基于PLC和变频器的住宅小区恒压供水系统设计

论文题目：基于PLC和变频器的住宅小区

恒压供水系统设计

摘要

随着我国经济的飞速发展，人们日常生活水平的不断提高，城市中的小区建设发展十分迅速，也对小区的基础设施建设提出了更高的要求。其中小区供水系统的建设就是一个重要方面，因为供水的稳定性、可靠性、经济性直接影响到小区住户的正常生活。

本论文针对某住宅小区的供水要求，设计了一套由PLC、变频器、远传压力表、多台水泵机组等主要设备构成的全自动变频恒压供水系统，具有全自动变频恒压运行、自动工频运行和现场手动控制等功能。

论文分析了变频恒压供水系统相对于传统恒压供水系统的优势。该系统利用变频器内置PID功能与远传压力表反馈的实际压力信号形成系统的闭环控制，再结合电机水泵和PLC等执行机构组成整个变频恒压供水系统，进而实现系统的高效节能的目的，同时给出了实现有效状态循环转换控制的电气设计方案和PLC控制程序设计方案。

该供水系统有效地解决了传统供水方式中存在的问题，并具有一定的辅助功能，增强了系统的可靠性。

关键词：恒压供水；PLC；变频调速；住宅小区

ABSTRCT

Along with the rapid development of China's economy, the People's daily life level inceasing enhancement, the city in the village is developing very rapidly, and also the construction of community infrastructure construction put forward higher request. One area the water supply system construction is an important aspect, because the stability，the reliability and the economy of the water supply directly affect the village resident's normal life.

This paper aims to a residential area water supply requirement, design a set of by PLC, frequency converter, far easton pressure gauge, many sets of pump unit and other major equipment structure of automatic frequency constant pressure water supply system, with automatic frequency constant pressure operation, automatic started running and field manual frequency control etc.

This paper analyzes the advantage of frequency control the constant pressure water supplycompared to traditional way has. Based on PID module parameters of inverter built-in preset, using remote transmission gauge pressure feedback quantity, constitute closed loop system, according to the change of water, take PID automatic adjustment way, in flow to the extent permitted use of variable frequency pump and industrial frequency pump combination, realize adjust constant pressure water supply and effective energy saving, an d gives realize effective control of the state circulation convert electrical design scheme and PLC control program design.

The water supply system to effectively solve the problem in the traditional way of water and has certain the auxiliary function in order to make the system more reliability.

Key words: Constant Pressure water一supply; PLC; Variable velocity variable frequency；Abiding place

目录

摘要.................................................................................................................. I ABSTRCT ..................................................................................................... II

1.绪论 (1)

1.1课题的研究背景及意义 (1)

1.2 恒压供水的现状和发展 (1)

1.3 课题研究的内容 (2)

2 控制系统总体方案设计 (3)

2.1 系统的一般设计原则 (3)

2.2 系统研究对象及功能 (3)

2.3 基于PLC和变频器恒压供水系统的工作原理 (4)

2.4 系统的总体设计框图 (7)

3.系统硬件电路设计 (8)

3.1 PLC (8)

3.2 变频器 (11)

3.3 电机水泵 (17)

3.4 传感器 (21)

3.5 其它配套设备 (23)

3.6 总的电路图 (23)

4.系统的软件设计 (29)

4.1 PLC的工作流程图 (29)

4.2 PLC的程序设计 (30)

5．结论 (34)

附录1 (35)

附录2 (36)

致谢 (41)

参考文献 (42)

1.绪论

1.1课题的研究背景及意义

随着社会科学与技术的迅速发展，人民的生活水平不断的提高，社会对供水的质量和安全可靠性有了更高的要求。在我国提倡的建设节约环保型社会的前提下，将先进的自动化、控制、通讯及网络技术应用到供水的领域，是顺应时代的首选，而具备这样技术的现代恒压供水系统也就成了现代发展的重点。

在日常生活中，用户的用水量是时刻变化的，特别是在住宅小区中经常发生供水不足或过剩的现象。由上可以知道供水压力的大小决定着用户用水量和供水量，即水量的供大于求，则供水压力大；供小于求，则供水压力小。一般所说的恒压供水就是用户的用水和供水保持平衡，这样在很大程度上提高了供水质量。在大力提倡节约能源的今天，研究高性能、经济型的恒压供水监控系统，对于某些用水单位提高劳动生产率、降低能耗、信息共享，采用恒压供水系统，具有较大的经济和社会意义。

1.2 恒压供水的现状和发展

住宅小区传统的供水方式有:恒速泵加压供水、高位水箱水塔供水、单片机变频调速供水系统等方式，其优、缺点如下[1]:

（1）恒速泵加压供水方式对供水管网的压力无法做出及时的反应，增减水泵的工作都依赖手工操作，自动化程度很低，而且为了保证供水，水泵机组常常处于满负荷运行，其结果就是不但运行效率低、消耗电量大，而且在用用户水量较少时，供水管网会长期处于高压运行状态，损坏现象严重，电机的硬起动会产生水锤效应，有很大的破坏性，现在已经很少应用了。

（2）高位水箱水塔供水控制方法简单、短时间的维修或在停电情况下可以不停水，但它的基础建设投资大，占地面积大，维护不方便，电机水泵的启动为硬起动，频繁的起动极易损坏电机轴，目前其主要应用于高层建筑。

（3）单片机变频调速供水系统也能做到变频调速，自动化程度要优于上面几种，但是该系统的开发周期比较长，对设计员的要求比较高，而且可靠性比较低，维修

不方便，不适用于恶劣的工业环境。

由以上几种方法可以看出，传统的恒压供水方式存在不同程度的浪费能源的现象；运行效率低下；系统的可靠性差；自动化程度不高等现象，这些缺点对人们的生活造成很大的影响。现代的供水方式的发展方向为高效率、可观节能、自动控制、运行可靠等。以现代科技支持的变频调速技术的控制方式具有以上的技术要求，其应用广泛在需要消耗很高能源的设备上，特别是在工业用水，居民生活用水等，变频调速技术的节能性能突出，根据实际应用总结表现出的优越性有：一、高效节能；

二、在电机的启动、停止时能降低电流对电网，以及供水压力对供水管网的冲击；

三、降低电机、水泵的机械磨损。

基于PLC和变频器的恒压供水系统是集变频、电气、现代控制和其他现代科技于一身的较为先进的系统设计。使用该系统系统供水的稳定性和可靠性可以显著的提高,在我国大力提倡资源节约的今天，具有优良节能效率的特点的恒压供水系统会有更大的发展空间。为了提高企业效率和人民生活水平、降低能耗的分析,利用现代技术而设计的变频恒压供水系统具有重要的现实意义。

1.3 课题研究的内容

本文主要通过对现有供水系统分析，依据用户对供水系统的要求，确定以变频器和PLC作为主要控制设备来设计变频调速恒压供水系统以保证整个系统运行可靠，安全节能，获得最佳的运行情况。具体来说，这篇论文包括以下内容：（1）在对课题进行分析和研究的基础上，提出了系统的设计思路和方案，确定论文主要的研究内容和研究方法；

（2）分析变频恒压供水系统工作的原理；确定变频恒压供水系统的控制方案，给出了变频恒压供水的控制流程。

（3）从用户的需求入手确定合适的设备选型；详细分析自动变频恒压运行方式水泵运行的各种工况及其转换过程，讨论PLC的程序设计方法及程序执行特点，并在此基础上提出供水系统控制程序的功能模块和设计方案。

