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1、2006年6月韶关学院学报#自然科学Jun.2006第27卷第6期JournalofShaoguanUniversity#NaturalScienceVol.27No.6全自动变频调速恒压供水及其远程监控系统的设计龙迎春,余波年(韶关学院信息工程学院,广东韶关512005)摘要:阐述了基于PLC和变频器控制的恒压供水系统的组成、功能及各功能模块的设计方法.开发的计算机监控软件,通过PLC的通信功能,实现了供水系统的远程监控,提高了供水系统的自动化程度与管理水平.关键词:供水;PLC;变频器;通信;远程监控中图分类号:TP29;TU9
2、91.35文献标识码:A文章编号:1007-5348(2006)06-0058-04传统的小区供水方式如恒速泵加压供水、水塔高位水箱供水等普遍存在效率低、能耗大、自动化程度低、可靠性差、系统维护工作量大等缺点.笔者根据某学校用水需求,设计了一套全自动变频恒压供水系统,能有效地解决上述问题,并利用PLC的通信功能,结合开发的上位机监控软件,可较好地实现供水状况的远程监控.1恒压供水系统硬件设计某学校用水呈现连续低流量变化型的特点,设计采取多台水泵并联供水方式.该方式由多台水泵机组和单台变频器构成,根据用水量大小调节运行水泵台数,并在全
3、流量范围内利用变频泵的连续调节和工频泵的分级调节相结合来维持水压.具有节能、可靠、维护方便等特点.系统还配备一台小流量辅助泵来维持供水低谷或夜间小流量时正常的泄漏和水压.水泵循环工作方式的可靠切换通过三菱FX2N-32MRPLC来控制,供水系统的恒压控制通过压力变送器、PID调节器和变频器组成的闭环调节系统实现.结合水位检测、电机故障检测等信号,确定的供水系统总体结构如图1所示.为确保系统的可靠运行,控制电路设计有完善的保护措施.首先,对各主泵电机的工频P变频运行接触器实行互锁,严禁变频器的输出端接到工频电源上;其次,变频器是按单台
4、电机容量配置,为此对各电机的变频运行方式也实行互锁;再次,在PLC输出端子和交流接触器线圈之间通过中间继电器实现强、弱电之间的隔离,在主电路中设置热继电器和空气开关等用于电机保护.2PLC控制程序的设计2.1全自动变频恒压供水状态及其转换分析供水状态是指系统运行时的水泵台数及运行状况(工频或变频).按/先起先停0原则进行供水状态的切换,保证在一图1供水系统总体结构图定的时间周期内,各水泵均衡运行.收稿日期:2006-02-21作者简介:龙迎春(1970-),男,湖南邵阳人,韶关学院信息工程学院讲师,硕士.主要从事电气工程与计算机控制
5、方面的研究.第6期龙迎春,等:全自动变频调速恒压供水及其远程监控系统的设计#59#2若有N台水泵参与变频调速,则满足/先起先停0原则的最大有效状态数为N+1.本系统采用了三台主水泵和一台辅助稳压泵供水,其中只有主泵参与变频运行,共有10种有效的稳定供水状态,其状态符号和转[1]换关系见图2.状态转换依据变频器输出频率及水压大小.设变频器输出频率达到上、下限频率时的信号分别为X1和X2,水压达到设定压力上、下限值时的超压、欠压信号分别为X4和X3.对应的各种状态转换条件如下:(1)从辅助泵状态切换到主泵运行条件:满足X3;(2)从主泵
6、运行切换到辅助泵状态条件:同时满足X2、X4;(3)增加主泵条件:同时满足X1、X3;(4)减少主泵条件:同时满足X2、X4;(5)为避免状态之间的频繁切换,在满足上述条件的基础上再适当增加一个延时条件.2.2供水系统控制程序设计供水系统具有全自动变频恒压运行、自动工频运行、远程手动控制和现场手动控制等主要功能.全自动变频恒压运行是系统的正常工作方式;变频器故障时系统转入自动工频运行,是一种恒速图2供水状态转换图泵供水方式,作为系统故障时的一种应急供水方案;现场手动控制主要用于检修、调试及PLC故障时的运行;远程手动控制是通过计算机
7、和PLC的通信实现对水泵运行的远程控制.实现上述功能的PLC控制程序主流程如图3所示.图3PLC控制程序流程2.2.1系统初始化模块:通过M8002产生的初始化脉冲,完成和通信有关的数据寄存器D8120、D8121、D8129的参数设置,并将辅助继电器M0置1,保证辅助泵运行状态S0首次转入主泵运行状态S20.2.2.2辅助泵P主泵运行转换模块:主泵转辅助泵运行,即由状态S20(或S21、S22)转S0的过程.在满足转换条件时,关闭变频器运行,启动辅助泵.辅助泵转主泵运行,即由状态S0转S20(或S21、S22)的过程.在满足#60
8、#韶关学院学报#自然科学2006年转换条件时,关闭辅助泵,变频启动一台主泵运行,其转换也满足有效状态循环法的原则.即上一次由状态S0转移到S20时,则下次再由辅助泵供水状态S0转移到主泵供水状态时,应转移到状态S21,依次循环,实现各
