基于plc变频恒压供水系统设计

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1、第34卷第2期华北水利水电学院学报V01．34No．22013年4月JournalofNorthChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPowerApr．2013DOI：10．3969／j。issn，1002—5634．2013．02．024基于PLC的变频恒压供水系统的设计朱雪凌，张娟，许智勇，平增(1．华北水利水电学院，河南郑州450045；2．河南省新郑市供电公司，河南新郑451100)摘要：为保证居民的可靠用水，并在一定程度上达到高效节能、经济实用的目的．采用PLC作为主控制器配

2、合以变频器，设计了基于PLC的变频恒压供水系统．该系统采用增量式PID算法，通过对变频恒压供水系统进行理论分析，确定了相应的设计方案和控制策略，并在s7—200PLC的硬件坏境下使用STEP7一MICRO／WINV3．2版编程软件进行了编程，通过变频调速完成电机转速的控制，从而实现恒压供水系统的设计；该系统不仅取代了水塔、高位水箱及传统的气压罐供水装置，且经济节能，保护功能齐全，工作稳定可靠，可在生产和生活中的很多领域得到应用．关键词：PLC；恒压供水；变频器中图分类号：TN773；TP2735文献标识码：A文章编号：1002—5634(20

3、13)02—0087—04随着我国城市化的快速发展，高层建筑不断增驱动，对水泵的调速通过对其电机转速的调节来实多，由于居民用水量的不稳定性，经常导致用水高峰现．而电机转速的调节主要通过变频调速装置同期水压较低，供水量低于需求量，特别是高层用户经时改变电压和频率来实现．常出现水压太低而无法正常用水的状况．传统的解变频调速系统通常是使用变频器拖动电机来实决办法是采用高位水箱、水塔和各种气压罐进行蓄现电动机的软启动和无级调速，从而使鼠笼式异步水加压，依赖挡板和阀门的阻力调节水流量．然而，电动机获得更高性能．在分析水泵的负载特性时，常这些办法或自动化

4、程度低，能量损耗大，压力变化采用下列的一组公式：大，或因为维护工作量大，水质容易受Ⅳ次污染⋯．随着人们生活质量的提高，以及对高效节能和设备j㈩使用寿命的要求的提高，这些方式都将逐渐被淘汰．式中：n为电机转速；M为输出转矩；P为输出功率．因此，开发全自动的变频调速恒压供水系统越来越由式(1)可知：水泵具有平方转矩负载特性，当受到人们的重视和青睐．笔者针对高层楼宇供水问用水量减少时，电机转速降低，电机转速的微量减题，提出了采用PLC作为中心控制单元，与变频器、小，将使输出功率大幅下降．水泵电机及控制电路相结合来构成闭环压力调节系1．2变频恒压供水

5、控制系统控制方案的设计统，根据系统状态快速调整供水量，使系统具有节根据居民的实际用水情况，设计合理可靠的供能、工作可靠、自动控制程度高、经济易配置等优点，水系统，使其在满足用户正常用水的同时，确保供水可在生产、生活中得到广泛应用．设施的安全运行．本设计从控制要求入手，分析系统的工作原理，选取相应设计方案，设计相应控制策略1变频恒压供水系统的理论分析与方和控制流程，最后对其进行PLC的控制设计．案设计PLC的控制系统的主要任务是保证居民小区生1．1变频恒压供水系统的理论分析活用水的可靠性．根据居民楼用水的现场实际情况，目前，水泵电机通常由三相交

6、流异步电动机来1d之中用水量会有若干个高峰期或低谷期，变频收稿日期：2012—10—10基金项目：河南省教育厅科学技术研究重点项目(12A470005，12A470006)．作者简介：朱雪凌(1966一)，女，河南周口人，教授，硕士，主要从事电力系统分析及继电保护方面的研究88华北水利水电学院学报2013年4月器则根据出水口的压力调节水泵的转速与投切．系2．2供水工况划分统的硬件部分主要包括变频器、压力传感器、PLC、由规模相近小区的历史数据可知，某小区最大电气控制柜、水泵机组和低压电器等．用水量已达到265rn／h，夏秋两季的用水量可能会超

7、过300m／h．根据近几年来的用水量情况及操2基于PLC的变频恒压供水系统的作经验，该小区的供水工况划分情况见表1．工作原理表1某小区供水工况划分结果将压力传感器提供的管网压力信号，传送给变频器，根据传感器的采样值与变频器的设定值进行比较，通过内置的PID功能进行数据处理，将处理结果作为变频器频率的给定输入，控制变频器的输出频率，从而控制水泵的转速，保持供水管道的压力恒定．在用水高峰期，居民用水量增加，管网压力随之下降，此时压力的变化通过PID运算后，最终应使变频器输出频率增加，使水泵电机转速增加或增加投人运行的水泵台数，以此来增加管网压力，

8、保证供水能力．当用水量较少时，管网压力将增加，压力的变化通过PID用水量很大的情况出现在夏秋两季，其他4种情况在4个季节都可能出现．运算后使变频器输出频率下降，电机