基于PLC變頻調速恒壓供水控制系統研究

杜云飛

摘 要：隨著社會經濟的持續和快速發展，城市范圍得到了拓展。對城市的供水系統的便捷性和穩固性的要求也在不斷拔高，我國還存在很多自動控制性能極差的水廠，這種傳統性的供水系統大多存在于中小城市中，對于它們的控制利用方面還需要依賴人力進行。

關鍵詞：PLC；變頻調速；恒壓供水控制；系統

現代社會的飛速發展對供水系統提出了更高的要求。由于城市的擴展，人口不斷增加，城市樓層越來越高，高層建筑物中的穩定供水也對供水系統形成的不小的挑戰。可是目前還存在一些傳統的供水方式，不僅能耗高，而且自動化較差，滿足不了高層住戶的用水需求。于是，基于PLC的變頻調速恒壓的供水系統便應運而出。這種供水系統新形式在達成用水量的自動調節和水泵轉速的調節上都具有穩定性和實用性，因此也能夠保證官網水壓穩定，既能滿足住戶用水，又解決了傳統供水模式中的弊端——耗能大。

1 PLC的內涵與功能分析

1.1 PLC的定義

PLC，全稱Programmable Logic Controll，是可編程邏輯控制器。它是基于可編程的存儲器，主要運用原理是通過內部存儲程序來執行定時、邏輯運算、計數與算術、控制順序等針對住戶的指令，并利用數字或者模擬式輸入輸出來完成控制各種類型的機械或生產過程。

1.2 PLC的性質

PLC的本質與計算機尤為相似，多用于工業控制領域。主要硬件結構分為電源、CPU（中央處理器）、輸入輸出接口電路、存儲器及通信和功能模塊。其運行過程由采樣輸入、執行住戶程序、刷新輸出三個階段。

1.3 PLC的功能

①PLC自身優勢獨特，系統編程簡單明了，易操作；②PLC內集成了千百個編程元件，可以同時實現多個復雜的控制程序。相較傳統的繼電器系統，PLC不僅功能性強，而且極具性價比；③PLC系統成了系統化、模塊化與標準化建設，硬件配套裝置完善，適用性強，更便于住戶的應用；①PLC產品硬件與軟件系統同樣優秀，能夠防止干擾，非常可靠。作為工業控制的設備之一，其可靠性受到了廣大住戶的認可；⑤PLC的設計、安裝及調試簡單快捷，易操作；⑥PLC故障發生率極低，且內置完善的自行診斷與顯示功能，維修方便，使用年限更長。

2 PLC變頻調速恒壓供水控制系統研究

2.1恒壓供水系統的構成原理及要素

2.1.1恒壓供水系統的構成原理

恒壓供水系統是利用PID控制器來調節給定與來自壓力傳感器的壓力值反饋，然后通過輸出值控制電動機轉速的自動運作過程。PID控制器的調節功能主要是通過PLC發出指令與變頻器PID的控制功能來實現的，如圖1： 恒壓供水系統的要素

恒壓供水系統包含PLC控制技術、傳感檢測技術以及變頻器控制技術。其中，PLC是系統的運作核心，變頻器的作用是調節轉速，傳感檢測技術是通過信號轉換和測量的變化、利用變頻器控制輸出的頻率控制水泵轉速。恒壓供水系統的構成要素有PLC、變頻器、A/D、D/A模塊、壓力傳感器以及控制面板、操作面板等。

（3）恒壓供水系統需考慮的設計因素

要充分考慮到恒壓供水系統對系統的要求、變頻器的參數值以及系統電路和系統程序，才能設計出合理的恒壓供水系統。

2.2 PLC變頻調速恒壓供水系統的結構

如圖2所示，水泵、變頻器、PLC控制器及模擬量輸入與輸出單元和線性壓力傳感器等部分構成了PLC變頻調速恒壓供水系統。尤其值得關注的是模擬量控制單元及線性壓力傳感器需要與PLC控制器串聯起來，構成封閉式的環路，形成供水控制系統。

2.3變頻調速恒壓供水系統的設計規范

在煤礦廠地面的供水設計，PLC變頻調速恒壓供水系統應遵照以下要求及設計規范：a） 通過觀察圖2，其中變頻調速恒壓供水系統的結構特征應考慮是在煤礦地面，因此所需的供水系統水設置臺數為2～4臺是最適用的，就以3臺為例。供水系統設計的最高原則是利用備用水泵的設置提高生活區供水的安全性；b） 變頻水泵水壓與調速的設計要求，PLC變頻系統的水泵調速的范圍位于0.8～1.0之間較為合適，煤礦地面各個地點的供水須分別滿足各區域點最不利配水點所需的水頭；c） PLC變頻調速恒壓供水系統有下行上給和上行下給兩種分布方案，而在實際的煤礦地面供水系統的設計中，多數采用上行下給的管路布置方案。

3 PLC 控制的系統分析

基于 PLC 的新型變頻調速恒壓供水系統其控制功能主要是由 PLC 控制系統來完成的，是供水系統運行控制的關鍵所在。PLC 控制系統主要采用的是可編程序的控制器，從而完成在線調試和連接的功能，而且能夠通過語句表及梯形圖之間的轉換達到對供水系統的控制。例如，供水系統點擊的啟動或者停止、故障報警、定時切換、循環變頻、軟啟動等方面的控制。

3.1故障警報和檢修

如果新型的PLC變頻調速恒壓供水系統可以正常穩定的運行，那么，如果變頻器在整個運行的過程中出現故障，例如超壓、缺相或者是液位下限等故障的發生，系統就會自動啟動報警系統，并且根據自動啟動的報警系統發出報警聲音。除此之外，針對于新型的變頻調控恒壓供水系統來說，系統會進行自行檢測，并且針對于出現的故障進行自我分析，如果出現的故障比較嚴重，那么供水系統就會自動跳轉為停機模式，比如說出現變頻器故障、超壓、液位下限等故障的時候，根據發出的警報的聲音，可以及時通知維修的人員對故障進行有效的維修處理，及時的對發現的故障問題進行排除，從而可以有效的避免故障對供水系統造成的故障。

3.2水泵檢修

多個水泵才可以組成一個新型變頻調速恒壓供水系統，具體的水泵數量要根據供水系統的規模確定，一般情況下都不得少于4個水泵。如果水泵長時間不間斷的運行，那么水泵就會出現疲勞運行，影響供水的效率，還會導致水泵出現故障，因此，針對于這一問題，必須要對供水系統的水泵進行不定期的檢修。在對水泵檢修的過程中，不會影響到供水系統的正常運行，只是在系統正常運行的過程中，將某一臺水泵停運，對該水泵進行檢修，從而保證供水的效率和供水的安全性。

4 結束語

本文就針對于PLC變頻調速恒壓供水控制系統進行了研究，有效的保證在供水的過程中所出現的問題，從而有效的保證供水的水質。從而可以避免水泵由于頻繁啟動停止產生的勞損且效果顯著；另一個方面，由于變頻器可以在系統中實際管網對水壓變化做出對應的反應之前迅速地進行調節。

參考文獻：

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