（4）在总体的设计方案定下来之后，对各个硬件连接和软件设计做出理论预测，并对整个系统运行的稳定做出相应调整。

2 控制系统总体方案设计

2.1 系统的一般设计原则

结合地面上诸如水厂、泵站的变频恒压供水系统的设计以及工程建设，总结出的基于变频调速的恒压供水系统的一般设计原则[2]：

采用国内比较先进的恒压控制方式，将通过用户的用水管网中的压力变化经过压力传感器的数据采集送给变频器，再通过变频器与变频中的设定值比较，根据变频器的内置PID 功能进行数据处理。当供水压力低于设定时，控制交流接触器，切换水泵由变频转向工频。当供水压力高于设定值时，继续控制系统的交流接触器，增减运行的电机水泵的台数和工变频的切换，准确进行恒压供水控制运行。

2.2 系统研究对象及功能

2.2.1、研究对象

电机水泵的参数值设定可以通过以下模拟住宅小区的设置的来确定电机水泵参数以及整个小区的性能。

售楼处

小区的基础设施中的有整体设计的特点，用户集中，对其供水供电都是网络化管理。而且对不同楼层的控制不同，即时调控的功能可以实现。选用的DL 系列水泵立于高层建筑之上，根据先前的设计思路可以实现整个水网的自动循环，同时减少了传统水塔出现的二次污染的情况。所以整个小区的供水系统就可以在有效的自动控制和高效节能的情况下运行。

（2）用户的供水量的确定[3]

用户用水量的确定主要从最高层得用户来考虑，即小区中的最高层28层用户的用水情况来设计的。以水龙头的流量3

30.25m 10s

-?来算，则单位时间内住户需要的的供水流量：

s m s m Q 3

333.01025.0206=???=-（2-1）

（3）供水扬程计算

在扬程计算中，一般把最远最高建筑作为依据，理论上若0.1MPa 的压力可获得10m 扬程。公寓高度为100m ，则供水压力需要1.0MPa 。

（4）水泵驱动电机功率计算

3()

10P k Q H H P γηη-+?=?（2-2）

式中：P —电动机功率（kw ）;k —裕量系数，常取 1.05~1.7，这里取 1.6；γ--流体密度（kg/3m ）;Q —泵的流量（3m /s ）,取31035-?（3m /s ）(高于实际10%)；H-扬程(m),取98m ；H ?--主管损失扬程，取3m ；η--泵的效率，一般取0.6~0.84，这里取0.7；p η--传动装置效率，与电动机直接连接p η=1.0；

3()

10P k Q H H P γηη-+?=?=kw 1.8100.17.0)398(350.16.13=??+???-（2-3）

要设计需要的高层小区的变频恒压供水系统，高近百米的建筑，需要选取30kw,转速1480r/min 的电机水泵。

2.2.2、系统功能及性能

（1）整套的控制系统拥有手动、自动两种工作方式, 前者主要用来调试检修设备及其应对特别情况；一般情况下, 设备被置于自动位,以实现设备的自动运行。

（2）当工作方式为自动时, 可以根据压力的设定内部进行自动控制,可以保证正常的供水。

（3）当工作方式为手动时,水泵转速由人工在电气柜上通过电位器调节。

（4）水泵有三台，两台常用，一台备用, 由PLC 和变频器来控制各个水泵的运转和启停。

（5）系统具有运行、报警故障等信号。

（6）住宅小区的在最高层的供水在1.0Mpa 压力下的电机水泵在建筑顶层从建筑地下往上吸水，形成无二次污染的变频调速恒压供水系统。

2.3 基于PLC 和变频器恒压供水系统的工作原理

基于PLC 和变频器的恒压供水系统主要由PLC 、变频器、压力传感器、管网和

电机水泵组成。一般是通过控制台上的按钮和指示灯，以及手动/自动的转换开关来运行和控制整个供水系统的。首先是将压力传感器安装在用户端的出水管网上，把测得的出水口的压力信号转变成4-20mA标准电信号，并将这个信号与初始设定于变频器上已经设置好的的压力参数进行比较，再将计算的差值送入变频器的内置的PID调节器，内置的PID调节器将差值的运算结果转换成4-20mA电流信号再送至变频器。系统最终的执行系统是由变频器控制单个水泵电机，控制其转速来调节总的供水量。根据用水量的不同，水泵电机的转速在变频器调节下是不同的，当然变频器的工作频率也就不同。同时在变频器中设定上限和下限频率检测，当用水量大的时候，变频器迅速上升到上限频率。此时，变频器会根据其内部功能宏的设定给PLC 输出一个开关信号；当用水量低时，变频器内部控制会达到下限频率，变频器也输出一个开关信号给PLC。根据设定的内部值可以得到，上限和下限频率的两个信号不会同时产生。不论产生哪一种信号，该信号会立刻返回给PLC，到达后通过PLC 设定的内部程序驱动I/O端口的输出来控制交流接触器的吸合与断开，以此来协调投入工作的水泵电机台数，同时完成水泵电机的启停、变频与工频的切换等功能。通过调整投入工作的水泵电机台数和控制电机组中一台电机的变频转速，与几台其他电机的工频运行使系统管网的工作压力始终稳定，进而达到恒压供水的目的[4]。

下图为变频恒压供水系统框图：

图 2-1 变频恒压供水系统框图

由图2-1可以看出，电机水泵是输出环节，由变频器控制电机的转速，实现恒压供水控制。变频器在接受PID控制器的信号之后控制水泵电机的运行速度，同时在压力传感器检测出管网出水压力后，把压力转换的电信号与给定的压力值进行比较，将比较完之后的差值传给PID控制器，通过PID控制器调节变频器的频率来控制水泵

的转速，实现了整个供水系统的闭环控制。

综上所述，可依据用水量的变化而自动进行调节系统的运行参数的变频恒压供水系统，可以保持恒定供水压力来满足用水要求，被看作是现代比较合理、先进的节能高效的供水系统。

变频恒压供水系统主要的设计任务是利用PLC和变频器控制一台或循环控制多台水泵电机，实现管网水压的恒定和水泵电机的软起动以及水泵变频与工频的切换，同时还要能传输运行的数据。

根据系统的设计任务要求，结合系统的使用场所，有以下几种方案可供选择[2]：（1）有供水基板的变频器+水泵机组+压力传感器

这是一种结构简单的控制系统，PID调节器和PLC可编程控制器等硬件被集中合成在变频器供水基板上，通过设置指令代码实现PLC和PID等电控系统的功能。它虽然微化了电路结构，降低了设备成本，但压力设定和压力反馈值的显示比较麻烦，无法自动实现不同时段的不同恒压要求。在调试时，PID调节参数寻优困难，调节范围小，系统的稳态、动态性能不易保证。其输出接口的扩展功能缺乏灵活性，数据通信困难，并且限制了带负载的容量，因此，仅适用于要求不高的小容量场合。

（2）通用变频器+单片机+压力传感器

这种方式控制精度高、控制算法灵活、参数调整方便，具有较高的性能价格比，但开发周期长，程序一旦固化，修改较为麻烦，因此现场调试的灵活性差，同时变频器在运行时，将产生干扰，变频器的功率越大，产生的干扰越大，所以必须采取相应的抗干扰措施来保证系统的可靠性。该系统适用于某一特定领域的小容量变频恒压供水中。

（3）通用变频器+PLC+压力传感器

这种控制方式灵活方便，具有良好的通信接口，可以方便地与其他系统进行数据交换；通用性强，由于PLC 产品的系列化和模块化，用户可灵活组成各种规模和要求不同的控制系统。在硬件设计上，只需确定PLC 的硬件配置和I/O 的外部接线，控制要求发生改变时，可以方便地通过PC 机来改变存贮器中的控制程序，所以现场调试方便。同时由于PLC 的抗干扰能力强、可靠性高，因此系统的可靠性大大提高。因此，该系统能适用于各类不同要求的恒压供水场合，并且与供水机组的容量大小

