PLC控制變頻器恒壓供水系統(tǒng)設計方案解析

1、PLC控制變頻器恒壓供水系統(tǒng)設計解析該系統(tǒng)采用pic作為控制中心，完成PID閉環(huán)運算、多泵上下行切換、顯示、故障診斷等功能，由變頻器調速方式自動調節(jié)水泵電機轉速，達到恒壓供水的目的。、前言隨著控制技術的發(fā)展與完善，變頻器及PLC在各個行業(yè)的應用愈來愈 廣，PLC與變頻器的可靠性與靈活性得到了用戶的認可。同時傳統(tǒng)的 水塔供水方式暴露了很多缺點：水的二次污染，用水高低峰的不平衡, 管道閥門易損壞，維修保養(yǎng)費用過高等等。在此條件下各種恒壓供水 方式應運而生，其中由變頻器、PLC控制的方式尤為普遍，這種方式的特點：系統(tǒng)穩(wěn)定，功能強大，變頻器用于供水更加節(jié)能，所以廣 泛應用在多層住宅小區(qū)生活消防供水系統(tǒng)

2、中，現(xiàn)在好多場合也有應 用，比如中央空調系統(tǒng)、供水加壓站、集中供熱等，這種方式經受了 時間的考驗，已有很多的應用實例。本文介紹的系統(tǒng)在寶雞某電廠家 屬區(qū)已從98年運行至今，系統(tǒng)穩(wěn)定，性能可靠，得到了用戶的肯定 和好評、系統(tǒng)組成:1、原理框圖：參見圖一所示jimRIX(CPL&)Dl£OD世。匚用ug何2、系統(tǒng)概述：該系統(tǒng)由四臺大泵（22KW與一臺小泵（5.5KW）組成;PLC部分由西門子可編程控制器S7-200系列的CPU226文本顯示器TD200組成；變頻器采用三菱FR-A540系列，功率22KW用戶所需的生活用水壓力、消防用水壓力、運行方式等參數在TD200 文本顯示器上

3、設定，壓力傳感器把用戶管網壓力轉換為 0-10V標準信號送進PLC模擬量模塊EM235 PLC通過采樣程序及PID閉環(huán)程序與 用戶設定壓力構成閉環(huán)，運算后轉換為PLC模擬量輸出信號送給變頻 器，調節(jié)水泵電機轉速，達到恒壓供水的目的。該系統(tǒng)有各個泵的運行時間累計功能，通過PLC的數據區(qū)保持可以斷 電記憶。每次起動時先起動 1#小泵，當用水量超過一臺泵的供水能 力時，PLC通過程序實現(xiàn)泵的延時上行切換， 切換原則為當前未運行 的大泵累計運行時間最少的先投入；當壓力超過時，PLC通過程序實 現(xiàn)泵的延時下行切換，切換原則為當前正在運行的大泵運行時間最多 的先撤出。直到滿足設定壓力為止。追求的最終目標為

4、壓力恒定。當供水負載變化時，變頻器的輸出電壓與頻率變化自動調節(jié)泵的電機 轉速，實現(xiàn)恒壓供水。系統(tǒng)還可通過PLC的實時時鐘自動定時供水，用戶在TD200上設定每 天最多6段（段數也可設定）定時供水，比如早上6： 00到8： 30，中 午 11： 20 到 1： 30 等。系統(tǒng)可動態(tài)顯示各種參數，如設定壓力，運行壓力，水位高度，運行 方式，實時時間，日歷，各個泵的運行時間累計（精確到秒），運行狀 態(tài)，故障信息等等。為了不使系統(tǒng)中 TD200畫面顯得死板，在PLC程 序中控制TD200中的畫面定時切換，動態(tài)顯示；系統(tǒng)還有故障自診斷功能，各泵發(fā)生過載、缺相、短路、傳感器斷線、 傳感器短路、水位下限、水

5、壓超高、水壓超低、變頻器故障等，都會 有聲光報警，TD200上同時顯示故障類型，通知設備維修人員處理， 并可記憶故障發(fā)生時間及班次，以便追查原因及相關責任。3、工作原理：3.1自動手動方式(1)手動運行時，可按下按鈕起動停止水泵在工頻狀態(tài)下運行，完全 脫離開PLC及變頻器的控制，該功能主要用在檢修及自動系統(tǒng)出現(xiàn)故 障時的應急供水方式中。自動運行時，全部泵的運行依程序自動工作。上行過程：當在自動運行方式時，按下 TD200上的起動軟健，系統(tǒng)先 起動1#小泵，PLC程序控制模擬量模塊EM235給定變頻器一固定頻率 輸出，此時若用PID運算輸出直接控制變頻器則(設定壓力大，運行 壓力為零，所以運算輸

6、出最大)變頻器依設定的上升時間運行，升速 太快，系統(tǒng)沖擊很大。等泵運行一會兒，管網壓力積累后，再用PID運算輸出控制變頻器。具體時間和頻率與管網系統(tǒng)有關，在現(xiàn)場調試 時這兩個參數在TD200上設定調整。管網越大，時間越長。當1#小泵到達50HZ后，系統(tǒng)壓力仍偏低，貝卩延時一段時間后，系統(tǒng) 靠PLC程序把1#泵切換到工頻運行，同時由 PLC輸出一個開關量給 變頻器的MRS端子，變頻器瞬間禁止輸出，此時PLC把運行時間最少 的泵變頻接觸器接通后，撤掉禁止輸出，相應的泵變頻起動運行；延時切斷1#小泵，系統(tǒng)中相應的一臺大泵變頻運行，壓力自動調節(jié)， 若系統(tǒng)壓力平衡，則頻率穩(wěn)定在一個相對的范圍，若頻率到達

7、50HZ后壓力仍然偏低，則再投入一臺大泵，比較剩下的泵的累計運行時間， 時間少的先行投入，以此類推。注意，上行中，只要有一臺大泵運行， 則1#小泵要斷開，大泵與小泵同時運行時，小泵的效率很低。下行過程：當系統(tǒng)壓力偏高，變頻器運行在18HZ左右（18HZ以下泵的效率很低，經驗值）時，PLC程序判斷運行在工頻狀態(tài)的泵累計運 行時間（若只有一臺泵不作判斷），運行時間最多的泵延時先行撤出， 在撤出的瞬間，PLC控制變頻器運行頻率在50HZ要不系統(tǒng)沖擊過大， 容易有水垂現(xiàn)象，延時一會兒后，再把 PID運算輸出投入即可；以此 類推。注意：下行過程中，到最后一臺大泵運行時，頻率在18HZ左右，系統(tǒng)壓力仍然偏高時，則把 1#小泵切換到變頻運行。這種情況 在夜間可能發(fā)生，當供水管網很大時，也許沒有這個可能性。二、注意事項:1、該系統(tǒng)中有泵的工頻變頻上行切換，為了系統(tǒng)的快速響應，切換 時間最好越短越好，切換時時間差很小，所以各個泵的變頻接觸器與 工頻接觸器最好用可逆接觸器，電氣線路與PLC程序中也要有互鎖功 能。以免發(fā)生意外短路事故。對系統(tǒng)或變頻器造成危害。2、變頻器上行下行切換時間設定，如果設定值過大，則系統(tǒng)不能迅 速對管網的用水量做出反應；如果設定值過小，則可能引起系統(tǒng)頻繁