基于PLC變頻恒壓供水系統設計

謝濟勵

(哈爾濱理工大學電氣與電子工程學院，黑龍江 哈爾濱 150000)

基于PLC變頻恒壓供水系統設計

謝濟勵

(哈爾濱理工大學電氣與電子工程學院，黑龍江 哈爾濱 150000)

隨著經濟城市化快速發展的新時代，對于城市里的人們居住最重要的是生活，而生活中的供水系統的設計對于我們來說就顯得尤其的重要了。城市中居民用水水量日益增加，人們對供水系統的設計也就提出了更高的要求。供水的可靠性和穩定性又直接影響著用戶們的日常生活和工作。本文研究基于PLC變頻恒壓供水系統的設計，將將PLC、變頻器、相應的傳感器和執行機構有機地結合起來，最大程度上發揮它們各自的功效優勢，讓其能夠具有運行穩定、操作簡單和高效節能等特點。

PLC；變頻調速；恒壓供水

1 PLC在供水系統設計中相關應用

PLC供水控制系統是現代化企業邁向成功所必不可少的要素,是國家行業依循的重要控制系統。變頻恒壓的供水系統設計中是要依靠水量的變化來條件PLC系統的運行參數，通過調速系統的變動來條件水泵電機的調速。當用戶的用水量發生不同的變動時，通過保持水壓的恒定來滿足不同用戶的用水需求量。利用PLC變頻恒壓來研究分析供水系統可謂是當前比較合理的節能型供水系統了。在實際運行的過程中通過不同類型的專用變頻器有不同的內置功能，是能夠有效的節約成本，更加合理的設計供水系統設備有著重要的意義。PLC變頻恒壓供水系統集變頻技術、電氣技術、現代控制技術于一體的先進技術。采用PLC變頻恒壓供水系統的設計方案是具有著穩定性和可靠性、節能性的優勢的，這對于當前水能源緊缺的時代更顯得其重要性了。所以本文對于用PLC變頻恒壓供水系統設計的研究，是有利于提高企業及人民日常生活和工作方面，以及節約能源上都有著重要的現實意義。

2 PLC變頻恒壓供水系統具體設計方案

目前PLC變頻控制系統的應用從單機到系統,從邏輯控制到全程控制,功能異常強大。功能異常強大的同時產品也非常豐富,為了更好地掌握和全面了解PLC變頻控制系統,并且在實際應用中取得事半功倍的效果,應當從系統思維的角度進行PLC系統的全面分析。要想做好PLC系統的了解和選擇,從項目策劃、初步設計、施工設計整個系統出發,探討各個階段思考的側重點與解決方案,找出適合的PLC控制系統。在選擇PLC時,不僅應當考慮當前控制系統的需要,還應當從長遠作出考慮。

2.1 工作原理介紹

PLC變頻恒壓系統主要是由壓力傳感器、變頻器、恒壓控制單元、水泵機組以及低壓電器組成。這個系統主要是根據PLC和變頻調速的裝置共同控制供水系統，在通過對水泵組的運行臺數的控制過程中，利用當前設定好的自動掉價水泵電機轉數來調節不同的程度的供水壓力，更好的補償供水不足的變量，以完成水壓力的閉環控制環節。該設計系統的原理主要是利用了PLC的抗干擾性和可靠性好，可以根據不同系統設定的不同要求完成控制精度的需求。能用利用數據進行傳輸的同時利用恒壓控制單元使變頻器控制一臺水泵或循環控制多臺水泵，實現管網水壓的恒定和水泵電機的軟啟動以及變頻水泵與工頻水泵的切換。該工作原理能夠更好的滿足生產和生活用水不同程度的需求，節約電力的同時又可以更好的的實現電力恒壓供水的效果。

2.2 具體的設計方案過程

(1)供水系統的主要組成：①自動變頻軟起動的水泵，用來提高水壓以實現向高處供水，并根據用水量大小自動調節開泵臺數。②變頻調速器，調節水泵轉速以調節管網中水流量，通過跟蹤供水系統的控制器來改變調速泵的變動頻率。③電控設備，在供水控制器的控制下完成對水泵的各種需求切換控制，通過人工的條件來完成控制，保障供水的連續性。④供水控制器，它是變頻恒壓供水系統的重要組成部分，直接對不同的壓力，液位報警信號進行采集整理，通過變頻調速器和接觸器對水泵進行控制。

(2)總體設計的具體過程。以變頻器為主要的控制核心,運用不同的變頻控制閉環系統對用戶管網壓力進行定時的采集，同時設定特定的壓力值與其進行比較。根據不同的壓力偏差來控制變頻泵的速度及定量泵的起、停,實現恒壓變量的供水方式,從而更好地達到節能節水的目的。PLC對水泵房各臺水泵的監測，突出實時性和可靠性。每臺離心水泵的水流和出口壓力，通過電流變送器和壓力變送器送入PLC的模擬量輸入模塊，PLC通過對水泵電機電流的數據處理，判定水泵處于運行還是停止狀態，當水泵機電流大于上限或上上限時，PLC置電機電流越上限或上上限報警位，當電流上升變化率大于設定的限值時，PLC置水泵故障報警位。當輸入電信號小于4mA或大于20mA，置電流變送器故障位。壓力變送器的壓力信號同樣接到PLC模擬量輸入模塊，除了對壓力上限和上上限進行報警監視外，對水泵出口壓力的上升和下降的變化率也監視。為了更好的滿足用戶的供水需求，對于用戶用水量少的，通過變量水泵轉速到某種程度時候，控制器會相應的自動停止最開始運行的那臺定量水泵，根據當前的管網壓力來相應的去調節變量泵轉動的速率，使其保持在一個穩定的狀態上。如用戶用水量較大的時候，變頻泵轉速達到最高頻率為50 Hz，這時控制器通過壓力傳感器檢測,輸出控制信號起動其中一臺水泵作變頻運行,通過控制變頻泵使用戶管網壓力與設定壓力值相等。當用戶管網壓力低于設定壓力,控制器將變頻泵切換成工頻運行,待變頻器輸出頻率下降至最低值時再接通另一臺水泵,由一臺工頻泵和一臺變量泵同時供水，直至滿足用戶用水要求。這樣每臺水泵的起動均經變頻器控制,全部機組實現循環軟起動,即每臺泵的起動頻率都從設定的最低頻率開始逐漸上升。當外來管網壓力達到設定壓力值時,則控制器完全停止各泵工作,由外界管網直接向用戶供水。

總結

恒壓供水是人們日常生活和工作中最常用的供水控制系統，但是基于PLC變頻控制為核心進行供水系統的設計能夠更好的實現供水需求。這種設計方案不僅實現了恒壓自動控制，很大程度上節約了人力財力，還提高了供水質量。在水泵高效率的運行下，基于PLC變頻方案的設計對于節能方面又能有著重要的突出作用，對整個供水系統來說實現了最優化的控制和穩定性的控制。

[1] 楊向明.電氣控制與可編程控制器應用[M].北京:中國建材工業出版社,2014.

[2] 程良倫.電器與可編程控制器應用技術[M].北京:機械工業出版社,2013.

[3] 吳加林.變頻器應用手冊[M].北京:機械工業出版社,2014.

謝濟勵(1998.05-),男,漢族,廣東茂名人，本科，哈爾濱理工大學電氣與電子工程學院。

TP302

A

1671-1602(2016)24-0020-01