无关。

通过对以上这几种方案的比较和分析，可以看出“变频器主电路十PLC+压力传感器”的控制方式更适合于本系统。这种控制方案既有扩展功能灵活方便、便于数据传输的优点，又能达到系统稳定性及控制精度的要求。

2.4 系统的总体设计框图

住宅小区的高层供水系统主要包括一台PLC控制柜、一台变频器、一个压力感应器、三个水泵。三台电机拖动水泵，两台自动，自动的两台一台常用一台备用。一台手动备用，它在自动方式不能正常工作的情况下启用。自动方式可以实现无人值班，无须人为干预。控制系统结构图如下图所示：

图 2-2 控制系统结构框图

由上述控制图结合变频恒压的控制原理可以看出，经由管道出口的压力传感器测出的压力值经过与变频器相连的线路，与变频器的设定值进行比较之后得到的差值，在变频器内置的PID功能的计算下，对电机水泵的一系列调速以及工频变频之间的切换，最终达到变频恒压供水的目的。这就是整个系统的设计理念。

3.系统硬件电路设计

3.1 PLC

3.1.1 PLC功能[5]

PLC系统一般由以下基本功能构成：（1）多种控制功能；（2）数据采集、存储与处理功能；（3）通信联网功能；（4）输入/输出接口调理功能；（5）人机界面功能；（6）编程、调试功能。

1）控制功能

逻辑控制：PLC具有与、或、非、异或和触发器等逻辑运算功能，能代替继电器进行开关量控制。

定时控制：它为用户提供若干电子定时器，用户可自行设定接通延时、关断延时和定时脉冲等方式。

计数控制：用脉冲控制可实现加、减计数模式，可连接码盘进行位置检测。

顺序控制：在前道工序完成后，就转入下一道工序，使一台PLC可作为多部步进控制器使用。

2）数据采集、存储与处理功能

数学运算功能包括：a)基本算术：加、减、乘、除；b)扩展算术：平方根、三角函数和浮点运算；c)比较：大于、小于和等于；d)数据处理:选择、组织、规格化、移动和先入先出；e)模拟数据处理：PID、积分和滤波。

3)通信、联网功能

现代PLC多数都采用通信、网络技术，有RS232或RS485接口，可进行远程I/O控制，多台PLC可彼此间联网、通信，外部器件与一台或多台可编程控制器的信号处理单元之间，可以实现程序和数据交换，如程序转移、数据文档转移、监视和诊断。在系统构成时，可由一台计算机与多台PLC构成“集中管理、分散控制”的分布式控制网络，以完成较大规模复杂控制。

4）输入/输出接口调理功能

具有A/D，D/A转换功能，通过I/O模块完成对模拟量的控制和调节精度可根据用户

要求选择。具有温度测量接口，直接连接各种电阻或电偶。

5）人机界面功能

提供操作者监视机器/过程工作必需的信息；允许操作者和PC系统与其应用程序相互作用，以便做出决策和调整。

实现人机界面功能的手段：从基层的操作者屏幕文字显示，到单机的CRT显示与键盘操作和用通信处理器、专用处理器、个人计算机以及工业计算机的分散和集中操作与监视系统。

6）编程、调试功能

使用复杂程度不同的手持式、便携式和桌面式编程器、工作站和操作屏，进行编程、调试、监视、试验和记录，并通过打印机打印出程序文件。

3.1.2 PLC的工作原理[6]

PLC是一种工业计算机，所以它的工作原理与计算机的工作原理基本上是一致的，也就是说，PLC是在系统程序的管理下，通过运行应用程序完成用户任务，实现控制目的。但是PC与PLC又有所不同：前者一般是采用等待命令式的工作方式，如常见的键盘扫描方式或I/O扫描方式。当有键按下或I/O口有信号输入时，则中断转入相应的子程序。而PLC采用的是循环扫描的方式，即顺序的逐条地扫描用户的程序的操作，根据程序运行的结果，一个输出的逻辑线圈应安通或断开，但该线圈的触点并不立即动作，而必须等用户程序全部扫描结束后，才能输出动作信息全部送出执行。也就是说，PLC系统的工作任务管理和应用程序执行都是循环扫描的方式完成的。

3.1.3 PLC的选型[5]

FX系列PLC是继F1、F2系列之后，三菱公司新推出的小型（超小型）机，主要有FXON、FX2、FX2N、FX2C等几种机型。

FX系列PLC是整体结构PLC，他的基本单元由电源、CPU、存储器、I/O器件组成。PLC的电源和输入的组合方式主要有AC电源/DC输入型、AC电源/AC输入型、DC电源/DC输入型3种。输出方式有继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出三种。FX系列PLC配有许多扩展单元和扩展模块，这些扩展模块、扩展单元和基本单元

连接配合使用，可方便地增加PLC的输入点数或输出点数，以改变系统的I/O点数的比例，满足实际的需求。

FX系列PLC还有许多特殊单元、特殊模块。这些特殊单元、特殊模块和基本单元连接配合使用后，PLC可实现模拟控制、定位控制、高速计数、数字通信等功能。

FX系列PLC的基本单元可独立运行，构成控制系统；而扩展单元、扩展模块、特殊模块、特殊单元需要与基本单元连接配合使用，不能单独构成系统。

FX2N系列PLC是超小型机，I/O点数最大扩展可达到256点。它有内置的8K步的RAM，使用存储卡盒后，最大容量可扩大到16K步，编程指令达327条。PLC运行时，对一条基本的指令的处理时间只要0.008μS。它不仅能完成逻辑控制、顺序控制、模拟量控制、位置控制、高速计算控制等功能，还能做到数据检测、数据排列、三角函数运算、平方根以及浮点数运算、PID运算等更为复杂的数据处理。所以FX2N系列PLC具有大容量、高速度、指令功能完善等特点。

3.1.4 PLC的I/O端子确定

由上述系统的硬件分析可以得到PLC的硬件设计时候的功能设定，通过PLC的输入输出端口的设定，可以知道PLC和变频器连接的时候PLC具体到什么样的功能。在于变频器合作的时候直接负责最后继电器的动作已达到期望的效果。所以，PLC 的端口的设定在整个系统的工作中有重要的地位。三菱PLC的输入输出端口的设定如下表所示：

表3.1 PLC I/O端口分布

3.2 变频器

3.2.1 变频器基本工作原理[7]

变频调速系统把电网提供的恒压、恒频交流电源转换成频率和电压都可以调节的电源，用它来驱动电动机，以获得更灵活、更高效的电动机特性。所以，简单的把变频调速系统成为变频电源，它提供市电与电动机的接口。

从转化方式上来说，可以分为交-交变频和交-直-交变频两大类转换方式。交-交变频方式一般在特大功率的交流调速系统中应用。交-直-交变频方式是通用的交流电机调速系统中应用最广泛的频率交换方式，是要重点讨论的频率变换方式。

交-直-交频率变换方式和交-交频率变换方式相比，在工作状态上多了一个直流的存在状态，因此它是一种间接频率交换方式，故它有更大的灵活性。交-直-交频率交换方式可以分为电压源型和电流源型两大类。

（1）电压源型的特点是在直流中间回路中采用大容量的电容进行滤波，直流回路电压波形平直，输出阻抗小，电压不易变化，相当于直流恒压源。逆变部分的电力电子开关将直流电压变成交流电压，驱动电动机可靠运行。这种交换方式在中、小功率变频调速系统中有广泛的应用。

