基于PLC的變頻恒壓供水系統的設計

徐朋祥

摘 要：文章設計了一套基于PLC的變頻恒壓供水系統，該系統具備較高的安全性與可靠性，具有一定的參考價值。

關鍵詞：PLC；變頻恒壓；供水系統

引言

在當今社會的各個領域中都離不開供水系統，實現高效、經濟、穩定供水已經成為眾多領域關注的焦點。隨著科學技術的成熟，如何改善傳統供水壓力難以穩定、設備浪費、供水安全事故等不良現象已提上日程。所以，本文充分結合現代科學技術，設計了一套基于PLC的變頻恒壓供水系統。

1 控制系統的基本原理

該變頻恒壓供水系統設計主要是為了滿足以下要求：

（1）保證供水時壓力恒定，并且在進行換泵時水壓波動要小。

（2）有2臺運行，1臺備用水泵，運行水泵與備用水泵每10天進行一次輪換。

（3）利用管網壓力傳感器實現變頻器的速度以及工頻運行、變頻運行的控制。

（4）當水泵工頻運行的時候，由熱繼電器對電動機的過載進行保護，注意要有報警信號指示。

該系統是利用壓力變送器FR-E700三菱變頻器、PIC、A/D模塊以及水泵等共同形成的一個閉環控制系統。水泵的節能優化控制主要是通過PIC對水泵運行的臺數及其運行速度進行調整實現的，不但可以穩定水壓，還可以充分節約電能，其供水系統的原理如圖1所示。

2 控制系統的整體設計

2.1 硬件設計

在本閉環系統中，采用圖2所示的恒壓供水系統主電路接線方式。

如圖2所示，電動機M1由接觸器KM2控制，其變頻運行由接觸器KM1控制；電動機M2由接觸器KM4控制，其變頻運行由接觸器KM3控制；電動機M3由接觸器KM6控制，其變頻運行由接觸器KM5控制。變頻器的啟動由PLC的輸出端子Y0控制。熱繼電器FR1用于M1的過載保護；熱繼電器FR2用于M2的過載保護；熱繼電器FR3用于M3的過載保護。

圖3給出了該變頻恒壓供水系統的PLC接線圖。

接觸器KM1的線圈由Y1控制；接觸器KM2的線圈由Y2控制；接觸器KM3的線圈由Y3控制；接觸器KM4的線圈由Y4控制；接觸器KM5的線圈由Y5控制；接觸器KM6的線圈由Y6控制。考慮到電動機中可能出現短路現象，為應對這種情況的發生應當注意設計電氣互鎖，為此可以在接觸器KM1、接觸器KM2的線圈內串聯對方的常閉觸頭。

2.2 軟件設計

當變頻恒壓供水系統在啟動運行時，1#泵的交流接觸器就會進行吸合，從而使得電機和變頻器之間互相連通，這時變頻器的輸出頻率將會由0Hz逐漸上升至所設定的頻率。假使在用水高峰時期，管網中的水壓值過于偏低，但是變頻器的頻率值以已經設置至上限的時候，此時，變頻器的OL端就會輸出頻率上限的信號，這樣PLC就會按照信號讓KM1斷開而使KM2吸合。這樣1#水泵的工況就會由變頻轉變為工頻，而此時KM3也會發生吸合，2#水泵將會啟動并處于變頻運行狀態。反之，假使是在用水低谷時期，這時變頻器的運行頻率通常偏低，管網中的水壓值處于過高狀態，變頻器的OL端就會輸出頻率下限信號，這樣PLC就會按照信號讓變頻泵停止運行，而另一臺水泵的工況就會由工頻運行轉變為變頻運行。

2.3 仿真與調試

欲達成恒壓供水的目標，則應該充分利用過程控制，而PLC則應當作為控制的中心，對壓力及流量變送器所反饋的信號進行實時檢測，從而對水管中的壓力進行有效控制。通過此方法還可以經計算得到水泵輸出流量和每棟樓流量的關系，由此很容易檢測出管道中是否存在水的泄漏，并可以將相應的處理結果在觸摸屏上顯示出來。在專家控制模式下，可以通過控制信號、水管壓力、流量計算以及電流感應模塊的輸出信號對故障進行判斷，如果有故障出現，那么有關故障點的報告將會顯示在觸摸屏上，同時系統會發出相應的警報。并且在這種情況下，系統通常會自動切斷主線的電源，使工作的水泵停止運轉。

3 結束語

本文充分利用現代變頻技術，設計了一套基于PLC的變頻恒壓供水系統，該系統不僅能夠保證穩定供水，提高系統安全性，還具備可靠的故障自診斷功能，實用性能良好。

參考文獻

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