基于plc与变频器水泵自动稳压供水控制系统开发

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1、·智能控制技术·孙延永刘美侠基于PLC与变频器的水泵自动稳压供水控⋯⋯85基于PLC与变频器的水泵自动稳压供水控制系统的开发孙延永，刘关侠(宿迁学院机电工程系，江苏宿迁223800)摘要：针对光华化工集团现有的水泵运行可靠性差、自动化程度不高、能源消耗高等现状，改进了一套由可编程序控制器、变频器、压力传感器、计算机等主要设备构成的自动变频调速稳压供水系统。通过改变水泵性能曲线来实现水泵的流量调节，实现了恒压供水，提高了水泵的运行效率，取得了很好的节能效果。关键词：PLC；变频调速；自动控制；节能中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1672—1616(2

2、012)23—0085—04随着计算机控制技术的迅速发展，以微处理器电机型号为Y225M～4WE1，额定电流为为核心的可编程序控制器(PLC)控制已逐步取代83．4A，额定电压为380V，额定转速为1480r／min，继电器控制，普遍应用于各行各业的自动化控制领防护等级为IP54。域。目前在化工行业中许多供水系统还是采用人水泵型号为IS150～125—400，额定流量为工控制，水泵的开停及选择切换均需人工完成，这200m／h，轴功率为36．3kW，配用功率为45kW，转不仅降低了生产自动化管理水平和经济效益，同时速为1450r／min，效率为75％，扬程为50m

3、。还容易由于人为因素带来各种安全隐患。运行实际电流为72A，阀门开度为32％，水流水泵是按工频运行设计的，但供水时除高峰外量为190m／h。大部分时间流量小，采用变频控制可以使水泵运行转速随流量的变化而变化，最终达到节能的目的。2节能改造的必要性实践证明，使用变频调速可以使水泵运行转速比工工频控制有如下弊端：起动时操作复杂，需要频转速降低20％，从而大大降低能耗，节能率达到在起动前调整管道阀门，阀门反复操作，寿命缩短；20％～40％[]起动时对电网冲击大，不仅电能浪费严重，而且容交流变频调速技术是节约电能、改善工艺流程易引起供电系统中其他电动机因跳闸而停止转动；

4、和实现生产经济运行的一种主要手段。同时，它还运行中水泵电动机始终满负荷运行，不能随负载变具有恒定水泵的输出流量和压力等自动控制能力。化而变化，电能浪费严重；设备长期高速运转，磨损因此，随着我国工业的迅猛发展和能源的日益短严重，寿命大大缩短；压力只能通过控制阀门的大缺，变频调速技术将受到越来越多的重视和青睐。小和电动机的起停来调控，机械冲击大，振动及噪1工况分析声大，系统功率因数较低。因此，采取PLC与变频以光华化工集团一期常温水泵为例进行分析，器来实现对供水系统的改进。2台45kW／380V电机，一用一备。在实际工作中，操作人员根据温度调节流量，而流量的调节则是

5、通3改进方案过手动调节阀门开度来实现。查看现场流量为3．1采用PLC控制193．9t／h，阀门开度为35％。利用PLC实现电气仪表联锁控制，按照系统收稿日期：2012—09—21基金项目：2011年度宿迁市科技计划资助项目(Z201114)；宿迁学院科研基金资助项目(2011KY44)；宿迁学院教学改革研究项目(201lYJG20)作者简介：孙延永(1980一)，男，江苏宿迁人，宿迁学院讲师，硕士，主要从事电气控制与PLC、测试技术等方面的研究与教学工作。862012年l2月中国制造业信息化第41卷第23期节能、经济性要求，采用变频器拖动来实现水泵的软系统具有自

6、诊断功能，监测系统是否满足运行起动和调速，经济合理，高效节能。基于PID闭环调条件。如果系统不满足，它会提示现场操作人员进节功能与PLC逻辑控制功能的系统具有节能、自动化行设备检修，使系统恢复正常。程度高、便于通信监控、工作稳定可靠的性能特点，系统得到了广泛的应用，具有较高的实用价值。l2J4改进系统的原理、结构及功能选用PLC、变频器、压力传感器、流量传感器等4．1系统原理作为控制单元，实现水管网压力的自动控制、水泵改进系统采用PLC与变频器控制水泵调速运的自动切换和变频起动等，能大幅提高设备的自动行，完成供水压力的闭环控制，在管网压力变化时化水平和可靠度。达

7、到稳定供水压力和节能的目的。系统的控制目3．2改进后系统的运行方式标是循环水站总管的出水压力，压力变送器检}贝0管由于原有系统属于不问断运行系统，所以为系网出水压力，并将信号传给PID控制器，PID控制统设计了手动、自动、远程共3种运行方式。器对压力参数进行优化计算后通过调节变频器的自动方式：当系统选择自动运行方式后，就不频率来控制水泵的转速，从而调节、稳定系统的供再需要操作人员的介入，PLC系统会自动根据现场水压力。PID调节功能为PLC内置的控制方式。情况进行控制。当系统出现故障时，系统会自动切图1所示为稳压供水系统框图。l3换到原有系统(原有系统与变频调速

8、系统带有“电气互锁”)，