（2）电流源型的特点是在直流中间回路中采用较大的电感的电抗器进行滤波，直流回路电流波形平直，输出电抗很大，电流不易变化，相当于一个直流恒压源。逆变部分的电力电子开关将直流电流变成交流电流电，驱动电动机可靠运行。这种变换方式在大功率变频调速系统中有很大优势。

在早期的变频调速系统中，大多采用六拍阶梯波的逆变方式，这种逆变方式只

变频一拖一,五台联动恒压供水控制系统

增压泵变频一拖一，五台联动恒压供水控制系统 1.1 变频恒压供水系统的理论分析 1.1.1 电动机的调速原理 水泵电机多采用三相异步电动机，而其转速公式为： 式中：f表示电源频率，p表示电动机极对数，s表示转差率。 根据公式可知，当转差率变化不大时，异步电动机的转速n基本上与电源频率f成正比。连续调节电源频率，就可以平滑地改变电动机的转速。但是，单一地调节电源频率，将导致电机运行性能恶化。随着电力电子技术的发展，已出现了各种性能良好、工作可靠的变频调速电源装置，它们促进了变频调速的广泛应用。 1.1.2 变频恒压供水系统的节能原理 变频恒压供水系统的供水部分主要由水泵、电动机、管道和阀门等构成。通常由异步电动机驱动水泵旋转来供水，并且把电机和水泵做成一体，通过变频器调节异步电机的转速，从而改变水泵的出水流量而实现恒压供水的。因此，供水系统变频的实质是异步电动机的变频调速。异步电动机的变频调速是通过改变定子供电频率来改变同步转速而实现调速的。 在供水系统中，通常以压力或者流量为控制目的，常用的控制方法为阀门控制法和转速控制法。 阀门控制法是通过调节阀门开度来调节流量，水泵电机转速保持不变。其实质是通过改变水路中的阻力大小来改变流量，因此，管阻将随阀门开度的改变而改变，但扬程特性不变。由于实际用水中，需水量是变化的，若阀门开度在一段时间内保持不变，必然要造成超压或欠压现象的出现。 转速控制法是通过改变水泵电机的转速来调节流量，而阀门开度保持不变，是通过改变水的动能改变流量。因此，扬程特性将随水泵转速的改变而改变，但管阻特性不变。变频调速供水方式属于转速控制。其工作原理是根据用户用水量的变化自动地调整水泵电机的转速，使管网压力始终保持恒定，当用水量增大时电机加速，用水量减小时电机减速。

变频器恒压供水

变频器恒压供水系统设计 目录 工艺简介 实验目的与要求 系统设计内容及要求 一、供水系统的具体要求 二、总体设计方法 三、变频器恒压供水系统原理 四、水泵切换条件分析 五、系统主电路分析 六、系统控制电路分析 七、系统的硬件设计 参数设置 系统主要设备的选型 基本运行操作方式 变频器恒压供水系统的技术要求 实习心得

工艺简介 一、变频恒压供水系统介绍 变频恒压供水系统是指在供水管网中用水量发生变化时，出口压力保持不变的供水方式。供水管网的出口压力值是根据用户需求确定的。传统的恒压供水方式是采用水塔、高水位箱、气压罐等设施实现的。近年来，随着变频调速技术的日益成熟，其显著的节能效果和可靠稳定的控制方式，在供水系统中得到广泛的应用。变频恒压供水系统对水泵电机实行无级调速，依据用水量及水压变化通过微机检测、运算，自动改变水泵转速保持水压恒定以满足用水要求，是目前最先进，合理的节能供水系统。与传统的水塔、高位水箱、气压罐等供水方式比较，不论是投资、运行的经济性、还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有优势： （1）高效节能。与传统供水方式相比变频恒压供水能节能30%-60%。 （2）占地面积小，投入少，效率高。 （3）配置灵活，自动化程度高，功能齐全，灵活可靠。 （4）运行合理，由于一天内的平均转速下降，轴上的平均扭矩和磨损减少，水泵的寿命将大为提高。 （5）由于能对水泵实现软停和软起，并可消除水锤效应（水锤效应：直接起动和停机时，液体动能的急剧变大，导致对管网的极大冲击，有很大破坏力）。

（6）操作简便，省时省力。 二、城市供水系统的要求 众所周知，水是生产生活中不可缺少的重要组成部分，在节水节能己成为时代特征的现实条件下，我们这个水资源和电能短缺的国家，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，自动化程度低。主要表现在用水高峰期，水的供给量常常低于需求量，出现水压降低供不应求的现象，而在用水低峰期，水的供给量常常高于需求量，出现水压升高供过于求的情况，此时将会造成能量的浪费，同时有可能导致水管爆破和用水设备的损坏。在恒压供水技术出现以前，出现过许多供水方式。以下就逐一分析。 （1）一台恒速泵直接供水系统 （2）恒速泵+水塔的供水方式 （3）射流泵十水箱的供水方式 （4）恒速泵十高位水箱的供水方式 （5）变频调速供水方式 （6）恒速泵十气压罐供水方式 三、变频恒压供水产生的背景和意义 泵站担负着工农业和生活用水的重要任务，运行中需大量消耗能量，提高泵站效率:降低能耗，对国民经济有重大意义。我国泵站的特点是数量大、范围广、类型多、发展速度快，在工程规模上也有一定水平，但由于设计中忽视动能经济观点以及机电产品类型和质量上存在的一些问题等等原因，致使在技术水平、工程标准以及经济效益指标等方面与国外先进水平相比，还有一定的差距。目前，大量的电能消耗在水泵、风机负载上，城乡居民用水设备所消耗的电量在这类负载中占了相当的比例。这一方面是由于我国居民多，用水量大，造成用电量大:另一方面是因为我国供水设备工作效率低，控制方式不够科学合理。造成不必要的能量浪费。因此，研究提水系统的能量模型，找出能够节能的控制策略方法，

PLC变频恒压供水的背景和意义

PLC变频恒压供水的背景和意义泵站担负着工农业和生活用水的重要任务，运行中需 大量消耗能量，提高泵站效率:降低能耗，对国民经济有重 大意义。我国泵站的特点是数量大、范围广、类型多、发展 速度快，在工程规模上也有一定水平，但由于设计中忽视动 能经济观点以及机电产品类型和质量上存在的一些问题等 等原因，致使在技术水平、工程标准以及经济效益指标等方 面与国外先进水平相比，还有一定的差距。目前，大量的电 能消耗在水泵、风机负载上，城乡居民用水设备所消耗的电 量在这类负载中占了相当的比例。这一方面是由于我国居民 多，用水量大，造成用电量大:另一方面是因为我国供水设 备工作效率低，控制方式不够科学合理。造成不必要的能量 浪费。因此，研究提水系统的能量模型，找出能够节能的控 制策略方法，这里大有潜力可挖，是减少能耗，保障供水的 一个很有意义的工作。 以变频器为核心结合PLC组成的控制系统具有高可靠性、 强抗干扰能力、组合灵活、编程简单、维修方便和低成本等 诸多特点，变频恒压供水系统集变频技术、电气技术、防雷 避雷技术、现代控制、远程监控技术于一体。采用该系统进 行供水可以提高供水系统的稳定性和可靠性，方便地实现供 水系统的集中管理与监控;同时系统具有良好节能性，这在 能量日益紧缺的今天尤为重要，所以研究设计该系统，对于

