基于PLC的变频调速恒压自动控制供水系统.ppt
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第四组
赵忠凯 马文涛 陶孙旺 张宇卿 陈燕飞
电机电器 6100307154 电机电器 5801307055 电机电器 6100307080 电机电器 6101106040 材料成型及控制工程 5901208118
基于PLC的变频调速恒 压自动控制供水系统
• 该系统由一台变频器拖动多台水泵电机变 频运行。压力传感器采样管网压力，压力 信号经PID处理传送给变频器，变频器根据 压力大小调整电机转速，改变水泵性能曲 线来实现水泵的流量调解，保证管网压力 恒定。
供水系统工作原理
1、变频调速原理 2、系统工作原理 3、泵组状态转移原理 4、泵组无主次切换原理
变频调速原理 • 水泵电机绝大部分是三相交流异步电动机，
根据交流电机的转速特性，电机的转速n为 ：
n 60 f (1 s) p
系统工作原理
• 本系统有三套水泵电机组,分别为1 # ,2 # 和 3 #。
• 该系统有手动和自动两种运行方式。手动 方式时，通过按钮，启动和停止水泵，该 方式主要供设备调试、有故障和检修时使 用。
系统工作原理
• 自动运行时，PLC采集传感器检测到的管网 出口压力，与给定压力相比较，如小于给 定压力，通过变频调节1#泵，使1#泵转速 逐渐上升，若1#泵已达到额定转速，管网 出口压力还小于给定压力，将1#泵接工频， 2#泵接变频器，调节2#泵，使2#泵转速逐 渐上升，若2#泵已达到额定转速，管网压 力仍然小于给定压力，将2#泵接到工频， 3#泵接变频器，调节3#泵，使3#泵转速逐 渐上升，这就是顺序变频升速的调节过程。
泵组状态转移原理
• 本系统有三套水泵电机组,考虑到便于维修, 而又不影响系统正常供水,分别配置了三只 选择开关对应三套泵组,开关状态决定相对 应的泵组能否参与工作。在任何状态下任 意投入或切出某一泵组,系统均能实现状态 的平稳转移及泵组正常供水状态转移,如下 图所示。
3#
S3
2#
S0
S2
S6
2#,3#
• 变频调速恒压供水技术不仅能够保证城市 供水的稳定，而且可以节约能源。据统计 若采用变频调速技术来改变流量，可节约 20-50%。采用变频调速恒压供水系统和其 他供水系统相比，具有水压稳定、维护方 便、占地面积小、节约能源和减少对水泵 机组设备的冲击等优点。
变频调速恒压供水系统
一、供水系统工作原理 二、主要器件 三、供水系统电气控制 四、系统程序的设计（略）
变频器
• 变频器的基本构成如下图所示，其主电路 主要由整流电路、直流中间电路和逆变电 路三部分以及有关的辅助电路组成。
变频器的原理
• 变频器可分为间接变频器和直接变频器两 大类。问接变频器先将工频交流电源整流 成电压大小可控的直流，再经过逆变器变 换成可变频率交流，由此也称交．直．交 变频器；直接变频器则将工频交流一次性 变换成可变频率交流，故可称交．交变频 器。目前以间接变频器应用较为广泛。
1#,2#,3# 1#,3#
S7 S5
允许 0套泵
1#
S1
1#,2# S4
允许 1套泵
图3-1 泵组状态转移图
允许 2套泵
允许 3套泵
泵组状态转移原理 • 考虑S 4 与S 7 之间的转换过程,设1 # 与2 #
均工作在工频上,若通过开关将3 # 切出或由 于故障(如过热保护) 3 # 被自动切出,则泵组 由S 7 状态转为S 4 状态,这时由于1 # , 2 # 均工作在工频,系统自动将1 # 泵改为变频工 作方式。若3 # 泵重新投入使用,则系统由S 4 转为S 7 状态。当水压正常时,仍维持1 # 工作于变频,2 # 工作于工频;当1 # 变频工作 在额定转速而水压仍偏低时,则1 # 切换成工 频方式, 3 # 投入变频方式, 此时三套泵组共 同供水。其余状态转换过程与此类同。
• 目前，对于高层住宅楼的给水系统设计， 供水方式一般采用： ①恒速泵直接供水； ②恒速泵加水塔的供水； ③恒速泵加高位水箱的供水； ④恒速泵加气压罐供水； ⑤变频调速恒压供水
