徐朋祥

摘 要：文章設(shè)計(jì)了一套基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備較高的安全性與可靠性，具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：PLC；變頻恒壓；供水系統(tǒng)

引言

在當(dāng)今社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域中都離不開供水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高效、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定供水已經(jīng)成為眾多領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的成熟，如何改善傳統(tǒng)供水壓力難以穩(wěn)定、設(shè)備浪費(fèi)、供水安全事故等不良現(xiàn)象已提上日程。所以，本文充分結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)。

1 控制系統(tǒng)的基本原理

該變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是為了滿足以下要求：

（1）保證供水時(shí)壓力恒定，并且在進(jìn)行換泵時(shí)水壓波動(dòng)要小。

（2）有2臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用水泵，運(yùn)行水泵與備用水泵每10天進(jìn)行一次輪換。

（3）利用管網(wǎng)壓力傳感器實(shí)現(xiàn)變頻器的速度以及工頻運(yùn)行、變頻運(yùn)行的控制。

（4）當(dāng)水泵工頻運(yùn)行的時(shí)候，由熱繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)的過載進(jìn)行保護(hù)，注意要有報(bào)警信號(hào)指示。

該系統(tǒng)是利用壓力變送器FR-E700三菱變頻器、PIC、A/D模塊以及水泵等共同形成的一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。水泵的節(jié)能優(yōu)化控制主要是通過PIC對(duì)水泵運(yùn)行的臺(tái)數(shù)及其運(yùn)行速度進(jìn)行調(diào)整實(shí)現(xiàn)的，不但可以穩(wěn)定水壓，還可以充分節(jié)約電能，其供水系統(tǒng)的原理如圖1所示。

2 控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)

2.1 硬件設(shè)計(jì)

在本閉環(huán)系統(tǒng)中，采用圖2所示的恒壓供水系統(tǒng)主電路接線方式。

如圖2所示，電動(dòng)機(jī)M1由接觸器KM2控制，其變頻運(yùn)行由接觸器KM1控制；電動(dòng)機(jī)M2由接觸器KM4控制，其變頻運(yùn)行由接觸器KM3控制；電動(dòng)機(jī)M3由接觸器KM6控制，其變頻運(yùn)行由接觸器KM5控制。變頻器的啟動(dòng)由PLC的輸出端子Y0控制。熱繼電器FR1用于M1的過載保護(hù)；熱繼電器FR2用于M2的過載保護(hù)；熱繼電器FR3用于M3的過載保護(hù)。

圖3給出了該變頻恒壓供水系統(tǒng)的PLC接線圖。

接觸器KM1的線圈由Y1控制；接觸器KM2的線圈由Y2控制；接觸器KM3的線圈由Y3控制；接觸器KM4的線圈由Y4控制；接觸器KM5的線圈由Y5控制；接觸器KM6的線圈由Y6控制?？紤]到電動(dòng)機(jī)中可能出現(xiàn)短路現(xiàn)象，為應(yīng)對(duì)這種情況的發(fā)生應(yīng)當(dāng)注意設(shè)計(jì)電氣互鎖，為此可以在接觸器KM1、接觸器KM2的線圈內(nèi)串聯(lián)對(duì)方的常閉觸頭。

2.2 軟件設(shè)計(jì)

當(dāng)變頻恒壓供水系統(tǒng)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，1#泵的交流接觸器就會(huì)進(jìn)行吸合，從而使得電機(jī)和變頻器之間互相連通，這時(shí)變頻器的輸出頻率將會(huì)由0Hz逐漸上升至所設(shè)定的頻率。假使在用水高峰時(shí)期，管網(wǎng)中的水壓值過于偏低，但是變頻器的頻率值以已經(jīng)設(shè)置至上限的時(shí)候，此時(shí)，變頻器的OL端就會(huì)輸出頻率上限的信號(hào)，這樣PLC就會(huì)按照信號(hào)讓KM1斷開而使KM2吸合。這樣1#水泵的工況就會(huì)由變頻轉(zhuǎn)變?yōu)楣ゎl，而此時(shí)KM3也會(huì)發(fā)生吸合，2#水泵將會(huì)啟動(dòng)并處于變頻運(yùn)行狀態(tài)。反之，假使是在用水低谷時(shí)期，這時(shí)變頻器的運(yùn)行頻率通常偏低，管網(wǎng)中的水壓值處于過高狀態(tài)，變頻器的OL端就會(huì)輸出頻率下限信號(hào)，這樣PLC就會(huì)按照信號(hào)讓變頻泵停止運(yùn)行，而另一臺(tái)水泵的工況就會(huì)由工頻運(yùn)行轉(zhuǎn)變?yōu)樽冾l運(yùn)行。

2.3 仿真與調(diào)試

欲達(dá)成恒壓供水的目標(biāo)，則應(yīng)該充分利用過程控制，而PLC則應(yīng)當(dāng)作為控制的中心，對(duì)壓力及流量變送器所反饋的信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，從而對(duì)水管中的壓力進(jìn)行有效控制。通過此方法還可以經(jīng)計(jì)算得到水泵輸出流量和每棟樓流量的關(guān)系，由此很容易檢測(cè)出管道中是否存在水的泄漏，并可以將相應(yīng)的處理結(jié)果在觸摸屏上顯示出來(lái)。在專家控制模式下，可以通過控制信號(hào)、水管壓力、流量計(jì)算以及電流感應(yīng)模塊的輸出信號(hào)對(duì)故障進(jìn)行判斷，如果有故障出現(xiàn)，那么有關(guān)故障點(diǎn)的報(bào)告將會(huì)顯示在觸摸屏上，同時(shí)系統(tǒng)會(huì)發(fā)出相應(yīng)的警報(bào)。并且在這種情況下，系統(tǒng)通常會(huì)自動(dòng)切斷主線的電源，使工作的水泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文充分利用現(xiàn)代變頻技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅能夠保證穩(wěn)定供水，提高系統(tǒng)安全性，還具備可靠的故障自診斷功能，實(shí)用性能良好。

參考文獻(xiàn)

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