PLC在恒压供水系统中的应用

（冶金自动化》２００４年增刊

ＰＬＣ在恒压供水系统中的应用

李玮，赵英宝，刘朝英

（河北科技大学电气信息学院，河北石家庄０５００５４）

〔摘要〕较详细地介绍了采用ＰＬＣ控制的变频调速恒压供水系统，该系统采用ＰＬＣ进行逻辑控制，用变频器进行压力调节，自动控制水泵投人的台数和电机转速，在保持恒压状况下，达到控制流量的目的。系统结构简单，运行稳定，节约能源。〔关键词」ＰＬＣ；变频调速；恒压供水

０引言

采用可编程控制器可实现恒压恒水位取、配水系统的自动控制，采用变频调速技术、ＰＬＣ自动控制技

术及ＰＩＤ控制，实现一台变频器控制多台电动机的变频调速启动运行。供水站建有４个储水池、４台水

泵，其中３台大泵１台小泵。恒压供水系统主要由一台工控机和一套ＰＬＣ控制单元组成。ＰＬＣ控制系

统既可以与工控机通信，也可独立进行控制。工控机采用ＳＴＤ系列工控机，主要负责接收ＰＬＣ的全部

数据，监视ＰＬＣ的工作状况，并在显示屏实时动态显示系统中各设备的工作状态及报警信息，与ＰＬＣ控

制单元组成两级的控制和管理系统。

系统控制分自动和手动两种方式。自动控制时ＰＬＣ根据程序设定自动控制供水及供水压力，并监

视各设备的运行状况；手动控制时，由手动按钮发出控制命令控制各设备运作。

系统结构设计

该控制系统结构ＹＱ图１所示，系统中ＰＬＣ采用Ｓｉｅｍｅｎｓ公司生产的具有很高性能价格比的小型可

编程控制器Ｓ７一２００进行系统开发，具体型号如下。

ｓ７－２００

ＰＬＣ变频器）工控机

－一－ ｛ Ｉ ｌ」 一．．．．．．．．月＿Ｉ一＿＿＿扫｝＿＿＿之＿＿＿ｒ一，种，Ｎ口４＃水池２＃水池１＃水池３＃水池

图１供水站系统结构图（１）中央处理单元ＣＰＵ２２６，　ＡＣ／ＤＣ／继电器２４输人／／１６输出；

（２）数字量扩展模块ＥＭ２２３，　２４　ＶＤＣ，１６输人／／１６继电器输出

〔收稿日期」２００４－０６－１６「作者简介ｌ李玮（１９６３－），女，河北石家庄人，副教授，硕士，现从事自动控制与信息技术方面的教学和研究工作。

课程设计说明书

0 目 录

1引 言 ............................................................................................................................... 1

1.2本文的设计思想 .................................................................................................. 1

2系统方案的确定 ............................................................................................................. 2

2.1控制系统方案 ...................................................................................................... 2

2.2供水系统的控制流程 .......................................................................................... 4

3变频恒压供水系统的硬件设计 ..................................................................................... 6

3.1 PLC简介 .............................................................................................................. 6

恒压供水系统的PLC控制设计

1 1.恒压供水原理及工艺 ................................................................................................................ 1

1.1 任务 .................................................................................................................................... 1

1.2 工艺要求 ............................................................................................................................ 1

1.3

系统的组成和基本工作原理 ............................................................................................ 2

2 PLC概述 ........................................................................................................................................ 2

2.1 PLC组成 ........................................................................................................................... 2

工业技术　Ｑ！！　Ｑ：堕　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ｅｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ￣ｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　变频技术和ＰＬＣ技术在恒压供水系统中的应用研究　

