恒压供水系统论文参考（五篇）(5)

PLC变频器在恒压供水系统中应用分析

　　【摘 要】众所周知，由于水泵是二次方率负载，其实现变频调速节能的最终效果非常可观。该作笔者主要对 PLC 控制变频器在恒压供水系统当中的具体应用进行了全面、深入的阐述。

　　【关键词】PLC 变频器 恒压供水系统 应用分析

　　1、PLC 控制变频器的工作原理分析

　　不论是对何种供水系统的控制，其本质均为能够符合所有用户对于流量的实际需求。因此，流量是供水系统的基本管理对象。然而，流量的测量相当复杂，考虑到当处于动态情况下的时候，管道当中水压值( P) 的大小和供水能力( 我们用 QG 表示) 以及用水流量( 用流量 QU 表示) 三者间的平衡状况息息相关。举例说明，当 QG ＞ QU时，p↑; 当 QG ＜QU 时，p↓; 当 QG =QU 时，那么 p 为一个常数。

　　2、“一控三”的实施策略分析

　　这一策略所研究的正是基于 PLC、变频器( 一控三) 核心部分的恒压供水系统。PLC 作为整个供水系统的控制部分，把接收到的压力传感器反馈信号和之前设定的数值进行相关对比、处理操作，紧接着向外发出逻辑控制命令，通过控制变频器输出频率的高低，使得水泵的转速快慢发生转变，这样做的目的是实现管网的供水始终处于恒定的状态。变频恒压供水系统的架构图如图 1。

图 1 变频恒压供水系统框图

　　首先应当确定的是一个恒定压力值 P，所选取的这一压力值表示的是在普通情况下保障相对泵站垂直距离最大的用户可以正常用水的管网压力值。我们假定三台工作水泵分别为 1#泵、2#泵、3#泵，当正常供水的情况下仅仅需要其中两台水泵，它的具体工作流程如下:

　　第一，先由变频器带动 1#水泵的变频运行，若是管网的水压数值比选定压力值 P 更大，那么 PLC 输出指令控制变频器降低其输出的频率，同时不断降低水泵的转速，目的是保障管网水压值和预设定值 P 相等; 其次，当管网水压数值低于 P 值的时候，那么变频器就会提高其输出频率，同时拉动水泵转速的增长，目的也是保障 P 值和管网水压的一致。如果这个时候，1#水泵的输出频率为50HZ，而管网水压值依旧低于 P，那么系统将会自动延长 1 分钟，接着把 1#泵转变成为工频运作，启动 2#泵的变频运行，随着持续增长并最终达到需求的管网水压，这时的恒压供水系统处在“一工一变”的运行状态。在实际用水量降低的时候，管网水压的数值将会不断上升( 并且比 P 值更大) ，变频器的输出频率不断下降，同时 2#泵的转动速率也不断下降，这样一来可以更好地确保管网水压值的固定不变。如果输出频率减少到下限值，同时管网水压值依旧超过 P 值的时候，此时，供水系统会在延长 1 分钟之后自动关停 2#泵，紧接着把 1#泵从之前的工频运行重新变成变频运行，同时像之前一样继续维持水压处于某一恒定值 P。

　　3、电路图

　　PLC 变频器在恒压供水系统当中的主电路图如图 2。

图 2 变频恒压供水系统主电路图

　　其中，电源开关能够完成人工手动操作以及 PLC 变频器智能操控的自由切换。不论什么时候，由于水泵均只可处在变频控制或者工频运行其中一种运行状态下，因此 KM2/KM3、KM4/KM5、KM6 / KM7 接触器均需要进行连锁控制。这种连锁操作不仅可以在硬件电路当中完成，还可以借助 PLC 软件编程实现。在电机变频运行的过程中，不存在超负载运行的情况; 若 PLC 处在工频运行的状态时，要想更好地避免电机超负载运行，就必须把热继电器串联到电路当中。

　　4、PLC 变频器类型的选取

　　4． 1、PLC 的选取

　　选取西门子 S7 －200 型号。西门子 S7 －200 可编程序控制器是模块化的中小型 PLC 系统，可以迎合中等性能要求的使用; 大范围、丰富多样的功能模块能够很好地符合并适应各种自动控制任务，各类相互独立的模块进行组合之后，能够用于扩展; 简便易操作的分散式结构以及多元化的网络模块，能够令其应用更加灵活多变; 便于用户使用以及简单的无风扇设计; 每次控制任务变多的时候，能够更加自由的扩展; 除此之外，大规模、大范围的集成功能令西门子 S7 －200 型的功能更为强大。种类丰富、性能全面的CPU 及多功能、款式众多的 I / O 扩展模块，令用户能够完全依照实际需求选取更加适宜的模块。在任务规模扩大的情况下，能够随时随地采用附加模块对 PLC 变频器进行自由扩展。PLC 变频系统的总体配置图如图 3。

图 3 PLC 系统组成

　　4． 2、控制变频器的选取

　　我们应当在充分考虑具体工艺需求以及调试简易程度的前提下，选取 ABBACS800 系列的控制变频器。ACS800 系列的控制变频器为 ABB 公司借助直接转矩控制的变频器，糅合了很多世界领先的生产制造技术推出的高性能变频器。这一控制变频器拥有非常宽广的功率范围、灵活多变的速度控制及转矩控制、全面综合的保护功效、灵活多样的编程功能。此外，它还具备很高的稳定性、可靠性以及较小的体积等诸多优点。ABB 控制变频器独有的直接转矩控制( 即 DTC) 功能是现阶段最好的电机操控形式，其能够对任何交流电机的中心变量完成直接的处理和操作，不需要借助速度反馈便能够有效完成电机速度及转速的准确控制。ACS800 系列内部设置了五个标准宏程序以及两个用户宏程序，仅仅依靠对所需应用宏的选择和启用，就可以进行修改并将最终结果储存于用户宏程序当中。众多预设应用宏的设置不但可以在很大程度上节省调试所需花费的时间，更有助于降低发生程序错误的可能性。

　　5、结语

　　综上所述，借助 PLC 控制变频器来实现恒压供水系统的调速处理，具有操作简便、工作可靠、系统压力值稳定、控制效果优良的优点。该系统选取闭环控制，有助于降低参数超调的波动范围，有效控制偏差。所以说，选取 PLC 以及变频器作为核心组件构成的变频恒压供水系统，拥有极强的实用性，同时也给供水领域的技术改革开创了一条崭新的道路。

　　参考文献:
　　［1］刘振国． 变频器在恒压供水控制系统中的应用［J］． 科技创新与应用，2013( 29) ．