基于PLC變頻調速恒壓供水系統設計

姬建梅

（新鄉縣技工學校，河南 新鄉 453731）

PLC的初期由于其價格高于繼電器控制裝置,使其應用受到限制。但近年來由于微處理器芯片及有關元件價格大大下降,使PLC的成本下降,同時又由于PLC的功能大大增強,使PLC的應用越來越廣泛,廣泛應用于鋼鐵、水泥、石油、化工、采礦、電力、機械制造、汽車、造紙、紡織、環保等行業。PLC的應用通常可分為以下類型：

（1）順序控制，這是PLC應用最廣泛的領域，用以取代傳統的繼電器順序控制。

（2）運動控制，PLC制造商目前已提供了拖動步進電動機或伺服電動機的單軸或多軸位置控制模版。

（3）閉環過程控制，PLC能控制大量的物理參數，如溫度、壓力、速度和流量等。PID（Proportional Intergral Derivative）模塊的提供使PLC具有閉環控制功能,即一個具有PID控制能力的PLC可用于過程控制。當過程控制中某一個變量出現偏差時,PID控制算法會計算出正確的輸出,把變量保持在設定值上。

1 系統簡介

為改善生產環境，某公司投資清潔水技改工程并建成一座日產水2.5萬t的供水系統，分別建設了抽水泵系統、加壓泵系統和高位水池。根據公司用水需求特點，從抽水泵系統過來的水一部分直接供給生產用水部門，一部分則需通過加壓泵輸送到高位水池，而供給生產用水部門的水壓與供給高位水池的水壓相差較大。同時高位水池距抽水泵房較遠達十多公里，高位水池的液位高低和加壓泵系統的設計以及如何與抽水泵系統“聯動”也是較難解決的。

（1）系統組成。系統主要由電動機、變頻器、PLC控制器、軟起動器、電機保護器數據采集及其輔助設備組成。

（2）控制要求及技術指標：①供水壓力要求恒定，波動一定要小，尤其在換泵時。②三臺泵根據壓力的設定，采用“先開先停”的原則。③為了防止一臺泵長時間運行，需設定運行時間。當時間到時，自動切換到下一抬泵，以防止泵長時間不用而銹死。④要有完善的保護和報警功能。⑤為了檢修和應急要設有手動功能。⑥需要有水池防抽空功能。

技術指標：①供水揚程：4~120m；②供水流量：2~2000m3/h；③水泵功率：0.55~75kW；④平均節電率：30%~60%；⑤壓力調節精度：0.01MPa；⑥預定壓力設定數：第1、2壓力。其中第2壓力設定值為消防用水壓力。⑦水泵數量及功率可根據用戶實際情況來選定。

2 PID計算

PID運算電路如圖1所示。

圖1 PID運算電路

線性集成放大器的輸入阻抗為：

令 T1=R1C1，T2=R2C2，τ1=R1C2，

由上式可見，此圖實現了PID功能。

3 結語

通過以上各部分的分析與描述可知，在進行控制系統設計之前，必須調查清楚用戶的需求，然后綜合考慮各需求之間的關系和處理方法。變頻器選擇ABB公司的產品，IG5或IS5或IH等，它不僅完全具備控制系統對其功能的需求，而且具有較高的可靠性和性價比。

[1]陳在平，趙相賓.可編程控制器技術與應用系統設計[M].北京：機械工業出版社，2002.

[2]西門子公司.S7-200可編程控制器手冊[Z]，2000.

[3]北京亞控科技發展有限公司.組態王6.5使用手冊[Z].2003.