PLC变频调速恒压供水系统原理
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1.1PLC变频调速恒压供水系统结构
基于PLC和变频调速器控制的智能恒压供水系统，具有完善的控制和保护功能，明显的经济节能效益。恒压供水是指用户端在任何时候，不管用水量的大小，总能保持管网中水压的基本恒定。恒压供水系统的控制策略是采用可编程控制器（PLC）和变频调速装置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，在管网流量变化时能达到稳定供水压力和节约电能的目的。变频调速恒压供水系统一般由信号检测、控制器、变频器、执行机构、电控设备和报警装置等组成。
信号检测包括水压信号检测和液位信号检测。水压信号检测反映的是用户管网的水压值，它是恒压供水控制的主要反馈信号。液位信号检测反映水泵的进水水源是否充足，信号有效时控制系统要对系统实施保护控制，以防止水泵空抽而损坏电机和水泵。
控制器是整个供水控制系统的核心。控制器根据变送器检测到的压力和液位信号进行分析， 通过变频调速器和接触器对执行机构（水泵）进行控制。
在供水控制系统中，变频器根据控制器送来的控制信号改变调速泵的运行频率，完成对调速泵的转速控制。变频器还为电机提供可变频率的电源，实现电机的无级调速，从而使管网水压连续变化，同时变频器还可作为电机软启动装置，限制电机的启动电流。压力变送器的作用是检测管网水压。智能PID调节器实现管网水压的PID调节。PLC控制单元则是泵组管理的执行设备，同时还是变频器的驱动控制，根据用水量的实际变化，自动调整其它工频泵的运行台数。变频器和PLC的应用为水泵转速的平滑性连续调节提供了方便。水泵电机实现变频软启动， 消除了对电网、电气设备和机械设备的冲击，延长机电设备的使用寿命。
执行机构由一组水泵组成，它们用于将水送人用户管网。水泵分为两种类型：调速泵和辅助泵。调速泵由变频调速器控制，根据用水量的变化改变电机的转速，以维持管网的水压恒定。辅助泵只在工频状态下运行。速度恒定。此泵主要工作在夜间用水量很少的情况下，用以维持管网压力。
电控设备由继电器、接触器、转换开关等电气元件组成。在供水系统中用于控制器完成对水泵的变频―工频切换和手动―自动切换等。接触器主要用于频繁接通或分断交、直流电路，具有控制容量大，可远距离操作，配合继电器可以实现定时操作，联锁控制，各种定量控制和失压及欠压保护，广泛应用于自动控制电路，完成对电动机的控制。
作为一个控制系统，报警时必不可少的重要组成部分。由于供水系统的设计要求进行压力闭环调节和水泵机组的变频运行与工频运行的同步切换，所以，为了保证系统的安全、可靠、平稳运行，防止因超调、过电压、过电流、缺水造成故障，因此对主电路的电压、电流等进行监测，通过检测变送装置，有PLC判别报警类别，进行显示和保护动作控制。为了保证供水系统的正常运行，设计了水位、压力上下限等报警装置。
1.2 PLC变频调速恒压供水原理
恒压供水的基本思路是： 变频恒压供水系统主要是由PLC、变频器、动力控制线路以及水泵等组成。通过安装在出水管网上的压力传感器，把出口压力信号通过A/D变换变成标准数字信号送入变频器的PID调节器，经运算与给定压力参数进行比较，得出调节参数，送给变频器，由变频器控制水泵的转速调节系统供水量，使供水系统管网中的压力保持在给定压力；当用水量超过或低于一台泵的供水量时，通过PLC控制器加减泵。根据用水量的大小由PLC控制工作泵数量的增减及变频器对水泵的凋速，实现恒压供水。
2 PLC变频调速恒压供水系统的硬件设计
根据PLC恒压供水的原理，系统的电气控制图主要框图为：
图 系统的电气控制总框图
由以上系统电气总框图可以看出，系统所需要的主要硬件包括：水泵机组、变频器、PLC及扩张模块、压力变送器及数显仪构成。
3 PLC变频调速恒压供水系统的软件设计
3.1PLC变频调速恒压供水系统的程序
PLC变频调速恒压供水系统的程序如图5：
图5 PLC变频调速恒压供水系统程序图
在供水系统中，变频器、PID调节器、压力变送器、电机、水泵等构成了一个闭环控制系统，可以对供水能力实现有效的自动调节，从而实现恒压供水。其实现方法是，首先据用户对水压的要求，给PID调节器预置一个目标压力值，管道中的实际水压，经压力变送器转换成的模拟电流信号反馈给变频器内置的PID调节器，PID调节器根据目标压力值和实际压力值的偏差，给出调节量，自动调节变频器输出频率，调节电机转速，使供水量适应用水量的变化，取得动态平衡，维持水压不变。
4结论
本文介绍了基于PLC的变频调速恒压自动控制供水系统，PLC变频调速的应用实际运行分析表明，PLC变频控制系统设计方案是合理的、经济的，它为该系统的安全、经济运行提供可靠的技术保障，并具有节能、PID调节、运行可靠、经济性好电机控制更容易实现负荷自动调节等优点，是供水系统设计与改造中最先进的选择之一，同时PLC变频控制系统技术还可以用于引风机、送风机等自动控制系统中，是过程控制发展的新方向。
参考文献
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