ft東省“金藍領”(維修電工)題 目：plc及變頻供水系節能應用姓 名：紀勇指導教師:二O一O年十月 日PLC及變頻器在供水系統中的節能應用概述：采用西門子PLC及變頻器為主控單元，配合接觸器、繼電器實現恒壓變量系統的智能控制。本設計在公司供水系統的改造中得到了成功的應用，不僅供水壓力穩定，滿足公司用水需要，而且具有很好的節能、節水效果，極具推廣價值。關鍵詞：恒壓變量供水、PLC、變頻器。高峰期供水不到第5PLC及變頻調速技術在恒壓供水系統控制中的應用。提出了供水系統的總水壓力穩定，滿足公司用水的需要，而且具有很好的節能、節水效果，極具推廣價值。PLC具有通用性好、可靠性高、安裝靈活、擴展方便、性價比高等一系列優點，因此PLC一、供水系統的總體方案設計：公司車間比較集中，生產用水量最大，高峰期有規律。為了保證穩定供水，在公司生產區建了150T415KW1（誤差水泵能自動變頻軟啟動

4臺水泵能自動軟啟動，并根據用水用泵自動投入，可轉換自動或人工手動開、停機。設備具有缺相、欠壓、過壓、短路、過載等多種電器保護功能，功能。2.4S7-200(CPU224)的PLC6SE643050Hz泵切換成工頻運行，而后繼續起動另一臺水泵作變頻運行，直至滿足用戶用水要求。當用戶用水量較少，變頻泵轉速降到一定程度時，控制器自動停止最先運行的定量泵，并根據管網壓力調整變頻泵轉速，使管網壓力始終保持恒定。這樣每臺水泵的起動均經變頻器控制，全部機組實現循環軟起動，即每臺泵的起動頻率都從設定的最低頻率開始逐漸上升，并遵循“先開的泵先停，先停的泵先開”的原則。當外來管網壓力達到設定壓力值時，則控制器完全停止各泵工作，由外界管網直接向用戶供水。二、硬件電路設計本系統的硬件電路如圖2415KWPLC等構成。該系統的核心是6SE6430。6SE6430是水泵專用變頻器，擴展功能強，本身具有比較完善的自診斷、保護和報警功能，當變頻器系統出現故障時，變頻器能自動停車保護，并顯示故障信息，可實現無沖擊啟動和軟停機的優良控制特性，并且是實現恒壓或恒流控制的最理想的選擇。S7-200PLC在大、中型PLCS7-200S7-200的基本單元和擴展模塊組成的。擴展單元沒有CPU，作為基本單元輸入／輸出點數的擴充，只能與基本單元連接使用，不能單獨使用。S7-200PROFIBUS-DPDC5VCPU2247DC5V660mA141024VDC241M（I0.0～I0.7）1M1LQ0.5～Q1.12M2LPLCCPU224（型號為6ES7214-1AD21-0XBO）中，PLC24VMOSFET2L（型號為220VCPU22424V、280mA電流供PLC輸入點使用，具有較大的適應性和靈活性，且安裝方便，滿足設計需要。3415KW4合上空氣開關后，當交流接觸器1KM/3KM/5KM/7KM2KM4KM、8KM41KR-4KR44Q0.0～Q0.7PLCQ0.0Q0.2Q0.4Q0.6Q0.1Q0.3Q0.5Q0.7SACSAC1SB2～4SB24SACPLC1KA電路的中間繼電器觸點，當水池缺水或水位不足時，配合缺水保護裝置斷開控制電路，切斷主電路，實現缺水保護作用。PLCPLC及變頻器控制模塊電路是本系統的核心，它包括時間控制電路、缺水保護電路、斷相相序保護電路，如圖5所示。KT是時控器的繼電器，該時間控制電路可實現6個時段的定時開關機控制和定時換泵功能。缺水保護電路61K1KA待排除故障，水位正常后，液位繼電器1K吸合，重新起動系統。斷相相序保護電路7KPKP1-2觸點吸合，接通PLC1-2點斷開，會切斷PLC控制電路，系統停止工作，缺相相序保護指示燈亮。三、系統軟件設計本系統穩定運行的關鍵是PLC程序的合理性、可行性和變頻器功能的預置問題。PLC輸入、輸出地址及功能表），1程序設計思路由于供水系統是一個慣性較大無法突變的系統，不需要過高的響應速度，因而在設計思想上以查詢方式為主，中斷方式為輔，采用模糊控制法對系統PID參數進行整定，這樣大大提高了系統的適應性，使用戶減少了調試的工作，同時系統的體積很小，抗干擾能力大大增強。本系統PLC控制程序由主程序和4個子程序組成，如圖8所示。雖然水泵對系統調速的精度要求不高，但要事供水系統運行性能穩定，工作可靠，就必須正確設置變頻器的各種性能。變頻器功能的設定通過變頻器操作面板的相關按鍵確認。頻率功能的預置最高頻率 水泵屬于平方載，當轉速超過其額定速時，轉矩將方規律增加，導致電動機嚴重過載。因此，變頻器的工作頻率是不允許超過額定頻率的，其最高頻率只能與額定頻率相等，即fmax=fn=50Hz.上限頻率 一般來說，上率以等于額定頻率為宜但有時也可以得略低一些，原因有二：一是變頻器內部有轉差補償功能，同在50Hz的情況下，水泵在變頻運行時的實速要高于工頻運行時速，從而增大了水泵和電動機的負載；二是變頻調速系統在50Hz下運行時，還不接在工頻下運行，可以減少變頻器本身的損因此，將上限頻率預置為49Hz或49.5Hz是適宜的。下限頻率在供水系統中，轉速過低，會出現水泵的全揚程小于實際揚程，形成水泵“空轉”的現象。所以，下限頻率應定為25～30Hz.起動頻率 水泵在起動時果從0Hz開始起動，泵基本沒有壓出，為減少調節時間，應預置起動頻率值為15～20Hz，即設置變頻器PID輸出值的下限為最大值的30%～40%。升速、降速時間由于水泵電動機不需要頻繁的起、停，對于起、停時間無嚴格要求。整定變頻器的升、降速時間主要考慮升、降速時間過短，變頻器可能因過流或過壓而跳閘；升、降速時間過長，則會使變頻器調速系統反應遲緩，造成管路中欠壓或超壓時間過長，滿住不了恒壓供水要求。因此，升、降速時間的確定，應根據現場的實際情況來決定。1根據流體力學的原理知道，水泵流量與轉速及軸功率的關系用下述關系式表示：Q1/Q2=n1/n2 H1/H2=[n1/n2]2 P1/P2=[n1/n2]3QH為揚程（）Pn為轉速。7070%時，其軸功率則下降到額定功率的34.3%；當流量降低到50%，軸功率將下降到額定功率的12.5%。當然還要考慮由于轉速降低引起附加控制裝置的效率下降等因素，即使這樣，其節能潛力也很大。如圖9所示兩條曲線間的陰影部分表示采用變頻器調速的節能效果，從圖中可以看出，越是速度范圍大，其節能效果越明顯。2.節能節水實測情況分析2010913～2656hSAC置，采用閥門調節的方式加壓，第二周SAC在自動位置，采用變頻調速的方式加壓，得出表2的數據。從表2可以計算：（1）節電效果每噸水節電率為（0.352-0.241）/0.352=31.5%，公司年供水量80萬T2/35.9KWh0.8元/KWh4.72（2）節水效果 每周節水為每年按542.9T,3.00萬元。13.42五、結論2009106SE6430性和靈活性較強，功