台数（1台还是2台）和电机速度，还要由住户用水量的高低来决定（进行不同频率的切换）；（3）系统具有“手动”、“自动”控制切换；（4）系统具有较完善的保护措施，以防止、避免事故的发生和扩大；（5）具有完整的报警功能；（6）对泵的操作要有手动和自动控制功能，手动只在应急或检修时临时使用。

1.2 系统设计原理分析变频调速恒压供水系统的工作原理如下：压力传感器将主管网水压变换为电流信号，输入PID调节运算，与给定值进行比较，得出一个调节参数，再进入变频器，变频器根据要求调速，调节水泵电机的频率。

变频调速在恒压供水系统中的应用目前，变频调速已经被广泛地应用在城市供水系统中，变频调速在恒压供水系统中以其节能、安全、技术先进、供水质量高特点在城市供水中广泛应用。

变频调速恒压供水系统实现水泵电机的无级调速，依据用水量发生变化引起管网压力发生变化，自动调节供水系统设备运行参数，在用水量发生变化时保持管道水压恒定。

很好地解决了城市自来水管网压力不能满足日常用水要求和城市消防用水的需】【求12。

解决了利用阀门控制水量消耗能源的供水调节方式，是取代水塔、高地水池、高位水箱、加压气罐等给水设备的先进型供水控制设备。

〔一〕控制系统原理变频调速恒压供水系统主要由出水管压力变送器、PID 调节器、PLC 可编程控制器、变频器、仪表、水泵机组、电脑、低压电器等组成。

蓄水池或吸水井的水经加压泵送入城市管网，通过压力变送器接入出水管压力信号，传递给PID 调节器，由PID 调节器将管网传输来的压力信号与预先设定的压力信号比较运算后输送给变频器一个转速控制信号，同时PID 调节器输送给可编程控制器PLC 压力控制信号。

由可编程控制器PLC 实现对加压泵的变频运行或工频运行的自动控制。

变频调速恒压供水装置应用于水泵调速节能效果非常显著。

变频调速恒压供水装置可根据用户需要设置恒压值，实现恒压供水的目的。

当供水能力与用水量平衡时变频装置工作在恒压值上，假设用水量减少时，供水流量g Q 大于用水量y Q 则供水压力g P 升高，引起反馈压力信号增加，反馈压力信号与PID 调节器预先设定目标信号比较后的合成信号下降，PID 调节器传输给变频器的转速控制信号减小，变频器输出频率b F 下降引起加压泵电机转速n 下降，由于电动机转速n 下降引起加压泵供水流量g Q 下降直到管道压力信号回到预先设定的目标值，供水能力与用水流量又重新平衡y g Q Q 。

假设用水量增大时，供水流量g Q 小于用水流量y Q ，则供水压力g P 下降，引起反馈压力信号值减小，反馈压力信号与PID 调节器预先设定目标信号比较后的合成信号上升， PID调节器传输给变频器的转速控制信号增大，变频器输出频率Fb上升引起加压泵电机转速n 上升，由于电动机转速n上升引起加压泵供水流量g Q上升直到管道压力信号回到预先设定的目标值，供水能力等于用水流量yQ ，又到达新的平衡实现恒压供水。

