变频器与PLC技术在恒压供水系统中的应用.

PLC、变频器在恒压供水系统中的应用【摘要】在恒压供水中通过变频器控制水泵的速度，用以调节水管中压力，并利用PLC进行逻辑控制。

PLC作为整个控制系统的核心经过检测元件实时监视、跟踪水管内压力，并经变频器的PID调节保证供水压力，通过PLC 控制变频与工频切换，自动控制水泵投入的台数和电机转速，实现闭环自动调节恒压变量供水，在保持恒压下，达到控制流量的目的。

目前变频调速器已成为恒压供水设备的主体，它不仅可以完全取代传统的高位水箱、水塔等供水方式，而且也消除水质的二次污染，更具有节省能源、自动化程度高、供水操作的利用率均衡，供水泵房，在运方便、提高经济效益等优点。

【关键词】PLC；变频调速；恒压供水；PID控制1.引言当下常用的供水方式有市政管道直接给用户供水、通过天台的水池供水、恒压供水几种。

市政管道直接给用户供水用户不需要自己添加设备、成本低，供水压力一般只能供到6层楼以下，压力不稳定，一般只是在城郊结合农村和小城镇。

通过天台的水池供水只能对9层楼以下的建筑，如果楼层太高，采用这种方式供水，则建筑物的承重负荷大；容易造成二次污染，天台水池长期不清晰容易滋生各种细菌、微生物，不利于人体健康；供水消耗电能多，不利于技能，压力比较稳定。

恒压供水用户用水压力稳定，无论在用水高峰期，还是低谷，水管压力的波动小（因为系统是根据设定压力值与实际压力值进行PID调节，保证水管中的压力稳定）；没有二次污染，在天台不需要做水池，楼的承重低；节能、节约电能呢个大约是常规供水的20%。

通过比较可以看出无论是从日后改造还是节能角度恒压供水都已经是最好的供水方式。

2.恒压供水系统的组成及原理2.1恒压供水系统的组成恒压供水所用到的新电工技术包括PLC、变频器控制技术、传感检测技术。

PLC属于核心技术，变频器主要进行调速，在工业控制中使用非常广泛，在风机、水泵负载中使用有节能的功能。

传感检测技术将测量量（如速度、流量、压力等）变化，信号（0-5V或4-20mA）A/D、D/A转换[A/D模块→PLC→D/A模块]，控制变频器输出频率起到调节水泵的转速。

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。

变频技术和PLC技术在恒压供水系统中的应用研究作者：田宇光来源：《科技创新导报》2013年第05期摘要：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一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：变频技术 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压强得到一定的稳定。

为了有效减少抚慰运作和手动运作，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。

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。

PLC控制变频器在恒压供水中的应用摘要：本文讨论了PLC在自动化恒压供水中的一些应用。

该系统采用PLC 作为控制中心，完成PID闭环运算、多泵上下行切换、显示、故障诊断等功能，由变频器调速方式自动调节水泵电机转速，达到恒压供水的目的。

关键词：PLC 变频器恒压供水自动化一、前言随着控制技术的发展与完善，变频器及PLC在各个行业的应用越来越广，PLC与变频器的可靠性与灵活性得到了用户的认可。

同时传统的水塔供水方式暴露了很多缺点：水的二次污染，用水高低峰的不平衡，管道阀门易损坏，维修保养费用过高等等。

在此条件下各种恒压供水方式应运而生，其中由变频器、PLC 控制的方式尤为普遍，这种方式的特点：系统稳定，功能强大，变频器用于供水更加节能，所以广泛应用在多层住宅小区生活消防供水系统中，现在好多场合也有应用，这种方式经受了时间的考验，已有很多的应用实例。

本文介绍的系统在牡丹江市自来水公司二次加压泵站从2000年运行至今，系统稳定，性能可靠，得到了用户的肯定和好评。

二、系统组成1.系统概述。

该系统由两台大泵（22KW）与三台小泵（11KW）组成；期中两台大泵为变频器控制，两用一备，小泵为工频泵。

PLC部分由西门子可编程控制器S7-200系列的CPU226，文本显示器TD200组成；变频器采用FR-A540系列，功率22KW。

用户所需的生活用水压力、消防用水压力、运行方式等参数在TD200文本显示器上设定，压力传感器把用户管网压力转换为4-20mA标准信号送进PLC 模拟量模块EM235，PLC通过采样程序及PID闭环程序与用户设定压力构成闭环，运算后转换为PLC模拟量输出信号送给变频器，调节水泵电机转速，达到恒压供水的目的。

