基于PLC控制的全自动变频恒压供水系统

基于PLC控制的全自动变频恒压供水系统作者：吕天贵

来源：《科学与技术》2019年第09期

摘要：社会经济在快速的向前发展，住房体制得到了大幅度的改善，提高了人们的生活水平，房屋建设的快速发展推动了人们对于基础设施的发展。供水系统是小区建设当中的重要组成部分，为了保障住户的正常生活和工作，需要确保整个供水系统的经济性和可靠性。传统的恒速泵加压供水整体工作效率比较低，不具备稳定的可靠性，不能满足当前人们对于生活的需求。

关键词：恒压供水；变频调速；PLC

一、变频恒压供水系统特点及其安全性讨论

1.滞后性

用户管网的水压是供水系统当中的主要控制对象，它是一个过程控制量，整体处于动态的变化过程当中。水压和浓度、温度以及流量过程控制量进行比较，会发现整体的控制作用会具有一定的滞后性，水泵转速控制的变频器也会产生着不同程度的滞后效应。

2.非线性

管阻和水锤会对用户管网造成不同程度的影响，水泵转速整体的变化和管网压力的变化不成正比，造成这个现象是因为水泵自身具有一定的特性，变频调速恒压供水系统一个非线性的系统。

3.多变性

通用性是变频调速恒压供水系统的鲜明特点，目前供水系统存在着许多样式，不同的供水系统，内部的用水量、管网结构都存在着比较明显的差异，整体系统的控制对象模型具有非常大的多变性。

4.時变性

变频调速恒压供水系统在整体运转的过程当中，需要加入适当的定量泵，可以起到基本的控制作用。定量泵对于整个系统的控制是非常全面的，变频调速恒压供水系统的模型参数，会受到定量泵运行状态的干扰。数据的不稳定性会导致整个系统发生时变，因此，变频调速恒压供水系统的控制对象具有时变性。

5.容错性

当供水系统出现问题时，比如说突然断电、软启动器出现故障，系统会根据具体的问题进行状态的调整，分析电网整体的运行状况，了解水源水位的整体设计。管网压力整体的情况需要进行修改，管网内整体压力保持在稳定的状态，如果系统出现故障，需要执行系统性的故障程序，确保出现了紧急情况之下还能够进行正常的供水。

6.节能性

变频器对系统进行整体的调速，进行恒压供水是一定要用到调节泵和固定泵，两者之间一定要进行共同的组合，这样才可以提高整体的节能效果，确保对每台水泵进行更加全面的软启动。启动电流可以从最基础一直上升到电机的额定电流，为了延长设备的整体使用寿命，可以减少启动电流对电网的冲击。

二、变频恒压供水系统的硬件设计

1.系统主要配置的选型

基于的变频恒压供水系统的原理，系统主要包括的硬件有水泵机组、变频器、PLC及扩张模版、压力变送器、数显仪。水泵机组在选型时一定要根据基本规则，保证系统可以得到平稳的运行，为了达到更好的节能水平，一定要处于高效的工作环境，确保泵组经常可以得到高效的工作，这就需要所选择的泵型一定要和系统相匹配。系统能够自动的运行，可以确保进行及时的检修，以确保应对一些紧急的情况，供水系统还应该具备手动功能，每一个主泵都可以依靠软件来进行启动。为系统设置更加完善的报警功能，确保整体系统有较高的经济运行性，根据系统的应用范围，可以对整体的扬程大小进行确定。考虑到水量类型变为连续型的低流量变化型，采用更加健全的主水泵机组，增加适当的辅助泵机组。根据供水系统选择适当的变频器，对变频器的容量进行设定，研究电动机的额定功率和额定电流，进而可以对变频器的容量进行整体的确定，通过系统性的公式确定变频器的容量，结合控制功能的不同，可以将变频器分为三种，分别是普通功能型控制变频器、转矩控制功能的高功能型控制变频器、适量控制高功能型变频器。

2.系统主电路分析及设计

为了确保控制系统的稳定性和可靠性，一定要对供电系统进行优化和调整，输入范围之内的电源电压，当交流电断电时，不能够破坏控制程序和相应的数据。在必要的场合下，不应该处于断电的状态，这个时候就要对其他的电源进行考虑。控制信号和输入电源信号是系统变频器当中主要的输入信号，控制信号，它包括输给变频器的信号和压力传感器送来的压力信号，压力信号由输出，压力信号是作为变频器的单元的反馈输入信号。变频器的输出信号也有两种，一是送的超压信号、欠压信号和变频器故障信号这三个输出控制信号，另一种是送水泵的

变频器输出电源信号。根据供水系统的不同来设置主水泵，从而可以确定变频和工频两种不同的运行方式，当系统处于工频状态时，需要应用辅助泵，此时可以通过接触器和工频进行联系。

三、变频恒压供水系统的软件设计

1.系统水泵运行状态及转换过程分析

整体程序进行开发的过程中，适当的选择变频循环式和变频固定式，水泵的平均使用量保持在规定的范围之内。系统在整体运行的过程当中，水泵主要由变频器负责，不同的水泵会根据系统运行的状态进行工作。在数显仪整体的画面当中会显示PLC，还会显示着变频器的通讯情况，显示泵的整体工作状态。自动变频在整体运行的过程当中，需要开启辅助稳压泵工频，进而可以对管道内的水压进行保持。当用水量大幅度增加时，变频器输出的频率就会达到上线频率，就不会达到最初设定的压力。在整个加泵的过程当中，需要确保变频运行状态处于工作状态，新开泵软启动要保持在变频状态，此时才可以确保只有一台水泵处于变频状态。如果供水系统当中的用水量减少时，变频器就可以降低水泵的转速，整个过程当中需要应用PID，并且还会保证变频器的输出便宜不会超过下限频率。PLC可以有效地对信号进行控制，确保整体的供水状态达到最佳，使新的水压偏差自动升高。

2.PLC程序设计方法的分析

PLC是由继电器接触器控制系统发展而来的一种新型的工业自动化控制装置。通过对整个控制过程进行了解，面向供水系统当中的实际问题，简单直观的对PLC编程语言进行了解，可以方便进行更加深刻的学习。不同的厂家会采用不同的编程语言，程序所需要表达的内容也会存在着差异，主要有四种形式梯形图、指令表、状态转移图和高级语言。当PLC整体运行的过程中，有许多操作需要在用户程序当中去实现，其中CPU不能够同时执行多个操作，需要根据不同的操作原理来进行相应的操作。PLC的工作过程就是程序执行过程。它分为三个阶段进行，即输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段。

3.系统控制程序设计

自动变频恒压运行、自动工频运行、远程手动控制以及现场手动控制，这些是供水系统当中的主要功能。系统当中最主要的运行方式，就是全自动变频恒压运行方式，是系统当中的主要功能，整点系统利用了PLC，除此之外，还需要结合PID调节功能。通过变频调速实现自动恒压供水，其核心是根据恒压条件下供水系统中水泵运行状态及转换过程设计的控制程序。当变频器处于故障状态时，为了保持整体压力处于相对的恒定，系统需要根据自身的水压大小来调节系统当中的电机台数，自动工频运行就是在这种特殊情况下所提供的一种供水方案。

四、结束语