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1、基于PLC的变频恒压供水系统的设计【摘要】在我国，可编程控制器（PLC）已经广泛地运用在所有的工业部门，是应用最广的计算机控制装置，是自动控制系统中的关键设备，随着其性能价格比的不断提高，应用范围不断扩大。本文是一个采用PLC与变频器构成恒压变频供水系统的设计，设计内容流畅、所设计的电路单元较为合理。关键词：PLC变频器恒压供水【前言】长期以来传统的区域、楼宇供水系统都是由市政管网经过二次加压和水塔或天面水池来满足用户对供水压力的要求。在这种供水系统中加压泵通常是用最不利用水点的水压要求来确定相应的扬程设

2、计，然后泵组根据流量变化情况来选配，并确定水泵的运行方式。由于小区用水有着季节和时段的明显变化，日常供水运行控制就常采用水泵的运行方式调整加上出口阀开度调节供水的水量水压，大量能量消耗在出口阀而浪费，而且存在着水池“二次污染”的问题。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，变频调速技术在给水泵站的应用，成功地解决了能耗和污染的两大难题。在实际运行中小区变频恒压供水技术比传统的加压供水系统还有水压

3、稳定、维护运行成本低等明显优势。1.可编程控制器(PLC)的概述可编程控制器（ProgrammableLogicController）简称为PLC，它的应用面广、功能强大、使用方便，已成为当代工业自动化的主要控制设备之一，在工业生产的所有领域得到了广泛的应用，在其他领域（例如民用和家庭自动化）的应用也得到了迅速的发展。国际电工委员会（IEC）在1985年的PLC标准草案第3稿中，对PLC作了以下定义：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其

4、内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”从上述定义可以看出，PLC是一种用程序来改变控制功能的工业控制计算机，除了能完成各种各样的控制功能外，还有与其他计算机通信联网的功能。2．变频器的工作原理我们知道，交流电动机的同步转速表达式位：n＝60f(1－s)/p(1)式中n———异步电动机的转速；f———异步电动机的频率；s———电动

5、机转差率；p———电动机极对数。由式(1)可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。3.恒压供水的定义及工作原理3.1所谓恒压供水,是指供水系统的供水压力始终保持在差值较小的上、下限之间。PLC控制的组合全自动供水系统,指的是当供水系统的用水量变化时,由装在供水主管道的电接点压力表检测设定的供水压力上限P上限和下限P下限的开关信号,输入

6、PLC后,PLC根据这两个压力开关的信号的状态,自动控制数台扬程相同、流量不等的水泵组合启动运行。3.2恒压供水原理通过管网中压力传感器将信号送入变频控制装置中，恒压控制器（由PLC和软件组成），恒压控制器将信号送人变频控制器，当管网中压力增大时，恒压控制器输出的值增大，即变频器输入端值增大，使得速度电压下降，同时控制电机速度下降，水泵轴功率减小，水泵的流量减少，当到达所需恒定压力值时，此时系统处于动态平衡。当管网中压力减小时，这时恒压控制器中的输出值减小，即变频器输入端值减小，从而使得变频器速度电压下降

7、，直到动态平衡。3.3变频恒压供水的构成变频恒压供水系统主要由水池、变频控制柜、压力传感器、离心泵、触摸屏显示器等组成。变频控制柜由断路器、变频调速器、接触器、中间继电器、PLC等组成。4.变频恒压供水系统的设计4.1变频恒压供水系统主要特点如下：1)解决低水压问题：采用恒压变频供水设备使得整个建筑屋内的供水保持压力恒定。2)避免使用屋顶水箱造成的水质污染：取代传统的屋顶水箱供水方式，消除了水污染的源头。3)减小建筑成本，增大空间面积：取消传统的屋顶水箱，使建筑受力减小，结构简单，成本降低。4)节约电能，

8、缩小占地面积：比一般供水设备节电30%以上，该设备占地面积小，安装简单，缩短施工工期。5)高品质智能开电脑控制：专用自主开发，具有多样化功能，能够提供尖端水准的精密控制，已经达到世界领先水平。4.2工作条件：·输送介质：冷热清洁、非易燃易爆并不含固体颗粒或纤维的液体。·液体温度：常温型-15oC至+70oC热水型+70oC至+120oC·周围环境：无水滴、蒸汽，无漂浮性尘埃及金属微粒场所。无日光照射，高温及严重落尘场所。无腐蚀