提高企业效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的现实意义。 国内外研究概况 变频恒压供水是在变频调速技术的发展之后逐渐发展起来的。在早期，由于国外生产的变频器的功能主要限定在频率控制、升降速控制、正反转控制、起制动控制、变压变频比控制及各种保护功能。应用在变频恒压供水系统中，变频器仅作为执行机构，为了满足供水量大小需求不同时，保证管网压力恒定，需在变频器外部提供压力控制器和压力传感器，对压力进行闭环控制。从查阅的资料的情况来看，国外的恒压供水工程在设计时都采用一台变频器只带一台水泵机组的方式，几乎没有用一台变频器拖动多台水泵机组运行的情况，因而投资成本高。即1968年，丹麦的丹佛斯公司发明并首家生产变频器(丹佛斯是传动产品全球五大核心供应商之一)后，随着变频技术的发展和变频恒压供水系统的稳定性、可靠性以及自动化程度高等方面的优点以及显著的节能效果被大家发现和认可后，国外许多生产变频器的厂家开始重视并推出具有恒压供水功能的变频器，像瑞典、瑞士的ABB集团推出了HVAC变频技术，法国的施耐德公司就推出了恒压供水基板，备有“变频泵固定方式”，“变频泵循坏方式”两种模式。它将PID调节器和PLC可编程控制器等硬件集成在变频器控制基板上，通过设置指令代码实现PLC

变频恒压供水系统协议

技术协议 一、总则 1.1本协议书适用于山西柳林王家沟煤业有限公司变频恒压供水系统。它包括了设备的功能设计、结构、性能、供货等方面的技术要求。 1.2如卖方没有以书面形式对技术规范书明确提出异议，那么卖方提供的产品应完全满足技术协议书的要求。若供方所提供的协议书前后有不一致的地方，应以更有利于设备安装运行、工程质量为原则，由买方确定。设备采用的专利涉及到的全部费用均被认为已包含在设备报价中，卖方应保证买方不承担有关设备专利的一切责任。 1.3本技术协议书所使用的标准如与卖方所执行的标准发生矛盾时，按较高标准执行。 二、设备概述 2.1变频恒压供水是指在供水管网中用水量发生变化时，出口压力保持不变的供水方式。供水管网的出口压力值是根据用户需求确定的。 2.2变频恒压供水系统以管网水压 (或用户用水流量)为设定参数，通过微机控制变频器的输出频率从而自动调节水泵电机的转速，实现管网水压的闭环调节 (PID)，使供水系统自动恒稳于设定的压力值：即用水量增加时，频率升高，水泵转速加快，供水量相应增大；用水量减少时，频率降低，水泵转速减慢，供水量亦相应减小，这样就保证了供水效率用户对水压和水量的要求。 2.3变频恒压供水系统是一项成熟的技术，我公司已为多家水处理厂进行设计和改造，并取得可观的经济和社会效益。

三、设备规范 3.1设备名称：变频恒压供水系统 3.2型号：HHY-50/72-Q3 3.3设备组成：主泵、副泵、稳压罐、系统机组、智能变频控制柜 3.4主要参数： 3.5位置：室内安装

3.6变频恒压供水系统型号说明 3.7该系统设备主泵有二台，全部可软启动，均可变频调速，若按正顺序启动则按逆顺序停止。在三台水泵并联供水时，只有一台泵是变频调速泵，其余为恒速泵。在水泵出水管附近安装压力传感器，并将出水口压力信号反馈给变频恒压控制柜，控制水泵按设计给定的压力自动选择水泵的开停及台数，由用户需水量决定水泵供水量。 四、变频调速水泵恒压供水的特点： 我公司的变频调速水泵恒压供水有如下特点： 4.1供水压力稳定： 系统实现闭环控制，传感器返回系统压力，通过与设定值的比较，输出相应频率，拖动水泵运行在相应的转速，使系统压力保持恒定。 4.2高效节能： 系统能按需设定压力，根据设定的压力自动调节水泵转速和水泵运行台数，使设备运行在高效节能的最佳工作状态。 4.3操作方便简单，稳定可靠： 系统由变频器和PLC自动控制，可实行无人操作，操作简单。配有自动/手动开关控制，保证设备的安全连续运行。

变频恒压供水控制系统设计

课程设计 课题名称变频恒压供水控制系统设计学院(部) 专业 班级 学生姓名 学号 指导教师(签字)

14 / - 1 - 一、设计概述 变频器是一种新型技术，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。本课程设计为实现恒压供水功能而按照设计任务书要求完成设计任务。最终实现控制系统的自动稳定运行。 根据设计要求本系统采用西门子PLC300控制系统对变频器进行调速控制和系统输入输出信号的采集以及系统报警功能的实现。本系统内的电机调速由变频器来实现，通过PLC控制变频器和现场压力仪表检测的反馈信号来实现对电机的自动恒压控制功能。 二、设计任务 例如一楼宇供水系统，正常供水20m3/小时，最大供水量35m3/小时，扬程45m。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。本恒压供水系统，要求以1.0Mpa的恒定压力对用户进行供水。水泵有2台，由一台变频器驱动。PLC按照压力变送器（PIT）的信号，调节

变频器的输出，使水泵的转速变化，从而保证供水压力的恒定。两台水泵互为备份，可任意选择一台水泵处于变频模式或工频模式。控制系统原理如图1所示： 14 / - 2 - PLC 变频PIT 恒压供水变频控制系统原理图图1 系统设备选型三、 主要电气元件参数指标1，三相异步电动机水泵：35KW1.0Mpa 恒压设定点：，两线制，4-20mA电流输出压力变送器：0-1.6Mpa VVVF变频器变频器： 1）水泵（小时，35m3/根据设计要求水泵正常供水20m3/小时，最大供水量50 ，流量扬程45m扬程。参考相关资料选择型号为IS50-32-125(50m 的水泵即可满足要求。m3/小时) (2)远传压力表结合具体有数据读取表盘等优点，由于远传压力表具有价格低、14 / - 3 - 实际设计，故在此处选择其作为反馈信号。 四、系统控制要求 1、设两台水泵。一台工作，一台备用。正常工作时，始终有 一台水泵供水。当工作泵出现故障时，备用泵自投。 2、两台泵可以互换。 3、给定压力可调，压力控制点设在水泵处。 4、具有自动，手动工作方式，各种保护、报警装置。 5、用PLC为主要器件完成控制系统的设计。

恒压供水技术方案

恒压供水技术方案文件编码（GHTU-UITID-GGBKT-POIU-WUUI-8968）

恒压供水技术方案 一、综述 1、概述：以变频器为核心的自动给水设备已经成为当下现代高楼自动供水设备的核心 设备。可以取代传统的高位水箱、气压罐供水，避免水质的二次污染，具有节能、操作方便、自动化程度高的特点。变频调速恒压供水设备可在生产生活用水、锅炉恒压补水、供暖系统、空调系统、定压差循环水、消防用水等方面直接应用。 2、特点： （1）高效节能； （2）可取代高位水箱或者水池，减少土建投资，避免水质二次污染； （3）采用恒压供水，大大提高供水品质； （4）延迟设备使用寿命，采用变频恒压供水，启动方式是软启动，对机械、电气设备冲击小，可大大延迟设备使用寿命，特别是机械设备。 （5）控制系统可根据客户需求配置人机管理系统、中文提示、中文监控操作，极大方便了客户的操作使用和设备维修； （6）全自动控制，无需人工干预； （7）具有完善的保护功能，变频器保护、欠电压保护、过电压保护、短路保护、过载保护、过热保护、缺相保护。 3、适用范围 （1）适用于自来水厂及加压泵站； （2）适用于住宅小区、宾馆、饭店及其它大型公共建筑的生活供水； （3）适用于大中型工矿企业的生产生活用水； （4）适用于居民住宅小区、宾馆、饭店、大型公共建筑和各种工矿企业的消防供水、生产供水； （5）适用于工矿企业恒压、冷却水工会和循环供水系统； （6）适用于热水供水、采暖、空调、通风系统的供水； （7）适用于污水泵站、污水处理中的污水提升系统； （8）适用于农田排灌、园林喷洒、水景和音乐喷泉系统； 二、工作原理

