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DesignofConstantPressureWaterSupplySystemwithChangingFrequencyandSpeedAbilitiesBaseonPLCPENGXiaohong1，LIUGuodong2(1．ZhanjiangOceanUniversity，Zhanjiang，524000，China；2．MaomingBranchofChinaConstructionBank，Maoming，525000，China)Abstract：Thispapertakesaconstantpressurewatersupplysystemofalifeareaasanexample，andintroducedthemethodachievesconstantpressurewatersupplybyfrequencyspeedcontrolusingPLC．Itisdetailedtointroducethesystem′shardwareconstruction，workprincipleandrealizeswithsoftware，andgiveoutflowchartconcerningcontrolsoftwareandPLCfunctiondiagram．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PLC，PLC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，