关于PLC与变频器恒压供水控制系统的论文_plc恒压供水系统论文

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基于PLC控制的变频器恒压供水系统

论 文

目 录

一、绪论............................................2

二、变频器应用于恒压供水控制的目的..................2

三、供水系统组成....................................3 3.1、系统原理图..................................3 3.2、系统原理描述................................4

四、变频恒压供水电气原理............................4 4.1、主电路电气原理图............................5 4.2、控制电路电气原理图..........................6 4.3、手动工频控制方式............................6 4.4、自动变频控制方式............................7

五、总结............................................7

六、参考文献书目....................................9

一、绪论

基于PLC控制的变频调速恒压控制是一项综合现代电气技术和计算机控制的先进技术，广泛应用于水泵节能和恒压供水领域。利用PLC控制的变频调速技术用于水泵控制系统，它利用PLC、传感器、电气控制设备、变频器以及水泵组成闭环控制系统。使供水管网压力保持恒定。具有自动化程度高、调速性能好、节能效果显著、运行工艺安全可靠等优点。在大力提倡节约能源的今天，推广使用这种集现代先进电力电子技术和计算机技术于一体的高科技节能装置，对于提高劳动生产率、降低能耗具有重大的现实意义。可以说变频调速技术是一项利国利民、有广泛应用前景的高新技术。它取代了传统的水塔或水泵直接加压供水方式，提高了供水质量。节能效果明显。依靠现代化技术手段对生产过程进行控制和管理，提高设备运行效率和可靠性，节省宝贵的水、电资源，是技术发展的必然趋势。交流电机变频调速技术是一项业已广泛应用的节能技术。由于电子技术的飞速发展，PLC、变频器的性能有了极大提高，它可以实现控制设备软启软停以及内置的的PID优化算法。不仅可以降低设备故障率，还可以大幅减少电耗，省去了对可编程控制器存储容量的要求和对PID算法的编程。降低了设备成本，提高了生产效率，可节省安装调试时间确保系统安全、稳定、长周期运行。

二、变频器应用于恒压供水控制的目的为了提高大范围变负荷恒压供水的控制精度和可靠性。基于PLC控制的变频器恒压供水系统：通过供水管道上的远传压力表，输出0-10V模拟量信号送入变频器，来自动调节变频器的输出频率，从而改变水泵的转速，采用多台水泵分级控制，轮流变频启动的策略，保持供水管网的压力恒定。代替传统供水方式，达到供水稳定，节能降耗的目的。

三、供水系统组成 3.1系统原理图

3.2系统原理描述

该系统由三台水泵、一台变频器、一台小型PLC、一块远传压力 表（压力传感器）一块浮球液位检测器组成。压力传感器把用户管网压力转换为0-10V标准信号送进变频器模拟量输入端，变频器通过内部自带的采样程序及PID闭环程序与用户设定压力构成闭环，对水泵电机进行变频调速，当变频器上升至工频运转时，变频器运算后转换 为数字量输出信号送给PLC，由PLC进行协调控制调节各台水泵电 机之间的切换运转，达到恒压供水的目的。

该系统有各个泵的运行时间循环功能，通过PLC的数据区保 持可以断电记忆。在单个泵长时间运行时依次对各个泵进行定时变频运转调换，保证各个泵之间的磨损平衡。每次起动时先起动1#泵，变频器根据压力的升高逐渐抬高频率输出。当用水量超过一台泵的供水能力时，PLC通过程序实现泵的延时上行切换，切换至2#泵进行变频输出，1#泵进行工频输出。随着压力的提高依次切换至3#泵变频输出，2#和1#泵工频输出，依次循环。当压力降低时时，PLC通过程序实现泵的延时下行切换，原则为当前正在运行的泵运行时间最多的先撤出。直到满足设定压力为止。追求的最终目标为压力恒定。当供水负载变化时，变频器的输出电压与频率变化自动调节泵的 电机转速，实现恒压供水。在运行过程中，始终有液位检测传感器进行液位检测，若检测到液位不足，立即停止系统运转，防止水泵空转。

