基于plc变频恒压供水系统优化设计

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1、基于PLC变频恒压供水系统优化设计摘要：介绍了一种基于PLC的恒压供水系统的原理、方案和具体实现，设计一种变频调速恒压供水系统，该系统可根据管道瞬间压力变化，自动调节某台水泵和多台水泵的转速，使管道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，可以很好的解决目前变频恒压供水中存在的问题。关键词：恒压供水系统；PLC控制；变频器；优化设计中图分类号：TM92文献标识码：A1概述可编程逻辑控制器(PLC)及其网络是现代工业自动化的支柱之一，由于近年来PLC的

2、数据运算处理、图形显示、联网通信功能得到了很大的加强，使得PLC得以向过程控制渗透和发展。过程控制通常是指工业生产中连续的或按一定周期进行的生产过程自动控制。在过程控制领域，PID是最主要的调节器之一，其原理简单、适用性和鲁棒性强，最突出的特点是它不依赖于对象精确的数学模型，因此可以解决工业过程精确建模时的困难。而变频恒压供水系统存在如下不足：(1)山于供水系统出口压力与实际用水需求存在较大的滞后性，供水系统存在较大的周期性压力波动。（2）变频范围只有在离心泵的特性曲线最佳工作范围内，也就是下调频率10

3、%-30%才能显示出其最大的节能效益,如再往下调频率，就会出现水泵运转而不出水的情况，即超出了离心泵的极限工作范围。（3）在深夜用水量很小的时候，水泵在变频器控制下较长时间内低频运转对水泵机械工作不利，同时耗能增加，约为额定功率的25%o针对上述问题，以PLC为核心，采用模糊控制技术和压力补偿策略实现的变频恒压供水控制系统较好地解决了上述问题。2系统组成及实现原理该系统由多台水泵机组成（根据需要）、一台泵类专用变频器、一台可编程控制器，再家加上电磁阀、压力传感器等组成，水泵机组中，根据需要可以选取多种流

4、量的水泵，以满足不同时段的需要。PLC根据输入量与设定量的差及其变化率，通过模糊控制器的处理，输出模拟信号至变频调速器，变频调速器控制水泵的转数来调节管道内的实际压力值趋向于设定压力值，从而实现闭环控制的恒压供水。对于多台泵调速的方式，系统通过计算判定目前是否已达到设定压力，决定是否增加（投入）或减少（撤出）水泵。采用变频器循环工作方式，多台电机均可设置在变频方式下工作。当变频器工作在50Hz而管道压力仍低于设定压力的下限时，PLC便自动将该泵切换到工频运行，同时自动低速启动第一台水泵，控制其变频运行，

5、直到达到设定压力；当变频器工作30Hz管道压力仍处于髙限时，一方面PLC自动控制停掉工频运行电机；另一方9将适当提升变频器工作频率，以保证压力的稳定，然后进入正常调整状态。当只有一台电机运行且处于变频方式而水压仍处于超限时，则切换到小流量水泵进行变频运行（通常称为夜间模式）。在变频压频切换时，对设定的压力值自动作适当调整,以避免在变频压频之间频繁切换。另外，也可通过比例阀进行管道压力调整，让电机工作于髙效范围，同时减小管道压力波动。系统硬件包括以下几个部分：PLC处理器、基于DeviceNet的设备网、

6、FlexI/0模块、主回路、控制器回路、变频器及操作终端等。系统原理图如下图1所示。3PLC控制程序设计根据上述原理分析，可以选用三菱Q系列的可编程序控制器，该系列PLC具有体积小、性能好、模块组合方便等特点。根据需要，CPU模块可选Q00JCPU制系统模块，再增加QX10、QY10、Q64DA、Q64AD等模块就可完成相应的工作,PLC控制系统如图2O经电容的剧烈变化电流中的高频成分将被抑制掉，电源电压波动和瞬时变化也被抑制。多点接地法不但使放大器本身产生极小的噪声，而且使放大器对噪声有了良好的抑制能

7、力，大大降低系统噪声。此种接地方式可有效地防止因地线电感及电容引起的干扰，但由于接地点间存在电位差，会使其噪声较大，不适合于低频工作，适用于10MHz以上的方式。在多点接地方式的多级电路中，必须注意排列各中一元电路的接地顺序，其原则是应保证地线电流由小信号单元流向大信号单元，否则，就会引起干扰。3.1减小公共阻抗中的电感成分尽可能降低公共阻抗，这样公共地线上的电压也随之减小，从而控制公共阻抗变频器的噪声。公共阻抗除了电阻外,还包含有容抗和感抗。由于噪声往往具很高的频率成分，所以，对于公共阻抗就不应单纯地

8、只看到它的电阻成分。常用的电线、印刷板上的印刷线，在高频时其等效电路是由电阻和电感串联而成的，频率越高，感抗成分占整个阻抗的比例就越大。在电路中电感产生的噪声电压要远远大于电阻成分所产生的噪声电压。无论是导线还是印刷线，其形成的公共阻抗中，电感成分是产生噪声电压的主要因素，所以在布线和设计印刷线路板时，要尽量降低作为公共阻抗的泞线或印刷线所含的电感量。对于地线可选用尽可能粗的泞线，有条件时可釆用电感量很小的铜板条；印刷线路的地线也要尽量做到