淺析基于PLC控制的城市變頻恒壓供水系統

摘 要：隨著科學的發展，變頻器的使用也越來越廣泛，不管是工業設備上還是家用電器上都會使用到變頻器，隨著城市經濟的不斷發展以及規模的逐漸擴大，變頻技術在城市變頻恒壓供水系統設計中的作用越來越突出，解決了城市供水的很多問題。在城市的供水系統設計中，運用PLC和變頻技術，既可以節能、調速和恒壓，還能夠解決傳統方法中水量的不穩定性，本文介紹了一種可以實現真正恒壓供水的方法，基于PLC控制的城市變頻恒壓供水系統，真正實現恒壓供水。

關鍵詞：PLC；變頻；調速；恒壓供水

中圖分類號：TU991.3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2015） 02-0000-01

如今社會城市經濟飛速發展，人們的生活質量也在逐步的提高，在各方面對水的要求也逐步提升，之前的高位水塔系統已不能滿足人們多層次的需求。傳統的人工控制水位的方法已無法滿足現在對于及時、精確監測的需要，水泵的控制與掌握也十分麻煩，再加上傳統的機械穩定性差、故障多，且傳統水泵電機無法隨著水量需求自動調速，不僅造成浪費還降低了電機使用壽命和壓力的恒定。而本文介紹的變頻恒壓技術恰恰解決了傳統供水的節能、調速及恒壓等多方面的問題，介紹的恒壓控制系統設有如：水壓超限報警、消防壓力報警、水位超限報警、水泵電機電流過流報警等等多重保護。

一、系統的構成

本系統的基本結構主要由PLC、變頻器、調節器、傳感器、水位控制器、流量檢測器、報警裝置、保護裝置、動力控制線路以及三臺水泵及輔助裝置組成。通過控制上的指示燈、按鈕、轉換開關來了解和控制系統的運行情況。正常情況下，兩臺主泵工作；當用水量很小，附屬小泵工作，維持系統水壓。在剛開泵時，通過程序對系統進行水位檢測，如果水位不在正常范圍內，則自動調用水位調整子程序，開大供水閥門，調節供水量，使其處于設定范圍。當水位正常時，起動主泵工作，并自動根據壓力檢測信號來調整水泵轉速。當有消防報警時，系統中斷一切工作，轉向消防報警子程序。同時起動三臺水泵，并讓其工頻運行，達到消防所需壓力。如果變頻器和PLC出現故障，則系統還可起動手動裝置，保證不間斷供水。手動運行由轉換開關和繼電器來實現。

二、本系統的主要功能及運行方式

（一）系統主要功能介紹

（1）報警指示功能：在監控面板上設有變頻運行、故障指示和現場電機電流指示等信號。

（2）小流量維持功能：在夜間或公休日，需水量較小時，為了避免主泵的頻繁起動、停止，采用一個2.2KW的附屬泵工作。

（3）超壓保護功能：通過裝于管網上的壓力傳感器，可直接進行管網超壓檢測，并將信號傳給控制裝置，一旦水壓超過設定值，則PLC會控制變頻器降低頻率使水泵減速或直接減泵使管網壓力降低；如果壓力傳感器失靈，則實測壓力會超出設定水壓，此時PLC發出報警，通知操作人員及時處理，以提高供水系統的使用壽命。

（4）水位控制功能：水位高低的檢測采用一個浮球傳感器。當水位高于某設定值時，浮球懸浮在水中，球內的干簧管接通。若水位低于某設定值時，浮球懸起，內部干簧管斷開。當水位超過設定的上、下限時，通過傳感器中干簧管的通斷向PLC傳送此信號，同時發出報警。

（5）水泵的切換功能：系統采用一臺變頻器通過PLC控制三臺水泵的結構，當設備起動后，一臺主泵在變頻器控制下變頻運行。當供水壓力達到設定值且流量與用水流量平衡時，水泵電機穩定在某一轉速。當用水量增加時，水泵將按一定的速率加速至另一穩定轉速，若變頻泵達到最大轉速后，用水量仍在增加時，系統自動將變頻泵切換成工頻運行，并將變頻器切換到另一臺主泵，使之變速運行；如果用水量減少，變頻泵降低轉速，若用水量進一步減少，則系統停止變頻泵，將上一臺工頻泵轉為變頻運行；當用水量很小時，關閉變頻主泵，起動附屬小泵，保持管網壓力；當管網中水流停止，且管網壓力已到設定值，此時附屬小泵也停止工作。這樣就完成了一次加減泵的循環。

（6）設備的保護功能：該系統具備短路、過熱、過載等多種保護，并且能進行蜂鳴報警。

（二）本系統的運行方式

1.手動控制

低壓控制柜上設有“手動/自動”選擇開關。當開關扳到“手動”時，可在現場起動、停止各臺水泵以及各個電動閥門，既可手動起動各臺水泵變頻運行（同一時間只能有一臺水泵變頻運行），又可對每臺泵降壓起動及工頻運行，還可以直接起動消防壓力。該方式主要供檢修和變頻器故障以及緊急消防時用。

2.自動控制

當轉換開關轉至“自動”狀態時，水泵的起、停，閥門的開、閉及泵的變頻/工頻切換，完全由PLC根據水壓狀況及程序內部的設定自動調整，最終達到現場無人值守、系統本身全自動控制運行。當合上自動開關后，1#泵通電，變頻器輸出的頻率從0Hz開始上升，同時調節器接收到壓力傳感器的標準信號，經過運算、比較后，將調節參數送給PLC，如壓力不夠，則PLC控制變頻器調節頻率繼續上升，直到50Hz時1#泵由變頻轉換為工頻，同時2#泵變頻起動，變頻器逐漸上升頻率至給定值。

三、結束語

隨著變頻調速技術的不斷完善，基于變頻器、PLC為核心的智能供水控制系統取代了以往高位水箱和壓力罐的供水設備。這種技術以其優越的調速節能、平穩的軟啟動、恒定的壓力供水等特點，不但降低了泵的平均轉速，從而延長泵和閥門等元件的使用壽命，同時消除了因起動和停機時的水錘效應，保證了供水壓力的恒定，其諸多優點必將在供水系統中得到應用。

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