基于变频调速技术的恒压供水系统设计

3.4.1PLC及其扩展模块的选型

可编程序控制器简称PLC，是一种专为在工业环境应用而设计的数字运算电子系统，它是以微处理机为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术等现代科技而发展起来的一种新型工业自动控制装置。PLC的硬件结构图如图所示：

电源模块CPU模块存储器模块

输入模块

输

出

模

块计算

机编

通信模块

智能

模块

ＧＯＴ

操作模

程器块

控制对象

图3-3ＰＬＣ的硬件结构框图

3.4.2水泵机组的选型

水泵机组的选型基本原则，一是要确保平稳运行；二是要经常处于高效区运行，以

求取得较好的节能效果。要使泵组常处于高效区运行，则所选用的泵型必须与系统用水

量的变化幅度相匹配。

ISG型管道离心泵根据IS型离心泵与管道泵之性能参数，参照ISO2858和最新的国家管道离心泵标准JB/T53058-93进行设计制造的高效节能产品。该泵采用国内先进水力模型优化设计而成。同时根据使用温度、介质等不同在ISG型基础上派生出热水泵、、高

温泵、化工泵、油泵等，是目前国家标准定型推广产品。

3.4.3压力传感器的选型

压力传感器是将水管中的压力信号变成1-5V或4-20mA的模拟量信号，作为模拟输入模块(A／D模块)的输入，在选择时，为了防止传输过程中的干扰与损耗，我们采用

4～20mA输出压力传感器。在运行过程中，当压力传感器出现故障时，系统有可能开启所有的水泵，而此时的用水量又达不到，这就使水管中的水压上升，为了防止爆管和超

高水压损坏家中的用水设备(热水器、抽水马桶等)，本文中的供水系统设定了压力上限输出，作为PLC的一个数字量输入，当压力超出上限时，关闭所有水泵并进行报警输出口。

Y14 KM10 Y15 N X12 Y2 KM6

上 上 上 上 SB3 上 上 上 上 上 上 上 SL -H Y7 ~

220V 上 上 上 上 上 SB1

上上上上上 王腾让：变频恒压供水研究与设计

3.5 变频器和ＰＬＣ控制电路设计

生活用水压力用安装于生活用水管网上的压力变送器进行检测，检测值送入变频器 的 4 端，压力设定值由变频器的 2 端输入。管网压力的上限和下限信号分别由变频器的 FU 和 OL 端送入 PLC ，由 PLC 根据管网压力进行水泵电机组的逻辑控制。当变频器故障 时，由 A 端和 C 端输出一报警信号给 PLC ，由 PLC 控制切断水泵电机组运行，同时 PLC 输出声光报警信号，此时可由人工通过手动按钮控制使水泵电机组于工频状态运行，以 保持供水系统的正常运行。

FU1

QS1

KM9

L1 L2 L3

K M 5

K M 6

K M 3

K M 4

K M 1

K M 2

KM8

KM7

FR3 FR2 FR1 FR5

FR4

M3 上上上上

M2

上上上上

M1 上上上上

M5 上上上

M4

上上上

R S T U V W

STF R T SD FU OL A C SE 10E 10

FR -A500 2 上上上

5 4

上 上 上 上

上 上 上 上 上 SP

L COM4 X10 X11 KM2 Y1 KM4 COM

Y3 KM1 Y4 上X 上N KM3 PLC Y5

Y6 KM5

Y12 FU2

~220V

上 S 上 M1上 上 上 上 M2上 上 上 上 M3上 上 上 上 M1上 上 上 上 M2上 上 上 上 M3上 上 上 上

上上上上上上上

SB4 上 上 上 上 上 上 SL -U 上 上 上 上 上 上 上 上 SL -L 上上上上上上上上

X5

X4

X3

X2

X1 COM

KM7 Y8 KM8

COM1 COM3 Y11 M4上 上 上 上 M5上 上 上 上

上上上上上上上上上 上 上 上 上 上 SA

SB2

上上上上上上上上

X0 X6 X7 X8

Y10 Y13 KM1 上上上上上上上上上

上上上上上上上

图 3-4 PLC 控制电路

江苏农林职业技术学院毕业论文（设计)主程序开始

调用初始化子程序，每99m调用定时

中断程序（含PID调节）

传送压力给定值

激活变频泵泵号存储器

变频器频率达上限经滤波

延时后，仍达上限

Y

工频泵号数加1

变频器频率达下限经滤波

延时后，仍达下限

Y

工频泵号数减1

增泵或是倒泵时经软启动后关当前泵，

置下一泵变频运行N N

变频泵运行时间达5h

Y

N

1号~3号泵变频运行控制

1号~3号泵工频运行控制

故障报警处理及消铃

主程序结束

图4-1系统主程序流程图

江苏农林职业技术学院毕业论文（设计)

减低时，需要升高变频器的输出频率，并且在一台水泵工作不能满足恒压要求时，需要启动第二台或第三台水泵。

（2）多台组泵的管理规范。由于变频器希望每一台启动电机均为软启动，又规定各台水泵必须交替使用。因此每次需要启动新泵或切换变频泵的时候，以新运行泵为变频是合理的。复位并且用于新运行泵的启动。

（3）故障诊断和报警输出程序。变频器具有短路、过载等保护功能。当发生上述情况时，变频器将自动切断一次供电电路，进入保护状态并输出报警信号。

开始

确定设定值

确定被设对象的设定值

将设定值转换为百分数%

计算设定值与传感器输出的比例关系

进行校准

设定设定值

按照设定值的百分数%从端子2–5输入相应的电压

运行

将比例范围和积分时间设定稍微大一点，微分时间设定稍微小一

点，接通启动信号

目标值是否

平稳？

否

是

调节参数

将比例范围和积分时间设定在增大一些，微分时间设定在减小一些，使目

标值趋于平衡。

结束完善参数

当目标值稳定时，可以将比例范围和积分时间减低一些，微分时间加大一些。

图4-3PID参数流程图