系统控制分手动控制和自动控制两种方式。

该系统有各个泵的运行时间累计功能，通过PLC的数据区保持可以断电记忆。

每次起动时先起动变频泵，当用水量超过一台泵的供水能力时，PLC通过程序实现泵的延时上行切换，切换原则为当前未运行的小泵累计运行时间最少的先投入；直到满足设定压力为止。

PLC和变频器在恒压供水系统设计中的应用摘要：该文阐述了恒压控制系统结构，用PLC和变频器实现了对三台生活泵的逻辑控制及速度控制，可靠性高，抗干扰能力强。

在保持恒压状态下，达到控制流量的目的。

关键词：PLC；变频器；恒压供水系统设计；应用1.引言某热动力厂生活水系统由三台22KW的生活泵组成。

一直采用手动操作模式，分时段切换电机进行供水，严重浪费能源，频繁开停水泵使水泵因负荷突变而缩短使用寿命，使管网经常受到较大的压力冲击，不能根据水位及管网需要随时调节供水量和供水压力。

为使热动力厂供水实现自动化，根据瞬时变化的用水量，统过PLC和变频器自动调节水泵的转速及台数，来改变水泵出口的压力和流量，使生活用水压力保持恒定值。

2.系统结构图一：给煤机电动机变频调速系统的硬件结构供水系统如图一所示，P1、P2、P3为三台生活泵，用于加压供水，F1、F2、F3为手动阀门，F4、F5、F6为止回阀。

正常供水时，F1、F2、F3为开启状态，只有在检修时才关闭。

蓄水池内设有液位控制，当蓄水池呢水位过低时，向PLC 发送信号使系统停机，以防水泵抽空。

在生活泵现场设立现场操作箱进行就地控制，操作箱上设置“手动/自动”切换开关，以提高系统可靠性，当自动控制系统出现故障，生活泵正常运行，不影响生产。

3.恒压供水原理图二：恒压供水原理图本系统以PLC为控制核心，如图二所示，通过PC机设定所需压力，利用安装在出水管网上的远传压传感器将压力信号转换为4—20mA的标准电信号，经过信号处理及由PLC A/D扩展单元变换成数字信号送入PLC，将此数字信号与PC上通过485口传输给PLC的设定值进行比较运算，由数字控制PID算法得出调节参量，经PLC的D/A扩展单元变换后送到变频器，控制变频器输出频率，从而控制水泵电机转速，使管网压力与给定压力一致。

4.系统硬件设计4.1.系统主电路设计图三为恒压供水系统主电路图，采用了一台22KW的ABB公司的ACS510系列变频器作为控制系统的核心，采用5SJ63D断路器及3TB40交流接触器作为主要电气元件。

北京理工大学毕业论文PLC在恒压供水系统中的应用The Operating Theory of Essential Truth in Journalism作者姓名：学科、专业：学号：指导教师：完成日期：Shandong Universit摘要本论文根据中国城市小区的供水要求，设计了一套基于PLC 的变频调速恒压供水系统,并利用组态软件开发良好的运行管理界面。

变频恒压供水系统由可编程控制器、变频器、水泵机组、压力传感器、工控机等构成。

本系统包含三台水泵电机，它们组成变频循环运行方式。

采用变频器实现对三相水泵电机的软启动和变频调速，运行切换采用“先启先停”的原则。

压力传感器检测当前水压信号，送入PLC与设定值比较后进行 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来改变供水量，最终保持管网压力稳定在设定值附近。

