变频恒压供水控制系统设计

摘 要 本文分析了采用变频调速方式实现恒压供水的工作机理，通过对PID模块的参数预置，利用远传压力表的水压反馈量，构成闭环调节系统，利用变频器与水泵的配合作用实现恒压供水且有效节能。论文论述了多种供水方案的合理性，同时也指出各种方案存在的问题，通过对比给出了适合该系统的方案――PLC控制变频恒压供水。

关键词 恒压供水 变频调速 PLC

中图分类号：TP273 文献标识码：A

1设计内容

变频调速是一种新兴的技术，将变频调速技术用于供水控制系统中，具有高效节能、水压恒定等优点。通过控制系统的设计，初步掌握交流变频调速控制系统设计的方法。

2设计资料及要求

一楼宇供水系统，正常供水量为30m3/小时，最大供水量40m3/小时，扬程24米。采用变频调速技术组成一闭环调节系统，控制水泵的运行，保证用户水压恒定。当用水量增大或减小时，水泵电动机速度发生变化，改变流量，以保证水压恒定。设计要求：设二台水泵。一台工作，一台备用。正常工作时，始终由一台水泵供水。当工作泵出现故障时，备用泵自投。二台泵可以互换。给定压力可调。压力控制点设在水泵出口处。具有自动、手动工作方式，各种保护、报警置。

3系统的工作原理

变频恒压供水系统主要是由PLC、变频器、PID调节器、压力传感器、动力控制线路、2台水泵以及各种电气控制元件等组成。用户通过控制柜面板上的指示灯、按钮、转换开关来了解系统运行状况和控制系统的运行。

通过安装在出水管网上的压力传感器，把出口压力信号变成4-20mA的标准信号送入PID调节器，经运算与给定压力参数进行比较，得出一调节参数，送给变频器，由变频器控制水泵的转速，调节系统供水量，使供水系统管网中的压力保持在给定压力上。当供水负载变化时，输入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。通过PLC实现变频器的启停、故障报警和备用泵自投。在手动状态下，不再使用变频器，直接手动启停水泵。

控制电路的总开关为SB0，按下SB0按钮，这时常闭触点0000断开，整个控制电路复位，所有控制方式都需要重新选择。

工作方式选择：分别闭合总电源开关QF1，控制电路电源开关QF2，变频器电源开关QF3，手动控制方式与自动控制方式处于互锁状态。若要选择手动操作方式按下点动按钮SB1，这时常开触点0001闭合并自锁，同时无法选择自动控制方式；若选择自动控制方式则不按下点动按钮，这时变频器会启动，会看到L1灯亮表明变频器开始工作。

手动启停水泵：分别闭合总电源开关QF1，控制电路电源开关QF2，变频器电源开关QF3 ，按下SB1开关，此时触电0001被接通，并自锁，同时切除自动状态的功能，选择手动工作方式。按下SB2启动1号泵工作，触点0002被接通，辅助继电器1002导通并自锁，启动1号泵工频工作。按下SB3手动停止1号泵，常闭触点0003断开，切断辅助继电器1002，1号泵停止工作。2号泵同理。

主用泵选择：如选择1号泵为主用泵，则将其选择开关SB6按下，此时触点0006被接通，内部辅助触电1004导通，选择1号泵为主用泵，2号泵为备用泵。如选择2号泵为主用泵，则将其选择开关SB7按下，此时触点0007被接通，内部辅助触电1005导通并自锁，选择2号泵为主用泵。

自动状态：按下启动按钮SB8，触点0008接通，PLC内部触电1000被接通并自锁，此时如果选择1号泵为主用泵则0502触电被接通，1号泵正常工作，2号泵为备用泵；按下自动停止按钮SB10，则PLC内部常闭触点0010被断开，内部触电1000被断开，此时可断开0502和0504输出继电器，可使整个系统停止运行。

水泵热继电器故障：输入端子FR1动作，接通触点0011，经过5s延时，使输出继电器0506接通，点亮L6，同时切断1号泵，2号泵自投。2号泵同理。

液位压力过低：输入端子30A动作，接通触点0013，经过5s延时，使输出继电器0508接通，点亮L8，蜂鸣器发出声音，同时变频器停止工作。

4操作使用说明书

手动启动：分别闭合总电源开关QF1，1号泵电源开关QF4，控制电路电源开关QF2，按下SB1选择手动工作方式。按下SB2启动1号泵工作，按下SB4启动2号泵工作。

手动停车：按下SB3停止1号泵工作，按下SB5停止2号泵工作。

自动方式：分别闭合总电源开关QF1，控制电路电源开关QF2，变频器电源开关QF3 ，不按下SB1时默认为自动工作方式，如选择1号泵为主用泵，则按下SB6。如选择2号泵为主用泵，则按下SB7。

自动启动：按下启动按钮SB8，则系统可自动工作。

自动停止：按下自动停止按钮SB10，则可使整个系统停止运行，变频器自动关闭。如长时间不用最好切断电源QF1、QF2、QF3。

故障排除：根据指示灯可判断其故障具置。当L1点亮时，说明一号泵热继电器出现故障 。当L2点亮时，说明二号泵热继电器出现故障 。当蜂鸣器发出声音时，说明变频器出现故障，液位压力过低。