胡國壽

南京市溧水區(qū)人民醫(yī)院

PLC與變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用

胡國壽

南京市溧水區(qū)人民醫(yī)院

基于PLC和變頻技術(shù)的恒壓供水系統(tǒng)集通訊技術(shù)、變頻技術(shù)、電氣技術(shù)和控制技術(shù)于一體，采用該系統(tǒng)進(jìn)行變頻恒壓供水可以有效消除水錘發(fā)生，同時(shí)提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)系統(tǒng)具有良好的節(jié)能性，這在水資源和能源日益緊缺的今天尤為重要，因此進(jìn)一步加強(qiáng)對其的研究非常有必要?；诖吮疚姆治隽薖LC與變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用。

PLC；變頻器；恒壓供水系統(tǒng)；應(yīng)用

1 、變頻恒壓供水系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

在20世紀(jì)60年代的時(shí)候，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展以及可編程控制器的飛速引入，在相關(guān)的制造業(yè)中運(yùn)用可編程控制器這已經(jīng)成為了一種重要的趨勢。同時(shí)隨著后期技術(shù)的不斷發(fā)展，電氣控制領(lǐng)域中也不斷運(yùn)用了變頻器的技術(shù)，而這種廣泛的運(yùn)用主要是集中在20世紀(jì)90年代，因此不言而喻，新生的變頻器迅速在國內(nèi)外受到了很大的重視，成為許多業(yè)界人士所關(guān)注的重大焦點(diǎn)?，F(xiàn)今關(guān)于變頻器的應(yīng)用也是十分廣泛的，通常在許多的領(lǐng)域中都有用到變頻器，比如鋼鐵企業(yè)，水泥冶煉以及環(huán)保和供水系統(tǒng)中都有普遍運(yùn)用到，這些領(lǐng)域中對變頻器的運(yùn)用，從而說明了變頻器的發(fā)展對于各行各業(yè)都有著重大的影響意義。

同一時(shí)期，在PLC網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用PLC的構(gòu)成以及將變頻器進(jìn)行了充分的結(jié)合，這可以說是目前的現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中的一個(gè)重大的發(fā)展與突破，在現(xiàn)代工業(yè)化領(lǐng)域中，第一選擇的控制裝置就是基于PLC的技術(shù)，也迅速成為工業(yè)中的不可替代的重要角色。20世紀(jì)90年代初的時(shí)候PLC技術(shù)就首次運(yùn)用到了國內(nèi)，但是的PLC是來自西門子公司所研究的技術(shù)，而且在這一時(shí)刻，變頻器的發(fā)展已經(jīng)處于了萌芽的階段，同時(shí)變頻器也獲得很大的進(jìn)步，恒壓調(diào)速供水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不斷發(fā)展是一個(gè)漫長的過程，在這個(gè)過程中該系統(tǒng)不斷得到了完善與改進(jìn)。從2008年以來，隨著基于變頻恒壓自動供水相關(guān)的設(shè)備不斷在市場中獲得廣泛的發(fā)展，而且生產(chǎn)出的產(chǎn)品也在不斷的增多，在恒壓供水系統(tǒng)中應(yīng)用PLC與變頻器相結(jié)合得到國家政府的支持，我國的一些企業(yè)在這方面的投資也不斷地提高。而且這些商家迅速發(fā)現(xiàn)了恒壓供水系統(tǒng)中的商機(jī)，這足以證明了變頻器的意義重大。

2 、PLC的概述

PLC，即可編程邏輯控制器的英文簡寫，是基于微電腦技術(shù)的基礎(chǔ)上，運(yùn)行完成通用自動控制裝置，內(nèi)部利用可編程的存儲器對流程進(jìn)行存儲，具體的流程程序可以分為邏輯關(guān)系處理、運(yùn)算處理，計(jì)數(shù)控制等等，依賴于用戶所下達(dá)的指令而完成相關(guān)的流程處理。從結(jié)構(gòu)上來說，結(jié)構(gòu)控制器可以為分為兩大形式，固定式以及組合式。在固定式的可編程邏輯控制器當(dāng)中，由CPI處理器、I/O模塊、內(nèi)存卡以及電源組成，其整體為不可拆分的主體。在組合式的可編程邏輯控制器當(dāng)中，在基于固定式的可編程邏輯控制器之上添加地板或者機(jī)架，利用一定的組合形式完成，可以進(jìn)行相應(yīng)的拆分和組合。在可編程邏輯控制器當(dāng)中，CPI處理器扮演著非常重要的作用，在控制器當(dāng)中所有的流程運(yùn)行和處理行為完成，都是依賴于CPI處理器。將PLC技術(shù)充分的利用到機(jī)電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)中，使得操作的流程更為智能化，從而可以促進(jìn)其生產(chǎn)效率水平的大幅度的提高。

