plc控制的变频器恒压供水系统设计

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1、PLC控制的变频器恒压供水系统设计1引言水泵作为供水工程中的通用机械，消耗着大量的能源，电耗往往占制水成本的60%以上，在我国，每年水泵的电能消耗占电能总消耗的21%。为了节约降耗，必须采取调节措施使泵站适应负荷变化的运行。本文介绍一种变频调速恒压供水系统，该系统可根据管网瞬间压力变化，自动调节某台水泵的转速和多台水泵的投入及退出，使管网主干管出口端保持在恒定的设定压力值，并满足用户的流量需求，使整个系统始终保持高效节能的最佳状态。2系统主要性能与特点(1)可实现恒压变量、双恒压变量等控制方式,多种启停控制方式,定压精度≤±1%;(2)变频器对

2、电机进行软启软停,减少设备损耗，延长电机寿命;(3)具有自动、手动及异地操作功能;(4)智能化控制，可任意修改参数指令(如压力设定值、控制顺序、控制电机数量、压力上下限、PID值、加减速时间等);(5)具有完善的电气安全保护措施，对过流、过压、欠压、过载、断水等故障均能自行诊断并报警。3变频恒压供水控制系统设计3.1变频器恒压供水系统简介恒压供水是指用户端不管用水量大小，总保持管网中水压基本恒定，这样，既可满足各部位的用户对水的需求，又不使电动机空转，造成电能的浪费。为实现上述目标，需要变频器根据给定压力信号和反馈压力信号，调节水泵转速，从而达

3、到控制管网中水压恒定的目的。　　　该系统主要由3台水泵、1台变频器、PLC、PID及线性压力传感器等组成。其中PLC、PID调节器和压力传感器组成闭环反馈控制系统。PLC控制各台水泵的运行状态(如工频运行、变频运行、停止)，从而控制水泵的运行台数，在大范围上控制供水的流量;PID调节器控制变频器对变频泵进行速度调节，在小范围上控制供水的流量。水泵的速度调节采用变频调速技术，利用变频器对水泵进行速度控制，采用“一变多定”的控制方式，并根据PID调节器输出电流信号驱动变频水泵。3.2主电路设计3该系统包括3台水泵电动机M1、M2、M3，其中M1的功

4、率为45kW，M2为22kW，M3为22kW。该系统为一台变频器依次控制每台水泵实现软启动及转速的调节，实现恒压控制。系统具有变频及工频两种运行状态，当变频泵达到水泵额定转速后，如水压在所设定的判断时间内还不能满足恒压值时，系统自动将当前变频泵状态切换为工频状态，并指示下一台泵为变频泵。主电路如图2所示。　　　其中接触器KM2、KM4、KM6分别控制M1、M2、M3工频运行，KM1、KM3、KM5分别控制M1、M2、M3变频运行，KM0控制变频器的工作。选用西门子公司最新的专用变频器MICROMASTEREco型变频器。西门子MICROMAST

5、EREco型变频器的功能有:(1)优化的输入输出功能;变(2)优化的调试过程:仅12个基本参数设定便可满足绝大多数的HVAC应用;(3)长电缆运行:电机与变频器的连接电缆长度可达150m而无需加输出电抗器;(4)通讯功能:内带的RS－485可简便地与DDC从站或楼宇管理系统连接通讯，速率可达19200bps;(5)可与所有感应电机匹配:通过简单的参数设定即可使Eco与各种电机适配，Eco内带电机保护功能，防止电机过热;(6)多电机传动功能:MICROMASTEREco可控制一组电机以同一频率运行;(7)捕捉再启动:为确保电源故障恢复后的正确自动

6、再启动，即使电机还在运转，控制系统会控制变频器输出与电机同步的频率;(8)能耗的优化:在达到给定值后，控制系统会自动优化电机的能耗;(9)高启动转矩:即使在长时间的运行之后，MICROMA-STEREco仍可确保各种泵类负载的稳定启动，在加速时，会自动提供附加的启动转矩;(10)内带PID控制模块:PID功能可与外部的传感器直接连接，可以实现精确的流量、压力或温度控制，可接收0～10V，0～20mA或4～20mA标准反馈信号。闭环系数均可调节以实现不同应用时优化、准确的控制。3.3控制电路设计控制电路包括继电器控制电路及PLC控制电路。继电器控

7、制电路图 3其中接触器KM2、KM4、KM6分别控制M1、M2、M3工频运行，KM1、KM3、KM5分别控制M1、M2、M3变频运行，KM0控制变频器的工作。KA0～KA6为中间继电器，它们分别控制KM0～KM6工作。HL0～HL6为指示灯，其中HL0为电源指示灯，HL1～HL3分别指示M1～M3的工频运行，HL4～HL6分别指示M1～M3的变频运行。　　　给出了系统的PLC控制电路。图4中SA7为手动/自动控制转换开关，SA8为自动起/停控制转换开关，P1为压力上限，P2为压力下限，SA1为1#水泵手动起动开关，SA2为1#水泵手动停止开关，

8、SA3为2#水泵手动起动开关，SA4为2#水泵手动停止开关，SA5为3#水泵手动起动开关，SA6为3#水泵手动停止开关，KA0～KA6为中间继电器，它