变频器恒压供水系统(多泵)

目录 1 变频器恒压供水系统简介 (1) 1.1变频恒压供水系统理论分析 (1) 1.1.1变频恒压供水系统节能原理 (1) 1.1.2 变频恒压控制理论模型 (2) 1.2恒压供水控制系统构成 (3) 1.3 变频器恒压供水产生的背景和意义 (4) 2 变频恒压供水系统设计 (5) 2.1 设计任务及要求 (5) 2.2 系统主电路设计 (5) 2.3 系统工作过程 (6) 3 器件的选型及介绍 (8) 3.1 变频器简介 (8) 3.1.1 变频器的基本结构与分类 (8) 3.1.2 变频器的控制方式 (8) 3.2 变频器选型 (9) 3.2.1 变频器的控制方式 (9) 3.2.2 变频器容量的选择 (10) 3.2.3 变频器主电路外围设备选择 (12) 3.3 可编程控制器(PLC) (14) 3.3.1 PLC的定义及特点 (14) 3.3.2 PLC的工作原理 (15) 3.3.3 PLC及压力传感器的选择 (15) 4 PLC编程及变频器参数设置 (16) 4.1 PLC的I/O接线图 (16) 4.2 PLC程序 (17) 4.3 变频器参数的设置 (21) 4.3.1 参数复位 (21) 4.3.2 电机参数设置 (21) 总结 (22) 参考文献 (23)

1 变频器恒压供水系统简介 1.1变频恒压供水系统理论分析 1.1.1变频恒压供水系统节能原理 供水系统的基本特性和工作点扬程特性是以供水系统管路中的阀门开度不 变为前提，表明水泵在某一转速下扬程H与流量Q之间的关系曲线f(Q)，如图1-1 所示。 图1-1供水系统的基本特征 由图可以看出，流量Q越大，扬程H越小。由于在阀门开度和水泵转速都不变的情况下，流量的大小主要取决于用户的用水情况，因此，扬程特性所反映的是扬程H与用水流量Q(u)间的关系。而管阻特性是以水泵的转速不变为前提，表明阀门在某一开度下，扬程H与流量Q之间的关系H J (Qu )。管阻特性反映了水泵的能量用来克服泵系统的水位及压力差、液体在管道中流动阻力的变化规律。由图可知，在同一阀门开度下，扬程H越大，流量Q也越大。由于阀门开度的改变，实际上是改变了在某一扬程下，供水系统向用户的供水能力。因此，管阻特性所反映的是扬程与供水流量Qc之间的关系H f (Qc )。扬程特性曲线和管阻特性曲线的交点，称为供水系统的工作点，如图中A点。在这一点，用户的用水流量Qu和供水系统的供水流量Qc处于平衡状态，供水系统既满足了扬程特性，也符合了管阻特性，系统稳定运行。图1-1供水系统的基本特征。

变频恒压供水设备常见故障排除方法

变频恒压供水设备常见故障排除方法（一） ■ ■I i■ ■aaa^-n i]?■ m ——“i?—《■“」■?■ i■ ” —i“ ■―■■■ ■■ LA^aaia■ UHB ■as -JI 问：为什么变频恒压供水设备系统压力不稳容易振荡答：系统压力不稳，可能有以下几种原因：

问：控制电机的接触器无动作，电机不启动，为什么？ 答：首先查看控制器操作面板上反应水泵的输出状态，可对照控制器说明书上所描述的 泵的设定及运行指示状态。假如无动作，但水泵对应的操作面板上查询状态有输出，则先查看一下外部的接触器接线及接触器的继电逻辑是否正确。如果没有问题，再用万用表测量控 制器相应的继电器输出，如果继电器没有输出相应的开关信号，说明控制器的继电器输出有 问题。如果操作面板上查询状态也无输出指示，请查看相对应的水泵是否设定为开启状态 （变量泵”或定量泵”状态）。］ 问：为什么变频恒压供水设备压力传感器显示压力变化，而面板显示压力却不变？ 答：首先应检查压力传感器和控制器的接线是否有松动或接触不良的现象存在。如果上述现象不存在，用万用表测量控制器模拟输入口的电压值。先测量SVCC端及GND端之间， 如果是4.9V~5.1V之间的电压值，说明提供模拟量输入口的电源正常，则进行下一步。可将一1K欧姆滑动电阻接在控制器的输入口的三个端子，动端接P1，再测量控制器的P1端 和GND端的电压是否随电阻器的阻值变化而变化。如果P1端对GND端的电压不变化，则 说明控制器的模拟输出口有故障或已损坏。如果正常，则说明是远传压力表的故障，更换压力表即可。］ 问：为什么在工作时系统压力高于设定值主机不停？ 答：主要原因可能是以下几项之一：1、如果压力传感器反应的压力和面板的压力不相 符，只是压力传感器的压力高于设定值，而面板反映的压力并未超出，则应查看压力传感器 是否损坏，接线是否有问题。此时控制器主机不停是正常的。2、如果上述情况不存在，控 制器和传感器的压力相符，均高于设定压力，则应检查附属小泵的设定状态，看小泵是否为 开启状态。如果小泵是关闭的，并且主机设定为到达下限频率不停机，主机不停也是正常的。 如果小泵是开启的，请查看主泵的运行频率，如果运行频率并非设定的下限频率，此时说明系统正处于正常的供水过程之中，等系统将频率调低，系统的压力自然会下降。 问：为什么控制器不起泵，而变频恒压供水设备RUN灯闪烁？ 答：因为此时控制器处于定时休眠状态。用户将控制器的第37项功能代码设定为ON 并规定了控制器休眠的时间，此时控制器时钟正处于这一时间段。将控制器第37项的相关参数项更改即可。 问：变频恒压供水设备面板始终显示P000,这是为什么？ 答：首先，检查控制器的参数设定是否正确，检查第4项参数（控制器的压力量程）是否被设定为零。如果是非零，则将控制器上压力传感器的几个端子的控制线拆下，用万用表测 量SVCC端与GND端之间是否为4.9V~5.1V之间的直流电压。如果正常，此时面板应显示正常的压力范围。否则控制器已损坏。如果测量所得结果低于 4.9V，说明输出模拟量的供］ 给电源有故障。 问：变频恒压供水设备在02报警，应如何处理？

