基于 PLC 和变频器控制的恒压供水系统设计
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
基于PLC和变频器控制的恒压供水系统设计
赵华军钟波
(广州铁路职业技术学院)
摘要:文章介绍一种基于三菱PLC和变频器控制恒压供水系统,详细地介绍了硬件的构成和控制流程。系
统较好地解决高层建筑、工业等恒压供水需求。系统具有节能、工作可靠、自动控制程度高、经济易配置等优点。
关键词:变频器;PID;PLC;恒压供水
1引言
目前,在城市供水系统中,还有很多高楼、生活
小区、边郊企业等采用高位水塔供水方式。这样,由
于用水量具有很大随机性,常常出现在用水高峰时供
水量很小甚至没有水用的问题;且采用高位水塔,很
容易造成自来水的二次污染问题。针对这一情况,本
文设计了一套基于变频器内置PID功能的恒压供水
系统,采用了PLC控制及交流变频调速技术对传统
水塔供水系统的技术改造。该系统根据用水量的变
化,经过压力传感器将水压变化情况反馈给系统,使
得系统能自动调节变频器输出频率,从而控制水泵转
速,调节输出数量,使得水量变化时可保持水压恒定;
可取代高位水塔或直接水泵加压供水方式,为城市供
水系统的建设提出了一条极具推广、应用的新途径[1]。
2工作原理
本文采用的变频器是三菱FR-A540,该变频器内
置PID控制功能;供水系统方案如图1所示。
将通往用户供水管中的压力变化经传感器采集
到变频器,与变频器中的设定值进行比
较,根据变频器内置的PID功能,进行数
据处理,将数据处理的结果以运行频率的
形式进行输出[2]。
当供水的压力低于设定压力,变频器
就会将运行频率升高,反之则降低,且可
根据压力变化的快慢进行差分调节。由于
本系统采取了负反馈,当压力在上升到接
近设定值时,反馈值接近设定值,偏差减小,PID运算会自动减小执行量,从而降低变频器输
出频率的波动,进而稳定压力。
在水网中的用水量增大时,会出现“变频泵”
效率不够的情况,这时就需要增加水泵参与供水,通
过PLC控制的交流接触器组负责水泵的切换工作;
PLC是通过检测变频器频率输出的上下限信号,来判
断变频器的工作频率,从而控制接触器组是否应该增
加或减小水泵的工作数量。
图1供水系统方案图
图2主电路接线图
系统设计
3.1主电路
主电路如图2,KM1、KM3、KM5分别为电动机M1、M2、M3工频运行时接通电源的控制接触器,
KM0、KM2、KM4分别为电动机M1、M2、M3变
频运行时接通电源的控制接触器,KM6为由PLC控
制,作为接通变频器电源用的接触器,变频器的启动
由PLC控制Y7实现。
3.2接触器与PLC连接
如图3,图中Y0~Y5分别接接触器KM0~KM5
为了防止出现某台电动机既接工频电又接变频电,设计了电气互锁,如在同是控制M1电动机的两个接触器KM1、KM0线圈中,分别串入了对方的常闭触头形成电气互锁。供水压力设定值通过变频器的2和5端子(0~5V)设定,频率检测的上/下限信号分别通过OL和FU输出至PLC的X2与X3输入端,作为PLC增泵、减泵控制信号。
3.3变频器的参数设置[3]
虽然系统对调速的精度要求不高,但要使供水系
统运行性能稳定,工作可靠,必须正确设置变频器的各种性能。具体设置如表1。
、、、
.4程序设计
由于供水系统惯性较大,因此在设计思想上以查
询方式为主,本系统PLC控制程序流程如图4
系统启动时,KM0闭合,1#水泵以变频方式运
行。
如果水压过低,而变频器已经达到上限设定值
时,OL发出“发出频率上限”动作信号,PLC启动增泵程序;PLC通过这个上限信号将KM0断开KM1吸合,1#水泵由变频运行转为工频运行,同时KM2
吸合变频启动2#水泵。此时电动机M1工频运行,M2为变频运行。
如果再次接收到变频器上限输出信号,则KM2
断开KM3吸合,2#水泵由变频转为工频,同时KM4闭合3#水泵变频运行,这时电动机M1、M2为工频运行,M3为变频运行。
如果变频器频率偏低,即压力过高,输出的下限
信号,PLC启动减泵程序,将正在使用的“变频泵”切除,将另一台“工频泵”切换为“变频泵”,使PLC关闭KM4、KM3,开启KM2,2#水泵变频启动,此时电动机M1工频运行,M2为变频运行。
若再次收到下限信号就关闭KM2、KM1,吸合
KM0,只剩1#水泵变频工作。
4结语
当流量减少,水泵转速下降时,其电动机输出