• 变频调速恒压供水系统是由压力传感器将 压力信号转变为一定的电流或电压信号， 在某压力下，当用水量增大时，管路压力 下降，产生偏差，该信号被送入控制器进 行处理，控制器产生一定的电信号控制变 频器升频，水泵转速升高，供水增加，压 力恢复。反之，用水量减少，工作机理同 上所述。由于整个过程压力偏差较小，调 节时间短，系统表现为恒压。
泵组无主次切换原理
• 当允许多泵组共同供水时, 考虑到避免出现某一泵 组长期工作, 而另一泵组工作时间很短的现象,提 高泵组使用寿命,控制系统采用泵组不分主次, 先 投入者先切出,后投入者后切出的转换原则,使各泵 组轮流工作且使用率均衡。
• 系统上电投入运行时, 首先用变频器启动1 # 泵组 进行软起动, 随着转速的增加,水压逐渐升高, 若用 水量大, 变频工作在额定转速而水压达不到设定值 ,则将1 #转为工频,2 # 投入变频方式。若此时用水 量减少,则水压升高, 变频器相应降低转速,当变频 器低于一定转速而水压仍高于设定值,则将1 # 泵 组从工频上切出。若此时用水量又上升,则2 # 变 频也相应提高转速,当升至额定转速水压仍小于设 定值,则将2 # 转为工频, 3 # 投入变频方式,余者类 推。
主要器件
1、水泵 2、压力传感器 3、可编程控制器（PLC） 4、变频器 5、PID调节器
可编程控制器（PLC）
• 可编程控制器（Pro来自百度文库rammable Controller） 又简称为PC或PLC，是将逻辑运算、顺序 控制、时序、计数以及算术运算等控制程 序，用一串指令形式存放到存储器中，然 后根据存储的控制内容，经过模拟、数字 等输入输出部件，对生产设备与生产过程 进行控制的装置。
系统工作原理 • 反之，若此时传感器检测到的管网压力大
于给定压力，调节3#泵，使3#泵转速逐渐 降低，若3#泵达到最低转速，管网压力还 大于给定压力 ，将3#泵与变频器断开。将 变频器升至50Hz，切断2#泵工频，同时2# 泵接变频器，逐渐下调，若2#泵达到最低 转速，管网压力仍大于给定压力，将2#泵 与变频器断开，频率升至50Hz，切断1#泵 工频，接变频器，逐渐向下调节，直至管 网水压等于给定压力。这就是顺序变频降 速的调节过程。
赵忠凯 马文涛 陶孙旺 张宇卿 陈燕飞
电机电器 6100307154 电机电器 5801307055 电机电器 6100307080 电机电器 6101106040 材料成型及控制工程 5901208118
基于PLC的变频调速恒 压自动控制供水系统
• 该系统由一台变频器拖动多台水泵电机变 频运行。压力传感器采样管网压力，压力 信号经PID处理传送给变频器，变频器根据 压力大小调整电机转速，改变水泵性能曲 线来实现水泵的流量调解，保证管网压力 恒定。
供水系统工作原理
1、变频调速原理 2、系统工作原理 3、泵组状态转移原理 4、泵组无主次切换原理
变频调速原理 • 水泵电机绝大部分是三相交流异步电动机，
根据交流电机的转速特性，电机的转速n为 ：
n 60 f (1 s) p
系统工作原理
• 本系统有三套水泵电机组,分别为1 # ,2 # 和 3 #。
• 该系统有手动和自动两种运行方式。手动 方式时，通过按钮，启动和停止水泵，该 方式主要供设备调试、有故障和检修时使 用。
系统工作原理
• 自动运行时，PLC采集传感器检测到的管网 出口压力，与给定压力相比较，如小于给 定压力，通过变频调节1#泵，使1#泵转速 逐渐上升，若1#泵已达到额定转速，管网 出口压力还小于给定压力，将1#泵接工频， 2#泵接变频器，调节2#泵，使2#泵转速逐 渐上升，若2#泵已达到额定转速，管网压 力仍然小于给定压力，将2#泵接到工频， 3#泵接变频器，调节3#泵，使3#泵转速逐 渐上升，这就是顺序变频升速的调节过程。
泵组状态转移原理
• 本系统有三套水泵电机组,考虑到便于维修, 而又不影响系统正常供水,分别配置了三只 选择开关对应三套泵组,开关状态决定相对 应的泵组能否参与工作。在任何状态下任 意投入或切出某一泵组,系统均能实现状态 的平稳转移及泵组正常供水状态转移,如下 图所示。
3#
S3
2#
S0
S2
S6
2#,3#