变频恒压供水的应用方案

变频恒压供水的应用方案 一、前言 随着变频调速技术的发展和人们对生活饮用水品质要求的不断提高，变频供水设备已广泛应用于多层住宅小区生活及高层建筑生活消防供水系统。变频调速供水设备一般具有设备投资少，系统运行稳定可靠，占地面积小，节电节水，自动化程度高，操作控制方便等特点。但在实际应用中若选型及控制不当，不但达不到节能目的，反而“费电”。以下结合我们多年来的实践经验，对几种变频供水系统的应用及其控制方法进行介绍，供同行及用户在设计、改造、选型时参考。 二、一拖二变频供水方式（见图1） 适用一般小区恒压供水，特点：是无需附加供水控制盒，成本低。利用变频器本身内置的恒压PID 控制功能。就能达到2 台水泵循环启停功能。 三、带小流量循环软启动变频供水设备（如3+1 供水模式，见图2） 该类型设备在实际应用中较多，系统由水泵机组、循环软启动变频柜、压力仪表、管路系统等构成。变频柜由变频调速器，供水盒（PLC+AD 模块+DA 模块），低压电器等构成。系统一般选择同型号水泵2~3 台，以3 台泵为例，系统的工作情况如下： 平时1 台泵变频供水，当1 台泵供水不足时，先开的泵切换为工频运行，变频柜再软启动第2 台泵，若流量还不够，第2 台泵切换为工频运行，变频柜再软启动第3 台泵。若用水量减少，按启泵顺序依次停止工频泵，直到最后1 台泵变频恒压供水。 另外系统具有定时换泵功能，若某台泵连续运行超过24h 变频柜可自动停止该泵切换到下一台泵继续变频运行。换泵时间由程序设

定，可按要求随时调整。这样可均衡各泵的运行时间，延长整体泵组的寿命，防止个别水泵因长时间不工作而锈死。 当变频供水系统在小流量或零流量的情况下，比如在夜间用水低谷时，系统内的用水量很小，此时水泵在低流量下运行，会造成水泵效率大大降低，不能达到节能的目的，水泵功率越大用电越多。例如对300~1000 户的多层住宅小区或600 户左右的小高层住宅楼群（12 层以内）的生活用水系统，生活主泵功率一般在15kW 左右，系统的零流量频率fo 一般为25~35Hz 故在夜间小流量时，采用主泵变频供水效率较低。 这就涉用供水系统在小流量或零流量时的节电问题，一般可以采取4 种方案：a 变频主泵+工频辅泵；b 变频主泵+工频辅泵+气压罐； c 变频主泵+气压罐； d 变频主泵+变频辅泵。从节能、投资角度看第4 种方案更为适宜，该方案即在原变频主泵基础上，再配备1~2 台小泵专用在夜间或平时小流量时变频供水，一般选择小泵流量为3~6m3/h，居民区户数越多，流量可适当选择大些。小泵功率一般为1.5~3kW，小泵的扬程按主泵的扬程或略低扬程即可。 四、深水井变频供水设备

变频器恒压供水接线

第一篇 一、接线： 按图所示的电路，连接空气开关、漏电开关、电源，检查接线无误后，合上空气开关，变频器上电，数码管显示0.0。 关掉电源，电源指示灯熄灭后，再连接电机、起停开关、远程压力表、限流电阻等，变频器和电动机接地端子可靠接地，并仔细检查。 压力表选用YTZ-150电位器式远程压力表，安装在水泵的出水管上，该压力表适用于一般压力表适用的工作环境场所，既可直观测出压力值，又可以输出相应的电信号，输出的电信号传至远端的控制器。压力表有红、黄、蓝三根引出线。 压力表电气技术参数：电阻满量程：400Ω（蓝、红）；零压力起始电阻值：≤20Ω （黄、红）；满量程压力上限电阻值：≤360Ω（黄、红）；接线端外加电压：≤10V（蓝、红） 二、开环调试： 检查接线无误后，合上空气开关和漏电开关，变频器上电，数码管显示0.0，按JOG键，检查水泵的转向，若反向，改变电机相序。 按运行键RUN，运行指示灯亮（绿色），顺时针方向旋转键盘旋钮，输出频率上升，观察压力表的压力指示，同时用万用表直流电压档测量变频器端子VF 和GND之间电压值，随着变频器输出频率升高，压力增加，VF和GND之间的反

馈电压上升，记录下将要设定的恒定压力（比如5Kg）对应的反馈电压值（比如 3.1V）。按停车键STOP，变频器减速停车。 三、闭环变频恒压运行： 合上起停开关，变频器运行指示灯亮，输出频率从0.0Hz到达30.0Hz后，根据用水情况自动调节，保证出水口的压力恒定为5Kg。增大F4.06的参数设定值，出水口的压力增加，减小F4.06的参数设定值，出水口的压力降低。 第二篇 一、前言 目前，应用最广泛的变频恒压供水系统是水泵出口压力恒定系统，其工作原理是在水泵出水口安装压力传感器，将测定的压力值转换成电信号输入压力控制器，压力控制器根据设定压力值与测定压力之间的差值，通过PI调节运算后，控制变频器，调节水泵的转速，使水泵出口压力保持恒定。 这种控制系统电控部分较简单，国内外采用广泛。缺点是仍有小量能量浪费且不能反映水流通过给水管网时，管网阻力持性的变化。所以当用水低峰时，虽然由于转速的改变水泵扬程能保持恒定不再升高，但管道最末端的出口水压将高于其所需的流出水头。 采用泵出口变压力控制系统，则可解决以上的不足，即泵出口的设定压力随用水量的变化而变化，使管道最末端的出口水压恒定在其所需的流出水 头。 ABB公司的ACS510系列变频器是专为风机、水泵控制系统设计的，其中参数“给定增量8103、8104和8105”可完成泵出口变压力控制功能。 二、ACS510中的变压力控制部分参数设置 在多台并联泵供水系统中，随着泵的运行数量的增加，流量会成倍的增大，管道阻力会迅速增高。如果随着流量的变化，增减恒压控制系统的设定压力，做到小流量小压力，大流量大压力，则可以最大限度的较少管道阻力对管道出口压力的影响，并且提高了节能比例。ABB公司的ACS510系列变频器就提供了上述功能。 在ACS510中，参数8103、8104、8105是给定增量参数，他们的作用是每多

基于 PLC 和变频器控制的恒压供水系统设计

基于 PLC 和变频器控制的恒压供水系统设计 赵华军钟波 （广州铁路职业技术学院） 摘要：文章介绍一种基于三菱PLC 和变频器控制恒压供水系统，详细地介绍了硬件的构成和控制流程。系 统较好地解决高层建筑、工业等恒压供水需求。系统具有节能、工作可靠、自动控制程度高、经济易配置等优点。 关键词：变频器；PID；PLC；恒压供水 1 引言 目前，在城市供水系统中，还有很多高楼、生活 小区、边郊企业等采用高位水塔供水方式。这样，由 于用水量具有很大随机性，常常出现在用水高峰时供 水量很小甚至没有水用的问题；且采用高位水塔，很 容易造成自来水的二次污染问题。针对这一情况，本 文设计了一套基于变频器内置PID 功能的恒压供水 系统，采用了PLC 控制及交流变频调速技术对传统 水塔供水系统的技术改造。该系统根据用水量的变 化，经过压力传感器将水压变化情况反馈给系统，使 得系统能自动调节变频器输出频率，从而控制水泵转 速，调节输出数量，使得水量变化时可保持水压恒定； 可取代高位水塔或直接水泵加压供水方式，为城市供 水系统的建设提出了一条极具推广、应用的新途径[1]。 2 工作原理 本文采用的变频器是三菱FR-A540，该变频器内 置PID 控制功能；供水系统方案如图1 所示。 将通往用户供水管中的压力变化经传感器采集 到变频器，与变频器中的设定值进行比 较，根据变频器内置的PID 功能，进行数 据处理，将数据处理的结果以运行频率的 形式进行输出[2]。 当供水的压力低于设定压力，变频器 就会将运行频率升高，反之则降低，且可 根据压力变化的快慢进行差分调节。由于 本系统采取了负反馈，当压力在上升到接 近设定值时，反馈值接近设定值，偏差减小，PID 运算会自动减小执行量，从而降低变频器输 出频率的波动，进而稳定压力。 在水网中的用水量增大时，会出现“变频泵” 效率不够的情况，这时就需要增加水泵参与供水，通 过PLC 控制的交流接触器组负责水泵的切换工作； PLC 是通过检测变频器频率输出的上下限信号，来判 断变频器的工作频率，从而控制接触器组是否应该增 加或减小水泵的工作数量。