通过工控机与 PLC的连接，采用组态软件完成系统监控，实现了运行状态动态显示及数据、报警的查询。

关键词：变频调速 , 恒压供水， PLC，组态软件目录1 绪论 (1)1.1 课题的提出 (1)1.2 变频恒压供水系统的国内外研究现状 (2)1.3 本课题的主要研究内容 (4)2 系统的理论分析及控制方案确定 (5)2.1 变频恒压供水系统的理论分析 (5)2.2 变频恒压供水系统控制方案的确定 (8)3 系统的硬件设计 (16)3.1 系统主要设备的选型 (16)3.2 系统主电路分析及其设计 (20)3.3 系统控制电路分析及其设计 (22)4 系统的软件设计 (28)4.1 系统软件设计分析 (28)4.2 PLC 程序设计 (30)5结束语参考文献 (46) (48)致谢 (49)符号说明输出功率 P出水流量 Q水压 H水泵的转速 nf表示电源频率p表示电动机极对数s表示转差率上限频率下限频率设定压力反馈压力1 绪论1.1 课题的提出水和电是人类生活、生产中不可缺少的重要物质，在节水节能已成为时代特征的现实条件下，我们这个水资源和电能源短缺的国家，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，自动化程度较低，而随着我国社会经济的发展，人们生活水平的不断提高，以及住房制度改革的不断深入，城市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。

基于组态、变频器和PLC控制的恒压供水系统一、本文概述本文旨在深入探讨基于组态、变频器和PLC控制的恒压供水系统的工作原理、系统设计、实施策略及其在实际应用中的效果。

我们将从系统概述、关键组件分析、控制策略设计、系统实现及性能评估等方面进行全面阐述。

我们将对恒压供水系统的基本概念和重要性进行介绍，阐述其在现代供水系统中的广泛应用。

接着，我们将详细解析组态、变频器和PLC在恒压供水系统中的作用，以及它们如何协同工作以实现恒压供水。

我们将深入探讨基于组态、变频器和PLC的恒压供水系统的设计原则和实施策略。

我们将从硬件设计、软件编程、系统调试等方面进行详细讲解，并分享一些在实际工程中的经验和教训。

我们将通过实例分析，展示基于组态、变频器和PLC的恒压供水系统在实际应用中的表现，包括其稳定性、节能性和可维护性等方面的优势。

我们也将讨论该系统的局限性和可能的改进方向，为未来的研究提供参考。

通过本文的阐述，我们期望能够帮助读者深入理解基于组态、变频器和PLC的恒压供水系统的核心技术，掌握其设计和实施方法，从而更好地应用于实际工程中，提高供水系统的效率和稳定性。

