基于PLC的变频调速恒压供水系统的设计.doc

基于PLC的变频调速恒压供水系统的设计彭小红1刘国东2(1．湛江海洋大学广东湛江524000；2．茂名市建设银行广东茂名525000)摘要：以一个生活区的恒压供水系统为例介绍了应用PLC实现变频恒压供水的方法。详细介绍了系统的硬件结构、工作原理和软件实现并给出了有关控制软件的流程图和PLC功能图。关键词：PLC；变频调速；恒压供水系统；压力DesignofConstantPressureWaterSupplySystemwithChangingFrequencyandSpeedAbilitiesBaseonPLCPENGXiaohong1LIUGuodong2(1．ZhanjiangOceanUniversityZhanjiang524000China；2．MaomingBranchofChinaConstructionBankMaoming525000China)Abstract：ThispapertakesaconstantpressurewatersupplysystemofalifeareaasanexampleandintroducedthemethodachievesconstantpressurewatersupplybyfrequencyspeedcontrolusingPLC．Itisdetailedtointroducethesystem′shardwareconstructionworkprincipleandrealizeswithsoftwareandgiveoutflowchartconcerningcontrolsoftwareandPLCfunctiondiagram．Keywords：PLC；frequencyspeedregulation；constantpressurewatersupplysystem；pressure日常的生活用水量随季节、昼夜、上下班的时间不同而有较大变化因而经常出现供水用水的不平衡主要表现在水压上用水多而供水少则水压低用水少而供水多则水压高。某公司住宅区由于自来水管网的水压较低自来水通常不能到达住宅的较高楼层。要用水泵再次将水送至楼顶的高位水箱再供应给用户。但是这种二次供水方式不可避免造成污染影响居民的身体健康。为保证小区的供水正常我们利用PLC配以不同功能的传感器根据网管的压力通过变频器控制水泵的转速使水管中的压力始终保持在合适的范围。这种变频恒压供水系统直接取代水塔、高位水箱及传统的气压罐供水装置。另外水泵耗电功率与电机转速的三次方成正比关系所以水泵调速运行的节能效果非常明显平均耗电量较通常供水方式节省40％。结合使用可编程控制器可实现循环变频电机软启动具有短路保护、过流保护功能工作稳定可靠大大延长了设备的使用寿命。1系统设计(1)原理系统采用3台水泵并联运行方式压力传感器将主水管网水压变换为电信号经模拟量输入模块输入PLCPLC根据给定的压力设定值与实际检测值进行PID运算输出控制信号经模拟量输出模块至变频器调节水泵电机的供电电压和频率。当用水量较小时一台泵在变频器的控制下稳定运行当用水量大到水泵全速运行也不能保证管网的压力稳定时PLC给定的压力下限信号与变频器的高速信号同时被PLC检测到PLC自动将原工作在变频状态下的泵投入到工频运行以保持压力的连续性同时将下一台备用泵用变频器起动后投入运行以加大管网的供水量保证压力稳定。若2台泵运转仍不能满足压力的要求则依次将变频工作状态下的泵投入到工频运行再将一台备用泵投入变频运行。当用水量减少时首先表现为变频器已工作在最低速信号有效这时压力上限信号如仍出现PLC首先将最先工频运行的泵停掉以减少供水量。当上述2个信号仍存在时PLC再停掉第2台工频运行的电机直到最后一台泵用变频器恒压供水。所有水泵电机从停止到启动及从启动到停止都由变频器来控制实现带载软启动避免了启动大电流给水泵电机带来冲击相对延长了电机的使用寿命。同时系统供水采用变频泵循环方式以“先开先关”的顺序关泵工作泵与备用泵不固定死这样既保证供水系统有备用泵又保证系统泵有相同的运行时间有效地防止因为备用泵长期不用发生锈死现象提高了设备的综合利用率降低了维护费用。(2)系统硬件系统选用了西门子公司的S7-214PLC辅以输入/输出扩展模块组成主要检测元件有光电开关、压力检测开关共计12个输入信号。执行部件有电机、变频调速器、声光报警器等共3个输出点。PLC主要完成现场的数据采集、转换、存储、报警、控制变频器完成压力调