基于PLC的變頻恒壓供水系統的設計【摘要】在我國，可編程控制器（PLC）已經廣泛地運用在所有的工業部門，是應用最廣的計算機控制裝置，是自動控制系統中的關鍵設備，隨著其性能價格比的不斷提高，應用范圍不斷擴大。本文是一個采用PLC與變頻器構成恒壓變頻供水系統的設計，設計內容流暢、所設計的電路單元較為合理。關鍵詞：PLC變頻器恒壓供水【前言】長期以來傳統的區域、樓宇供水系統都是由市政管網經過二次加壓和水塔或天面水池來滿足用戶對供水壓力的要求。在這種供水系統中加壓泵通常是用最不利用水點的水壓要求來確定相應的揚程設計，然后泵組根據流量變化情況來選配，并確定水泵的運行方式。由于小區用水有著季節和時段的明顯變化，日常供水運行控制就常采用水泵的運行方式調整加上出口閥開度調節供水的水量水壓，大量能量消耗在出口閥而浪費，而且存在著水池“二次污染”的問題。本文介紹一種變頻調速恒壓供水系統，該系統可根據管網瞬間壓力變化，自動調節某臺水泵的轉速和多臺水泵的投入及退出，使管網主干管出口端保持在恒定的設定壓力值，變頻調速技術在給水泵站的應用，成功地解決了能耗和污染的兩大難題。在實際運行中小區變頻恒壓供水技術比傳統的加壓供水系統還有水壓穩定、維護運行成本低等明顯優勢。1.可編程控制器(PLC)的概述可編程控制器（ProgrammableLogicController）簡稱為PLC，它的應用面廣、功能強大、使用方便，已成為當代工業自動化的主要控制設備之一，在工業生產的所有領域得到了廣泛的應用，在其他領域（例如民用和家庭自動化）的應用也得到了迅速的發展。國際電工委員會（IEC）在1985年的PLC標準草案第3稿中，對PLC作了以下定義：“可編程序控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程序及其有關設備，都應按易于使工業控制系統形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。”從上述定義可以看出，PLC是一種用程序來改變控制功能的工業控制計算機，除了能完成各種各樣的控制功能外，還有與其他計算機通信聯網的功能。2變頻器的工作原理我們知道，交流電動機的同步轉速表達式位：n60f(1s)/p(1)式中n異步電動機的轉速；f異步電動機的頻率；s電動機轉差率；p電動機極對數。由式(1)可知，轉速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機的轉速，當頻率f在050Hz的范圍內變化時，電動機轉速調節范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現速度調節的，是一種理想的高效率、高性能的調速手段。3.恒壓供水的定義及工作原理3.1所謂恒壓供水,是指供水系統的供水壓力始終保持在差值較小的上、下限之間。PLC控制的組合全自動供水系統,指的是當供水系統的用水量變化時,由裝在供水主管道的電接點壓力表檢測設定的供水壓力上限P上限和下限P下限的開關信號,輸入PLC后,PLC根據這兩個壓力開關的信號的狀態,自動控制數臺揚程相同、流量不等的水泵組合啟動運行。3.2恒壓供水原理通過管網中壓力傳感器將信號送入變頻控制裝置中，恒壓控制器（由PLC和軟件組成），恒壓控制器將信號送人變頻控制器，當管網中壓力增大時，恒壓控制器輸出的值增大，即變頻器輸入端值增大，使得速度電壓下降，同時控制電機速度下降，水泵軸功率減小，水泵的流量減少，當到達所需恒定壓力值時，此時系統處于動態平衡。當管網中壓力減小時，這時恒壓控制器中的輸出值減小，即變頻器輸入端值減小，從而使得變頻器速度電壓下降，直到動態平衡。3.3變頻恒壓供水的構成變頻恒壓供水系統主要由水池、變頻控制柜、壓力傳感器、離心泵、觸摸屏顯示器等組成。變頻控制柜由斷路器、變頻調速器、接觸器、中間繼電器、PLC等組成。4.變頻恒壓供水系統的設計4.1變頻恒壓供水系統主要特點如下：1)解決低水壓問題：采用恒壓變頻供水設備使得整個建筑屋內的供水保持壓力恒定。2)避免使用屋頂水箱造成的水質污染：取代傳統的屋頂水箱供水方式，消除了水污染的源頭。3)減小建筑成本，增大空間面積：取消傳統的屋頂水箱，使建筑受力減小，結構簡單，成本降低。4)節約電能，縮小占地面積：比一般供水設備節電30%以上，該設備占地面積小，安裝簡單，縮短施工工期。5)高品質智能開電腦控制：專用自主開發，具有多樣化功能，能夠提供尖端水準的精密控制，已經達到世界領先水平。4.2工作條件：輸送介質：冷熱清潔、非易燃易爆并不含固體顆粒或纖維的液體。液體溫度：常溫型-15oC至+70oC熱水型+70oC至+120oC周圍環境：無水滴、蒸汽，