二、系统组成与原理基于组态、变频器和PLC控制的恒压供水系统主要由以下几部分组成：变频器、PLC控制器、压力传感器、执行机构（如水泵）以及组态软件。

这些组件协同工作，以实现供水系统的恒压控制。

系统的工作原理可以概括为以下几个步骤：通过安装在供水管道上的压力传感器，实时检测供水系统的水压。

这些数据传输到PLC控制器中，与设定的压力值进行比较。

根据比较结果，PLC控制器会计算出需要调整的水泵转速或启停状态，以实现对水压的精确控制。

接着，PLC控制器将控制信号发送到变频器。

变频器根据接收到的信号，调整水泵电机的电源频率，从而改变水泵的转速。

这种调整是连续的，可以实现水泵的平滑调速，避免传统供水系统中启停水泵带来的水压波动。

组态软件在整个系统中扮演着重要的角色。

基于PLC的变频恒压供水系统随着社会的进步和城市化的发展，供水系统的稳定性和可靠性越来越受到人们的。

为了满足人们对高品质生活的需求，许多供水系统采用了变频恒压供水技术。

这种技术具有稳定水质、节约能源、优化精度等优势，在PLC（可编程逻辑控制器）技术的支持下，其性能得到了更进一步的提升。

变频恒压供水系统是通过调节水泵电机的转速，实现恒定的水压输出。

在PLC技术的帮助下，这种系统能够实时监测供水压力和水量，根据实际需求自动调整水泵电机的转速，确保供水压力的稳定。

PLC技术还可以实现系统的智能化控制，提高整个供水系统的可靠性。

PLC在变频恒压供水系统中的应用主要体现在以下几个方面。

PLC可以实时监测供水管网的水压和水量，并将数据传输到上位机。

上位机根据实时的数据反馈，调整变频器的输出频率，进而调节水泵电机的转速，以保证供水压力的稳定。

PLC可以在供水系统中实现故障自诊断功能。

当系统出现故障时，PLC 能够立即检测到并采取相应的措施，如停机维修或切换备用设备，确保供水不会受到影响。

同时，PLC还可以将故障信息上传至管理中心，方便工作人员进行后续的维护和检修。

PLC可以通过编程实现多种控制逻辑，如串级控制、PID控制等。

这些控制逻辑可以根据实际的供水需求进行灵活调整，从而提高供水系统的适应性和性能。

在实际应用中，基于PLC的变频恒压供水系统已经取得了显著的效果。

某城市在供水系统中采用了这种技术后，供水压力稳定，水质得到了明显的改善。

同时，该系统的节能效果也非常显著，相比传统的供水方式，节能达到了30%以上。

该系统的维护成本也大大降低，减少了工作人员的劳动强度。

基于PLC的变频恒压供水系统是一种理想的供水方式，既可以稳定水质、节约能源，又可以提高系统的精度和可靠性。

随着科技的不断发展，相信这种技术将在未来的供水系统中得到更广泛的应用。

[随着城市化进程的加快，人们对供水系统的稳定性、安全性和节能性提出了更高的要求。

PLC和变频器在恒压供水系统中的应用摘要：本文阐述了PLC、变频器和触摸屏在恒压供水系统中的应用，分别介绍了变频恒压供水系统的基本构成，调节器的基本功能以及PLC在恒压供水系统中所发挥的功能，使用PLC和变频器能够使泵站的出水量始终保持恒压，以达到管路出水量始终保持恒定的目的。

关键词：PLC、变频器、调节器、触摸屏一、恒压供水系统1、概述PLC变频调速恒压供水系统（PLC＆Inverter Controlled System of Constant Hydraulic Pressure）,它集PLC和变频器、控制于一体，整套设备硬、软件配套齐全，可以进行单独操作和PLC及变频器的组合运行，具有智能化、网络化的特点，充分体现出现代工业控制“快捷”、“高效”、“集中”的特点。

2、变频恒压供水系统的基本构成如图1-1所示为恒压供水泵站的构成示意图，压力传感器用于检测管网中的水压，常装设在泵站的出口处。

当用水量大时，水压降低，用水量小时，水压升高。

水压传感器将水压的变化转变为电流或电压的变化送给调节器。

图1-1 变频器恒压供水泵站的构成示意图3、调节器是一种电子装置，在系统中完成以下几种功能：（1）调节器设定水管压力的给定值。

恒压供水水压的高低根据需要而设定，供水距离越远，用水地点越高，系统所需供水压力越大。

给定值即是系统正常工作时的恒压值。

另外有些供水系统可能有多种用水目的，如将生活用水与消防用水共用一个泵站，水压的设定值可能不止一个，一般消防用水的水压要高一些。

调节器具有给定值设定功能，可以用数字量进行设定，有的调节器也可以模拟量方式设定。

（2）调节器接受传感器送来的管网水压的实测值。

管网实测水压回送到泵站控制装置称为反馈，调节器是反馈的接收点。

（3）调节器根据给定值与实测值的综合，依一定的调节规律发出系统调节信号。

调节器接收了水压的实测反馈信号后，将它与给定值比较，得到给定值与实测值之差。

如果给定值大于实测值，说明系统水压低于理想水压，要加大水泵电动机的转速；如果水压高于理想水压，要降低水泵电机的转速。

基于PLC与变频器实现恒压供水控制系统基于PLC与变频器实现恒压供水控制系统一、项目描述传统的生活及生产供水的方法是通过建造水塔维持水压。

但是，建造水塔需要花费财力，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:用水量大时，增加水泵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。

交流变频器的诞生和PLC的运用为水泵转速的平滑性连续调节提供了方便。

恒压供水控制系统的基本控制策略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。

系统的控制目标是泵站总管的出水压力，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。

恒压供水就是利用变频器的PID或PI功能实现的工业过程的闭环控制。

即将压力控制点测的压力信号(4－20ｍＡ)直接输入到变频器中，由变频器将其与用户设定的压力值进行比较，并通过变频器内置PID运算将结果转换为频率调节信号调整水泵电机的电源频率，从而实现控制水泵转速。

供水系统选用原则水泵扬程应大于实际供水高度，水泵流量总和应大于实际最大供水量。

二、项目要求1.水泵功率：7.5kw.2.恒定压力：3.5mpa三、现恒压供水的方案设计供水系统采用一台三菱（FX2N系列）PLC控制一台三菱(FR-E500)变频器，并通过接触器切换实现一台变频器控制三台水泵的运转，为保证系统的可靠性，本系统采用转换开关来实现工频/变频之间的转换，在变频操作方式下，交流接触器之间采用互锁控制方式，同理，在工频操作方式下，交流接触器之间也采用互锁控制方式。