田宇光　（唐山市自来水公司河北唐山０６３０００）　摘要：恒压供水系统的设计及应用研究是针对提高供水质量和节能问题而提出的，该文通过对旧系统中＿直存在的问题简单地介绍水位在变频　技术　ＰＬＣ技术及恒压供水系统的作用下如何为用户进行供水，并从实践方面说明，此系统在节约资源、供水质量及运作方面的良好效果。　关键词：变蒴技术ＰＬＣ技术　恒压供水系统　供水质量　中图分类号：ＴＱ０８　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４－０９８Ｘ（２０１３）０２（ｂ）－－００６１－－０１　现在，各个地方的生活用水量正随着各　住宅小区楼房的增多而大幅度地快速增加。　随着人们节能意识的增强，人们对供水的质　量要求也在迅速提高，而且，在对供水系统　的可靠性和安全性方面的要求也在慢慢地　提高。运用ＰＬＣ技术和变频器而实现高质量　供水的无塔恒压供水系统，不但在很大程度　上大大地节约了资源，而且还使供水系统的　可靠性和安全性得到了很好的改进。恒压供　水在一定程度上满足了用户对水质水量的需　求，变频调速为了节约能源，通常通过调节　变频器的速度来使输水管道的屉强得到一定　的稳定…。为了有效减少抚慰造作和手动运　作，为了避免某些继电器因与机械接触而发　生不必要的故障，为了能够使系统实现有效　的软启动，于是，运用了ＰＬＣ技术，以使整个　供水系统的可靠性得到增强。下面主要根据　变频技术和ＰＬＣ技术在恒压供水系统的设　计和应用方面展开论述。　１变频器的工作原理　变频技术是在安全而先进的恒压供水系　统的主要技术。就目前而言，变频变压调速　控制系统是众多调控系统中性能最好、效率　最高的。　１．１变频器的基本构成　完整的变频器主要由控制电路和主回路　（包括逆变器、滤波器、整流器）组合而成　Ｊ。　把三相交流整合成直流是整流器的主　要作用，而用于缓冲负载和直流环流间的无　功能量的则是滤波器。运用六个半导体器件　开关组合而成的三相桥式逆变电路是逆变器　最主要的结构模式，通过对逆变器主开关的　通或断的有效控制，能够促使任意频率的三　相交流输出。如果想控制整流器电压以及逆　变器的开关，并有效完成各种不同的保护作　用，就必须完成对控制电路的有效管理。　１．２变频器运作的基本原理　变频器的工作原理是运用逆变器中的开　关，并由控制电路按照电路运行的相关规律　来对开关的通或断来实施控制，进而通过逆　变器的输出接口来取得一系列的宽度不同而　等福却相同的矩形脉冲波性，以和电压波的　正弦值取得一样的效果。　在实际情况的图表中，通常把正弦波的　正半周合理地分成ｎ等分（ｎ＝１２）。横轴和每　等分的正弦曲线所组成的面积均用与其大小　一样的等福矩形来替换。因此，由ｎ个宽度不　同而幅度却相同的矩形脉冲组成的波的形　状和正弦波的正半周等效。也可以用一样的　方式来使正弦波的负半周等效。如果想对各　个不同分段的矩形脉冲的宽度进行确定，可　以通过让三角波和正弦波相交来实现。通过　合理地变换正弦波的频率可以有效地使逆　变器的输出端实现变频。　２控制系统　２．１控制系统的总体设计　以前，对于供水控制系统的投资都比较　多，而它在为用户供水时，大多数都是同时运　用多台水泵，而且所用的水泵的功率通常都　很小。因此，在运行中常常出现逻辑控制设　计和主控电路设计不规范的现象　。　通常，供水系统的控制电路运用的都　是变频器（ＶＶＶＦ），以及可编程控制器　（ＰＬＣ）、数字调节器（ＰＩＤ）等先进的控制　装置，以上装置完成其控制效能时都要通过　电脑芯片为内核来实现。　