• 变频调速恒压供水技术不仅能够保证城市 供水的稳定，而且可以节约能源。据统计 若采用变频调速技术来改变流量，可节约 20-50%。采用变频调速恒压供水系统和其 他供水系统相比，具有水压稳定、维护方 便、占地面积小、节约能源和减少对水泵 机组设备的冲击等优点。
变频调速恒压供水系统
一、供水系统工作原理 二、主要器件 三、供水系统电气控制 四、系统程序的设计（略）
变频器
• 变频器的基本构成如下图所示，其主电路 主要由整流电路、直流中间电路和逆变电 路三部分以及有关的辅助电路组成。
变频器的原理
• 变频器可分为间接变频器和直接变频器两 大类。问接变频器先将工频交流电源整流 成电压大小可控的直流，再经过逆变器变 换成可变频率交流，由此也称交．直．交 变频器；直接变频器则将工频交流一次性 变换成可变频率交流，故可称交．交变频 器。目前以间接变频器应用较为广泛。
1#,2#,3# 1#,3#
S7 S5
允许 0套泵
1#
S1
1#,2# S4
允许 1套泵
图3-1 泵组状态转移图
允许 2套泵
允许 3套泵
泵组状态转移原理 • 考虑S 4 与S 7 之间的转换过程,设1 # 与2 #
均工作在工频上,若通过开关将3 # 切出或由 于故障(如过热保护) 3 # 被自动切出,则泵组 由S 7 状态转为S 4 状态,这时由于1 # , 2 # 均工作在工频,系统自动将1 # 泵改为变频工 作方式。若3 # 泵重新投入使用,则系统由S 4 转为S 7 状态。当水压正常时,仍维持1 # 工作于变频,2 # 工作于工频;当1 # 变频工作 在额定转速而水压仍偏低时,则1 # 切换成工 频方式, 3 # 投入变频方式, 此时三套泵组共 同供水。其余状态转换过程与此类同。
• 目前，对于高层住宅楼的给水系统设计， 供水方式一般采用： ①恒速泵直接供水； ②恒速泵加水塔的供水； ③恒速泵加高位水箱的供水； ④恒速泵加气压罐供水； ⑤变频调速恒压供水
• 变频调速恒压供水系统是由压力传感器将 压力信号转变为一定的电流或电压信号， 在某压力下，当用水量增大时，管路压力 下降，产生偏差，该信号被送入控制器进 行处理，控制器产生一定的电信号控制变 频器升频，水泵转速升高，供水增加，压 力恢复。反之，用水量减少，工作机理同 上所述。由于整个过程压力偏差较小，调 节时间短，系统表现为恒压。
泵组无主次切换原理
• 当允许多泵组共同供水时, 考虑到避免出现某一泵 组长期工作, 而另一泵组工作时间很短的现象,提 高泵组使用寿命,控制系统采用泵组不分主次, 先 投入者先切出,后投入者后切出的转换原则,使各泵 组轮流工作且使用率均衡。
• 系统上电投入运行时, 首先用变频器启动1 # 泵组 进行软起动, 随着转速的增加,水压逐渐升高, 若用 水量大, 变频工作在额定转速而水压达不到设定值 ,则将1 #转为工频,2 # 投入变频方式。若此时用水 量减少,则水压升高, 变频器相应降低转速,当变频 器低于一定转速而水压仍高于设定值,则将1 # 泵 组从工频上切出。若此时用水量又上升,则2 # 变 频也相应提高转速,当升至额定转速水压仍小于设 定值,则将2 # 转为工频, 3 # 投入变频方式,余者类 推。
主要器件
1、水泵 2、压力传感器 3、可编程控制器（PLC） 4、变频器 5、PID调节器
可编程控制器（PLC）
• 可编程控制器（Pro来自百度文库rammable Controller） 又简称为PC或PLC，是将逻辑运算、顺序 控制、时序、计数以及算术运算等控制程 序，用一串指令形式存放到存储器中，然 后根据存储的控制内容，经过模拟、数字 等输入输出部件，对生产设备与生产过程 进行控制的装置。
系统工作原理 • 反之，若此时传感器检测到的管网压力大
于给定压力，调节3#泵，使3#泵转速逐渐 降低，若3#泵达到最低转速，管网压力还 大于给定压力 ，将3#泵与变频器断开。将 变频器升至50Hz，切断2#泵工频，同时2# 泵接变频器，逐渐下调，若2#泵达到最低 转速，管网压力仍大于给定压力，将2#泵 与变频器断开，频率升至50Hz，切断1#泵 工频，接变频器，逐渐向下调节，直至管 网水压等于给定压力。这就是顺序变频降 速的调节过程。