系统还可通过PLC的内部定时器进行自动定时供水，用户在PLC程序中提前设定每天最多段（段数也可设定）定时供水，比如早上6 ：00到9：00，中午11：00到2：00等。系统也可外加显示设备，动态显示各种参数，如设定压力，运行压力，水位高度，运行方式，各个泵的运行时间累计，运行状态，故障信息等等。

四、变频恒压供水电气原理4.1、主电路电气原理图4.2、控制电路电气原理图

4.3、手动工频控制方式

当转换开关打到手动位置时，此时为工频运行，按下1#水泵手动启动按钮，控制器通过编写的PLC程序让接触器1KM1闭合，其余的接触器断开，1#水泵电机将工频运行，按下停止按钮，水泵电机将停止运行。需要2#、3#水泵运行，依次按下2#、3#时，相对应的 6 水泵电机将工频运行。该控制方式一般用于当变频器出现问题时使用。

4.4、自动变频控制方式

当转换开关打到自动位置时，此时将投入自动变频控制方式，控制器通过编写的PLC程序使接触器KM和1KM闭合，其余的接触器断开。变频器根据远传压力表的反馈信号，自动调节输出频率，从而改变水泵的转速，达到恒压供水的目的，当压力增大时，将减小输出频率，使电机转速降低，减小供水量，当压力减小时，将增大输出频率，使电机转速增高，增大供水量。当远传压力表传来的模拟压力信号持续增高时，随着变频器输出频率的不断提高，当增加到工频状态下时，变频器多功能输出端子MO1将输出一个到达设定频率信号给中间继电器KA2的线圈，使接着PLC输入端子的KA2的常开触点闭合。PLC接收信号后，根据编好的程序，使变频器脱开第一个泵，对下一个泵进行变频控制。若压力持续增大则依次循环。反之则亦是由变频器测定频率降至0时，通过多功能输出端MO1将输出一个到达设定频率信号给中间继电器KA3的线圈，使接着PLC输入端子的KA3的常开触点闭合。PLC接收信号后，根据编好的程序，控制依次减少泵的工频使用数量，以满足系统压力需求。

注：水泵不论是手动控制还是自动控制，当水池无水时，液位下限开关将动作，PLC接收动作信号后，按程序执行将使电机停止运行，不至于空转。

五、总结

随着科学的发展，当今的变频器多是采用全新的空间矢量技术和 7 特有的软件死区补偿技术，结合诸多先进的生产制造工艺推出的高性能通用变频器。它具有优良的速度控制和转矩控制特性,完整的保护功能以及灵活的编程能力和较高的可靠性

一般都内置PID调节器，PID调节控制对象的传感器等检测控制量（反馈量）由模拟输入通道给定，目标值（温度、压力、流量等）由数字量设定最大值（0—9999）给定。由于变频器内部自带的PID调节器采用了优化算法，所以使目标量的调节十分平滑、稳定。同时，为了保证反馈信号值的准确、不失真，可对该信号设置滤波系数，使系统的调试非常简单、方便。由于PID运算在变频器内部，这就省去了对可编程控制器存储容量的要求和对PID算法的编程，PLC仅采用一个开关量输入/输出的即可，而且PID参数的在线调试非常容易，这不仅降低了生产成本，而且大大提高了生产效率。所以采用带有内置PID功能的变频器应用于恒压供水，降低了设备成本，提高了生产效率，可节省安装调试时间。

随着我国供水行业的发展，生产规模的不断扩大，人们生活水平的日益提高，高层楼宇的兴建越来越多，楼宇恒压供水工程具有很大的发展空间。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同行交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个论文写作过程中也提高了我的专业工作能力，树立了对自己工作能力的信心，使我充分体会到了在创造过程中的探索的艰难和成功的喜悦。相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。

六、参考文献书目

 《SA系列变频器操作手册》

上海复旦国家大学科技园  《MASTER-K120S系列PLC使用手册》 赵明 许缪 主编  《电气控制与PLC》 李振安 主编  《实用电气工程师手册》

许立莘

主编