基于plc的恒压供水系统设计.pdf

燕山大学 引言 进几十年来变频调速技术在工业化国家已开始了规模的应用。80 年代末，我国的民 用及工业建筑电气设计等领域也开始使用变频调速技术。变频调速与传统（如直流电机 调速）比较，具有很大的优越性：整个系统体积小，重量轻，控制精度高，保护功能完 善，操作过程简便、可靠性高、通用性强，尤其是该技术用于一些高耗能设备的控制上， 具有非常显著的节能效果。通过对用电设备进行变频调速技术改造，可使总耗电量减少 30%—40%，节能的量级产生了一种飞跃。 变频供水是从 20 世纪 90 年代迅速发展起来的一项供水应用新技术，主要用于水厂、 各种类型的生产厂、高层楼宇的供水系统，具有水压恒定、噪声小、节能等一系列优点。 由于供水系统在运行中流量和水压在一天中的变化较大，如果使用传统的电气控制，设 备启动频繁，电流和水压冲击严重及设备维修量大，而且对供水压力的控制来说也很麻 烦，总得人工对水泵进行启停操作，浪费大，最终还影响供水质量，供水成本也高，而 变频供水的出现使这些问题迎刃而解。 作为应用现代电力电子器件与微计算机技术有机结合的交流变频调速装置，随着产 品的开发创新和推广应用，使得交流异步电动机调速领域发生一场巨大的技术革命。当 前自动恒压供水系统应用的电动机调速装置均采用交流变频技术，而系统的控制装置采 用 PLC 控制器。恒压供水系统具有标准的通讯接口，可与城市供水系统的上位机联网， 实现城区供水系统的优化控制，为城市供水系统提供了现代化的调度、管理、监控及经 济运行的手段。 1 / 20 燕山大学 第一章 恒压供水系统设计方案 1.1 恒压供水系统的组成及工作原理 系统组成结构如图 1 所示，采用了 3 台水泵机组并联运行供水方式，其中1 2 号泵即 可变频又可工频运行，3 号泵只变频运行；选用专为风机 、泵用负载设计的普通功能型 控制方式的三菱变频器（型号 FR-A540-11K-CH），变频器内置 PID 控制模块；PLC 选用 易于操作的具有 I/O 点数，16/16 的三菱FX2N-32MR；压力变送器选用普通压力表 Y－100 和 XMT－I270 数显仪实现压力的检测、显示和变送。系统设有手动拨码开关，可分别控 制 1 2 号泵单独在工频下的运行与停止，这主要用于定期检修和突发事件临时供水。系 统有普通生活供水和火灾供水两种工作模式，系统要工作时 PLC 首先利用变频器软启动 1 号泵 ，此时装在管网上的水压传感器将实测的管网压力反馈到变频器,同预先在变频器 面板设定的给定值进行比较，通过变频器内部 PID 运算，调节变频器输出频率，以达到 控制电机工作转速。在用水量较大时，变频器输出频率接近频率上限时，PLC 通过逻辑运 行，将当前工作的变频泵由变频切换到工频下工作，并复位变频器，再将变频器切换到 下一台泵，由变频器软起动该泵，达到增大供水量目的。当用水量较小时，压力传感器 检测到的管网压力高于给定值时，经过变频器 PID 运算后，可关断工频运行泵，同时变 频器复位，变频工作泵号减一，然后由变频器软启动该泵，以降低水压。这样根据用水 量大小调节投入水泵台数的方案在全流量范围内靠变频泵的连续调节和工频泵的分级调 节相结合，使供水压力始终保持给定值。 2 / 20 燕山大学 管网压力信号 报警信号 PLC 变频器 水池水位信号 压力检测、传 送装置 M 液位变送器 用户