3 、PLC與變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)以變頻器、PLC為核心，采用兩臺水泵變頻，工頻循環(huán)供水，壓力恒定。如圖1所示，兩臺水泵采用并聯(lián)的方式調(diào)速和運(yùn)行，循環(huán)使用。當(dāng)系統(tǒng)流量較小時(shí)，壓力傳感器檢測到系統(tǒng)中壓力信號，變頻器輸出一定的頻率信號到水泵，PLC將這兩個(gè)信號采集到PID模塊，經(jīng)過PLC內(nèi)部的PID運(yùn)算，由PLC發(fā)出信號到變頻器，由變頻器控制兩臺水泵電機(jī)進(jìn)行工作。

圖1 變頻器恒壓供水系統(tǒng)

3.2 PLC硬件與變頻器

PLC選用德國西門子公司的S7-200型，其具有先進(jìn)的程序結(jié)構(gòu)，功能強(qiáng)大、使用方便的編程軟件STEP7-MicroWIN；具有靈活方便的尋址方法，與高級語言C語言相似；具有非常明顯的價(jià)格優(yōu)勢。

變頻器硬件系統(tǒng)選用德國西門子公司的M440變頻器，用變頻器輸出的頻率控制三相交流異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速。

3.3 系統(tǒng)工作過程

兩臺水泵為一組，安裝一臺變頻器，其中任意一臺水泵做常用泵、一臺為備用泵。白天用水少時(shí)，大水泵投入工作，小水泵不工作；晚上用水多時(shí)，大水泵和小水泵工作，小水泵工頻工作當(dāng)定量泵使用，大水泵變頻工作當(dāng)變量泵使用，兩種工作狀態(tài)切換運(yùn)行。

3.3.1 首先是大水泵電機(jī)變頻啟動工作，電機(jī)轉(zhuǎn)動帶動水泵到達(dá)變頻器設(shè)置的最高頻率50Hz，輸出水流壓力仍然沒有達(dá)到所設(shè)定的壓力值，這時(shí)大水泵工作所輸出的流量無法滿足系統(tǒng)的正常工作，PLC可編程控制器輸出信號把大水泵切換到由改變頻率運(yùn)行為工作頻率運(yùn)行，同時(shí)輸出控制小水號泵啟動工作，提高輸出壓力以提供大流量的輸出，滿足夜間大流量的用水要求。當(dāng)白天用戶的用水量降低時(shí)，如果兩個(gè)泵同時(shí)工作系統(tǒng)中的壓力就會升高，這時(shí)就需要PLC切斷小水泵的工作，同時(shí)大水泵工作時(shí)頻率為一個(gè)相對恒定的狀態(tài)。

3.3.2 在兩臺水泵實(shí)際的工作中，需要大水泵在運(yùn)行過程中始終保持工作狀態(tài)，而小水泵并不經(jīng)常工作。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮到兩個(gè)水泵的運(yùn)行狀態(tài)，大水泵選擇0.75KW，小水泵選擇0.37KW。

3.3.3 兩臺水泵在改變頻率運(yùn)行和工作頻率運(yùn)行時(shí)在電氣控制中要有互鎖，兩臺水泵需要都能夠進(jìn)行獨(dú)立的工作。

總之，為了滿足用戶用水量多以及對水壓的控制比較高的這些情況從而在供水系統(tǒng)中運(yùn)用變頻的技術(shù)，這對于供水系統(tǒng)有著十分重要的意義。

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[3]王德利，馬朝亮.PLC控制變頻器在恒壓供水中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2010，12：45.