为了对调节工况进行有效监控，并实完　成ＰＩＤ调制，于是特意选择了数字显示调节　器，为了有效提高供水系统的安全系数，于是　在调节水泵速度的时候，选用了２２．５ＫＷ的　日本富士变频器，为了使控制电路更简单，于　是结合负荷的需要，选用了１８．５ＫＷ的水泵　以便于大容量供水。外部Ｉ／Ｏ可以控制的点　较少，因此，若想达到调控要求，可编程控制　器ＰＬＣ选用２０点即可。　２．２控制系统的应用　（１）为了便于编程和调试，系统流程的　控制器运用了模块化编程，它的重要组成部　分分别是报警模块、自动运行模块、手动运行　模块以及故障诊断。其中，自动运行模块又　分为数据采集子程序、置初值子程序、控制　量运算子程序　电机控制子程序、开机命令　的检测、系统的初始化等。当系统在手动运　行阶段时，合理使水泵停止或按下按钮启动，　就根据实际情况对ｌ＃一４＃泵的启停进行调　控。但此方式通常是在变频器发生故障和实　施检修时才会使用。　（２）１＃泵电机会在系统操作启动开关　时通电，变频器输出功率也会从０　ｈｚ开始上　升，同时ＰＩＤ调节器收到来自自压力传感器的　信号，在进行计算后再和给定压力参数作比　较，并把调节参数输送给变频器，如果压力　不足，就需要把变频器的频率调整到５０　ｈｚ，　ｌ＃泵则通过变频有效地转换成工频，启２＃　变频，从而使变频器的频率慢慢上升到一定　数值，加泵的运行也如此　如果水量减少，为　了使系统的运行能够保持平稳，就要对ＰＩＤ　调节器参数进行调节，并从最先开始启动的　泵开始使水量减少。如果电源发生间歇性停　电，那么系统就会停机；在电源正常后，系统　的正常运行就会自动恢复，并且ｌ＃泵变频也　会自动启动，直到给定的水压值的运行恢复　稳定。通常用ＰＬＣ检测自动供水的水池水位，　如果水位比预定的水位高，水池到水管的阀　门就会自动关闭；如果水位比预定的报警水　位低ｒ　蜂鸣器就会发出的缺水的报警信号。　此系统自动完成对多台泵软启动、循环变频、　停止的所有运行，而变频自动功能就是此系　统的最基本功能　。　３变频调速技术和ＰＬＣ技术的优点　变频调速技术￣ＩＰＬＣ技术和传统的供水　技术相比，有以下优点：（１）节电，节能量大概　是ｌ０％～４Ｏ％，这是它最显著的优点。（２）可对　其灵活调控，实现定时、分段供水。（３）运行可　靠安全，水管不易破裂。（４）用水卫生，有效防　止水被“二次污染”。（５）可延长设备的使用寿　命，维护电压稳定。（６）占地少，投资回收期较　短。（７）有效实现自我保护功能　４结语　变频调速技术￣ｆｉＰＬＣ技术在恒压供水　系统中的应用，大大提高了供水质量，而且还　在一定程度上有效地节约了用电量。因此，大　力推广变频调速技术和ＰＬＣ技术，一定能使　人们的生活生产更加方便。　参考文献　［１】时保吉，张小翠．变频器在基于ＰＬＣ的　城市恒压供水系统中的应用研究…．中　小企业管理与科技（上旬刊），２０１ｌ，５　（７）：１０２－１０５：　【２］于平．变频器及ＰＬＣ控制技术在恒压供　水系统中的应用…．变频器世界，２０１１，２　（８）：ｔ２５－１２８．　［３】胡盘峰，陈慧敏　基于ＰＬＣ的新型变频恒　压供水系统设计【Ｊ］．机械工程与自动化，　２０１１，５（２）：ｌ１５一ｌ１８．　［４］冯冬青，孔祥伟，许仿．城市恒压变频供　水系统的一种智能优化控制策略…．郑　州大学学报（工学版），２０１１，２（１）：１５５－　】５６．　科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　６１