变频恒压供水系统的研究开发及应用一、本文概述随着社会的快速发展和城市化进程的加快，供水系统的稳定运行对于满足人们日常生活和工业生产的需求至关重要。

变频恒压供水系统作为一种先进的供水技术，以其高效、节能、稳定等优点，逐渐成为供水系统升级改造的首选方案。

本文旨在全面探讨变频恒压供水系统的研究开发历程、技术原理、系统构成及其在实际应用中的表现，以期为供水行业的技术进步和可持续发展提供有益的参考。

本文将对变频恒压供水系统的基本概念进行阐述，明确其技术特点和优势。

接着，将详细介绍该系统的研究开发过程，包括关键技术的突破、系统优化等方面的内容。

在此基础上，文章将深入剖析变频恒压供水系统的技术原理和系统构成，包括变频器的工作原理、恒压控制策略、系统硬件和软件设计等。

本文将通过实际案例分析，探讨变频恒压供水系统在供水工程中的应用情况，包括系统的运行效果、节能效果、稳定性等方面的评估。

通过对比分析，展示变频恒压供水系统在提高供水质量、降低能耗、减少维护成本等方面的显著优势。

本文将对变频恒压供水系统的发展前景进行展望，分析其在未来供水行业中的潜在应用价值和挑战。

同时，提出针对性的建议和措施，以期推动变频恒压供水系统的进一步发展和普及，为供水行业的可持续发展做出更大的贡献。

二、变频恒压供水系统的基本原理和技术特点变频恒压供水系统是一种集变频调速技术、PLC控制技术、PID 调节技术及远程监控技术于一体的现代化供水系统。

其设计目的是为了满足不同用水场合对水压和水量的需求，同时实现能源的高效利用和供水质量的稳定。

本节将详细介绍变频恒压供水系统的基本原理和技术特点。

变频恒压供水系统的工作原理基于流体力学中的泵与管路的特性。

系统主要由水泵、变频器、压力传感器、PLC控制器等组成。

其核心是利用变频器调节水泵电机的转速，从而改变水泵的出水流量和压力，以适应用水量的变化。

当用水量增加，系统检测到压力下降时，压力传感器将信号反馈给PLC控制器。

阐述变频恒压供水控制系统从目前的趋势来看，人类赖以生存的有限的能源越来越紧缺，可持续发展道路是当今应对环境问题的必经之路。

水是人们生活中必不可缺的一部分，而我国城市长期在供水方面的技术比较落后，造成供水设备的损坏、水资源的浪费等现象。

因此，为了解决城市供水所面临的问题，必须要利用先进的计算机技术、自动化技术以及控制技术，通过先进的科学技术设计研究出高性能和高节能的能够适应人类供水需求的变频恒压供水控制系统。

1 自来水变频恒压供水控制系统的设计及研究变频恒压供水控制系统主要是由压力传感器、压力变送器、可编程控制器（PLC）、变频器、人机界面（HMI）、水泵机组、恒压控制单元和低压电器等部件构成。

其工作原理就是用恒压控制单元令变频器控制一台水泵或者循环控制多台水泵，从而达到管网水压恒定的效果和水泵电机的软启动及变频水泵与工频水泵之间得以切换，与此同时还能传输系统在运行过程中的数据。

从这点看来，自来水变频恒压供水控制系统的设计研究根据不同的场所有以下三个方案可供选择。

1.1 供水基板的变频器、水泵机组和压力传感器的组合这是一种相对较为简单的自来水变频恒压供水控制系统的研究方案。

其通过把PID调节器和PLC可编程控制器这些硬件设置在变频器供水基板上，并且设置指令代码，使PID和PLC等硬件的电控功能得到很好的运用。

这种方法的好处是通过把电路结构进行简化，降低了设备的成本，但是也有缺点——显示压力设定值和压力反馈值麻烦，对于不同时间段的不同恒压要求不能做到自动转换实现，难以找到PID的调节参数，调节范围较小，系统稳定性较低，输入接口的可扩展性较低，带负载容量受到限制等。

所以此方案一般用在要求较低的、容量较小的场所。

1.2 变频器、单片机、人机界面和压力传感器的组合一方面，这种自来水变频恒压供水控制系统精度比较高，控制的算法可以灵活变化，对参数的调整也比较方便，具有相对较高的性价比。

但是这种方法开发的时间长，对已经固化的程序修改过程麻烦，现场调试的灵活性较差。

变频恒压供水系统变频恒压供水系统，作为一种高效、节能、稳定的供水方式，被广泛应用于城市供水、建筑供水、工业供水等领域。

该系统的特点是通过变频技术控制水泵电机的转速，使其能够根据水压的变化实现自动调节，保证水源稳定输出。

这种技术的应用，不仅能够提高供水质量，减少水的浪费，还能够大幅度降低能耗，减少污染排放，具有广泛的社会和经济价值。

变频恒压供水系统主要由调压器、电机、变频器、水泵、控制系统等几部分组成。

其工作原理是通过变频器对电机的转速进行控制，使水泵能够根据外力变化提供稳定的供水输出。

在供水系统的设计中，还需要对其进行严谨的水力计算，以确保水泵的性能得到最大化，并根据实际情况调整系统参数和控制策略，不断提高系统的稳定性和效率。

变频恒压供水系统具有多种技术优势。

首先，该系统能够通过变频器控制电机的转速，实现智能化调节，保证水压稳定、水量均衡，有效提高供水质量。

其次，该系统能够根据供水需求自动调节水泵的输出，避免了不断开关水泵对电机的损坏和能源的浪费。

同时，该系统还能够实现无级调速、低噪音、低振动等特点，减少了系统的运行噪音，保护了电机和机械部件，延长了系统的使用寿命。

对于变频恒压供水系统的应用，需要注意以下几点。

首先，系统的安装和调试要严格按照规范进行，确保系统的稳定和安全。

其次，系统的维护和保养要及时，定期检查水泵和电机的运行情况，清理过滤器等设施，防止系统出现故障。

最后，需要充分考虑系统的经济性和环保性，尽可能减少系统的能耗和污染排放，提高资源利用效率和环保水平。

总之，变频恒压供水系统作为一种高效、节能、稳定的供水方式，具有广泛的应用前景和社会价值。

其技术优势和应用注意事项，将对今后供水系统的设计和研发提供重要参考和方向。