PLC与变频器在恒压供水系统中地应用.doc

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1、PLC与变频器在恒压供水系统中的应用摘　要　本文介绍了一种替代传统水塔供水的基于ＰＬＣ与变频器构成的恒压供水系统。系统采用变频调速方式自动调节水泵电机转速或加、减泵。可任意备用一台水泵，当运行中的水泵出现故障时报警，自动切除故障泵，投入备用泵，而投入备用泵按故障泵出现故障前的工作状态启动，保证不间断恒压供水。系统断电恢复或蓄水池缺水恢复正常后可自行启动。关键词　ＰＬＣ　　变频器　　恒压供水引言传统给水系统常在屋顶设置高位水箱，水从地下水箱用水泵抽到高位水箱，从高位水箱通过自然流动，将水输送到各用户。这种传统给水方式存在投资大、二次污染严重、安装麻烦

2、、占地面积大等缺点。随着变频调速技术的发展和人们对生活饮用水品质要求的不断提高，变频恒压供水系统已逐渐取代原有的水塔供水系统，广泛应用于多层住宅小区生活、消防供水和工矿企业的生产、生活用水等。一、系统介绍它主要由一台三菱ＦXON－60MR可编程序控制器（PLC）、一台三菱FR－F440－11K变频器、水压传感器、液位传感器、自动开关、显示仪表、接触器、3台水泵（自动工作方式下，两台处于工作状态，一台备用，当某台水泵出现故障时，备用泵自动投入运行）等构成，变频器FR－F440－11K适配电机功率11KW，它的基本配置中带有PID功能。通过安装在出水管

3、网上的压力传感器，把出水口压力信号采集给系统，再通过变频器的A/D转换模块将模拟量转换成数字量，同时，变频器的A/D将压力设定值转换成数字量，两个数据同时经过PID控制模块进行比较，PID根据变频器的参数设置，进行数据处理，并将数据处理的结果以运行频率的形式进行输出；根据用水量的大小由PLC控制工作泵数量的增减及变频器对水泵的调速，实现恒压供水。当供水负载变化时，输入到电机的电压和频率也随之变化，这样就构成了以设定压力为基准的闭环控制系统。系统主回路构成如图1所示。图1系统主回路图图中KM0、KM1分别控制1#泵工频运行和变频运行，KM2、KM3分

4、别控制2#泵工频运行和变频运行，KM4、KM5分别控制3#泵工频运行和变频运行，KM6为变频器上电控制交流接触器。二、工作方式该系统有手动和自动两种运行方式：（１）手动运行方式该方式主要供检修及变频器故障时用。可根据需要分别按下相应启动或停止按钮，控制１#－３#泵工频运行。（２）自动运行方式　系统正常工作时的运行方式。合上自动开关，系统启动时，单台水泵运行可以满足当前用户用水量的时候，两工作水泵定时轮流切换变频运行，以延长电动机的使用寿命；当单台泵已经处于满负荷运行，即变频器到了上限频率，仍不能满足当前用户用水量时，该泵转为工频运行，启动另一工作水

5、泵变频运行；这期间若用户用水量减小，变频器到了设定的下限频率时，切除工频泵，转为单泵变频运行之后，两工作泵定时轮流切换变频运行。三、变频器的PID参数设置PID控制原理：所谓PID控制就是变频器经过PID运算后得到的执行量，来控制输出频率的变化。而PID运算又是指P（比例运算），I（积分运算）和D（微分运算）三个运算的总和。PID运算有正、负两种类型之分。一般情况，用负作用较多，所谓负作用是指当偏差△（设定值-反馈量）为正时，增加执行量（输出频率），如果偏差为负就减小执行量。在PID控制器中，误差信号（受控系统期望的压力与实际压力之间的差值）在加到

6、压力控制电源驱动电路之前先分别以三种方式（比例、积分和微分）被放大。比例增益向误差信号提供瞬时响应。积分增益求出误差信号的积分，并将误差减低到接近零的水平。积分增益还有助于过滤掉实测压力信号中的噪音。微分增益使驱动依赖于实测压力的变化率，正确运用微分增益能缩短响应定位点改变或其它干扰所需的稳定时间。然而，在许多情况下，比例积分（PI没有微分增益）控制策略也可以产生满足要求的结果，而且通常要比完全的PID控制器更容易调整到稳定的运行状态，并获得符合要求的稳定时间。先将所有参数清除后，设置相关参数如下表所示：参数号设定值设定围注解Pr1282010,1

7、1,20,21PID控制为4端输入，起负作用Pr1291000.1～1000PID比例常数设定为100%Pr1300.50.1～3600sPID积分常数设定为0.5sPr1340.50.01～10sPID微分常数设定为0.5sPr183140～99，9999RT端子功能设为“PID控制有效”Pr19340～，9999OL端子功能设置为“Pr42的频率检测”（下限频率）Pr19450～，9999FU端子功能设置为“Pr50的频率检测”（上限频率）Pr42200～400HZ下限标志频率为20HZPr50500～400HZ上限标志频率为50HZ四、PLC

8、的控制1、PLC选型及I/O分配：PLC在系统中的作用是控制交流接触器组进行工频－变频的切换和水泵工作数量的调整。根据系统