CPM1A小型可編程控制器在住宅小區供水中的應用

謝 鶴

（江蘇儀化設備工程有限公司，江蘇 揚州211900）

0 引言

東山二村25、26、27棟樓位于儀征化纖生活小區東北角，居供水管網末梢，又因其地勢較高，在用水高峰時四樓及以上住戶自來水的出水壓力明顯不足，給居民生活帶來一定的影響。為了解決這個問題，供水部門決定在3棟樓房的附近區域增設加壓泵房。

1 方案的實施

加壓泵房定為無人值守的恒壓供水之泵房，故選用遠程壓力傳感器與變頻調速裝置配合，利用PID調節，自動控制變頻調速裝置的輸出電壓來達到水泵出水口恒壓的要求。考慮到水泵檢修、運行周期等諸因素，所以采取“一用一備”的形式（水泵型號為IS6100－125A、匹配電機型號為Y132S2－2－7.5kW），通過運用 CPM1A 小型可編程控制器來實現定泵運行、定時運行、工頻運行、變頻運行等幾種運行方式，以達成恒壓供水的最優化。同時，利用空氣開關、熱繼電器以及變頻調速裝置對機泵實施過流（或短路）、過壓、過負荷保護，并相應發出報警信號，及時將設備的運行情況反饋給巡檢人員。

1.1 電氣主回路接線

電氣主回路接線如圖1所示。KM1為1#泵工頻運行接觸器，KM2為1#泵變頻運行接觸器；KM3為2#泵工頻運行接觸器，KM4為2#泵變頻運行接觸器。接觸器型號為LC1－D2510M5C；變頻調速裝置選用富士公司生產的產品，型號為FRN7.5P11S－4CX；空氣開關選用 NS80H。機泵在變頻運行工況下，由變頻調速裝置擔負設備的過流、過壓保護；機泵在工頻運行工況下，由空氣開關、熱繼電器（型號為LR2－D1321－N）作為設備的過流（或短路）、過負荷保護。遠程壓力傳感器（工作電源：DC24V，輸出4～20mA）的輸出接于變頻器的C1、11端口，變頻器的故障報警輸出30A、30C接于可編程控制器的I11端口。

1.2 可編程控制器接線

可編程控制器采用OMRON公司生產的產品，型號為CPM1A－20CDR－A，其接線如圖2所示。該控制器的輸入、輸出點分配列于表1中。

圖1 電氣主回路接線

圖2 可編程控制器接線

1.3 變頻器參數設定及控制器編程

1.3.1 變頻調速裝置的參數設定

變頻調速裝置的參數設定如表2所示。

1.3.2 可編程控制器的編程

可編程控制器的編程梯形圖如圖3所示。程序可現場通過編程器寫入或在移動PC上通過編程軟件編好、修改后下載至控制器中。

表1 可編程控制器地址分配表

表2 變頻器參數設定表

從程序梯形圖中可以看出，機泵的工作過程分為定泵運行工作方式和定時運行工作方式以及變頻運行和工頻運行的系列組合，在此就不再一一詳述了。

圖3 程序梯形圖

2 幾點體會

（1）在調試過程中，用信號發生器取代遠程壓力傳感器來模擬水泵出口壓力值的信號時，發現信號值的大小雖然變化較大，但電機的轉速變化似乎不明顯，查找原因后知：由于疏忽，變頻調速裝置參數H20設定值保持了出廠值（即0——不動作），后來設定值改為“2”，滿足了要求。另外，根據服務的對象特點，可將P增益（H22）調至適中，不需選取過大；同時，積分時間（H23）亦不需要選取過小。這樣，雖然響應稍滯后，但可避免系統振蕩。

（2）此增壓泵房為無人值守之泵房，一旦出現故障，系統就會報警。筆者在編程時，增加了報警延時、間隔功能，這樣既可以提示巡檢人員檢查、修復，又可以避免報警警鈴因長時間通電而燒毀。

（3）根據供水季節、用水特點，可通過運用可編程控制器很方便地實現工頻、變頻、定泵、定時等多種輸入信號時的選通控制，這是現階段新型定時器暫時所不能替代的功能，也是選擇控制器與變頻器相配合來實現恒壓供水的初衷。

（4）CPM1型控制器雖安裝尺寸較小、價格也適中，但由于其沒有時鐘功能，因此在編程時只能利用內部特殊輔助繼電器（25400）與計數器相結合來實現定時控制功能，這就使編程步序增多、掃描時間相對延長。若采用帶有時鐘功能的控制器（如西門子S7－200系列），則可明顯縮減程序段，提高系統的可靠性。這也是本系統有待改進的地方。

3 結論

（1）項目實施后這些年，筆者常在夏季用水高峰時段走訪3棟樓的最上層用戶，只要變頻調速裝置的輸出頻率在30Hz左右，就能完全滿足需要。但考慮到水泵匹配電機為Y系列普通電機，頻率設定過低時，電機一方面容易發熱，另一方面噪聲也增大，所以在設定參數時，將最低頻率設定為20Hz。

（2）在設備選型時，已考慮預留一定量的遠程端口，這樣就可以方便地與儀化供水部門的調度微機系統相連，便于其現代化管理。

（3）此改造項目雖用作改善供水管網末梢的3棟樓的供水，但對連片住宅區的恒壓供水也有一定的借鑒作用。

［1］王兆義，楊新志.小型可編程控制器實用技術［M］.2版.北京：機械工業出版社，2011.

［2］張燕賓.電動機變頻調速圖解［M］.北京：中國電力出版社，2005.