变频恒压供水设备常见故障排除方法

问：为什么变频恒压供水设备系统压力不稳容易振荡 答：系统压力不稳，可能有以下几种原因： 1、压力传感器采集系统压力的位置不合理，压力采集点选取的离水泵出水口太近，管路压力受出水的流速影响太大。从而反馈给控制器的压力值忽高忽低，造成系统的振荡。 2、如果系统采用了气压罐的方式，而压力采集点选取在气压罐上，也可能造成系统的振荡。空气本身有一定的伸缩性，而且气体在水中的溶解度随压力的变化而变化，水泵直接出水的反馈压力和通过气体的反馈压力之间有一定的时间差，从而造成系统振荡。 3、控制器的加减速时间与水泵电机功率不相符。一般情况下，功率越大，其加减速时间也就越长。此项参数用户可多选几个数据进行调试。比如，15KW一般为10至20秒之间。 4、控制器和变频器的加减速时间不一致，控制器的加减速时间设定应大于或等于变频器加减速时间。 问：为什么变频恒压供水设备小泵频繁起停 答：此种情况是针对工频工作的小泵而言的。在系统之中，控制器的参数中第23、24项参数“小泵压力正、负误差”设定过小。在所有主泵都关闭以后，当系统的实际压力低于设定压力与小泵压力负误差之和时，小泵则起动。随着系统压力的上升，使得系统的实际压力高于设定压力与小泵压力正误差这两者之和时，小泵则被系统关闭。所以，解决问题的方法是将此项参数调高一定值即可。 问：为什么变频恒压供水设备在水泵切换时，变频器输出不为零 答：用户首先确定控制器给变频器的控制线是否全部接好。如果变频器没有滑行停车输入信号，则必须将变频器设定为自由滑行停车的工作模式。如果变频器有此信号输入则确保和控制器接好。然后，在水泵进行切换动作时，控制器会给变频器一个滑行停车信号，即EMG信号。如果EMG信号线没有接通，会直接导致变频器过载，此类现象要绝对禁止，否则，容易损坏变频器。如果接有EMG信号线，请仔细检查线是否接实。确定接实，没有线路故障后，再用万用表检查控制器的EMG是否有输出。如果当控制器处于切换时，EMG信号没有输出，则说明是控制器有故障.另外，不论控制器的变频器控制方式是何种类型，切换时均为滑行停止模式。 问：变频恒压供水设备模拟输出不正常，变频器运行频率与控制器输出不符，为什么答：首先，应确定是什么硬件出了问题。使控制器进入手动调试状态，分别用万用表量出控制器输出0Hz及50Hz时所对应的模拟量输出值。如果控制器的模拟输出值在0Hz时大于30mV，或在50Hz时小于控制器第10项参数定标的电压值(请确定模拟输出增益为100%)，则说明控制器输出存在问题。如果随着控制器的频率变化，输出一直保持不变，说明控制器的模拟输出电路损坏;如果模拟输出值也是变化的，但不能达到最大值，可通过调节模拟输出增益解决。其次，如果控制器的输出值正常，当控制器输出达到第10项参数定标的电压值时，变频器不能达到50Hz，说明是变频器的设定值存在问题，可调节变频器的频率增益解决。

PLC与变频器控制的自动恒压供水系统解析

PLC与变频器控制的自动恒压供水系统 1 系统简介 为改善生产环境，沱牌公司投资清洁水技改工程并建成一座日产水2.5万顿的供水系统，分别建设了抽水泵系统、加压泵系统和高位水池。根据公司用水需求特点，从抽水泵系统过来的水一部分直接供给生产用水部门，一部分则需通过加压泵输送到高位水池，而供给生产用水部门的水压与供给高位水池的水压相差较大。同时高位水池距抽水泵房较远达十多公里，高位水池的液位高低和加压泵系统的设计以及如何与抽水泵系统“联动”也是较难解决的。 鉴于以上特点，从技术可靠 和>'https://www.wendangku.net/doc/c93551448.html,/jingjilunwen/' target='_blank' class='infotextkey'>经济实用角度综合考虑，我们设计了用PLC控制与变频器控制相结合的自动恒压控制供水系统，同时通过主水管线压力传递 较>'https://www.wendangku.net/doc/c93551448.html,/jingjilunwen/' target='_blank' class='infotextkey'>经济地实现了加压泵系统与抽水泵系统“远程联动”的控制目的。 2 系统方案 系统主要由三菱公司的PLC控制器、ABB公司的变频器、施耐德公司的软启动器、电机保护器、数据采集及其辅助设备组成（见图1）。 2.1 抽水泵系统 整个抽水泵系统有150KW深井泵电机四台，90KW深井泵电机两台，采用变频器循环工作方式，六台电机均可设置在变频方式下工作。采用一台 150KW和一台90KW的软起动150KW和90KW的电机。当变频器工作在50HZ，管网压力仍然低于系统设定的下限时，软起动器便自动起动一台电机投入到工频运行，当压力达到高限时，自动停掉工频运行电机。一次主电路接线示意图见图2所示。

一个最简单的变频恒压供水实例

恒压供水 接线： 按图五所示的电路，连接空气开关、漏电开关、电源，检查接线无误后，合上空气开关，变频器上电，数码管显示0.0。 关掉电源，电源指示灯熄灭后，再连接电机、起停开关、远程压力表、限流电阻等，变频器和电动机接地端子可靠接地，并仔细检查。 压力表选用YTZ-150电位器式远程压力表，安装在水泵的出水管上，该压力表适用于一般压力表适用的工作环境场所，既可直观测出压力值，又可以输出相应的电信号，输出的电信号传至远端的控制器。压力表有红、黄、蓝三根引出线。 压力表电气技术参数： 电阻满量程：400?（蓝、红） 零压力起始电阻值：≤20?（黄、红） 满量程压力上限电阻值：≤360?（黄、红） 接线端外加电压：≤6V（蓝、红） 图五 恒压供水接线图 开环调试： 检查接线无误后，合上空气开关和漏电开关，变频器上电，数码管显示0.0，按JOG键，检查水泵的转向，若反向，改变电机相序。 按运行键RUN，运行指示灯亮（绿色），顺时针方向旋转键盘旋钮，输出频率上升，观察压力表的压力指示，同时用万用表直流电压档测量变频器端子VF和GND之间电压值，随着变频器输出频率升高，压力增加，VF和GND之间的反馈电压上升，记录下将要设定的恒定压力（比如5公斤）对应的反馈电压值（比如3.1V）。按停车键STOP，变频器减速停车。

参数设定： F1.01出厂值为0.0，设定为1 F1.23出厂值为0，设定为30.0 F2.05出厂值为0，设定为1 F2.19出厂值为0，设定为1 F4.00出厂值为0，设定为1 F4.06出厂值为0，设定为3.10 按电机名牌设定电机参数：F1.21、F5.00～F5.04 闭环变频恒压运行： 合上起停开关，变频器运行指示灯亮，输出频率从0.0Hz到达30.0Hz后，根据用水情况自动调节，保证出水口的压力恒定为5KG。增大F4.06的参数设定值，出水口的压力增加，减小F4.06的参数设定值，出水口的压力降低。

plc变频恒压供水系统毕业设计

攀枝花学院本科毕业设计[基于plc的变频恒压供水系统] 学生姓名：曲斌 学生学号： 200810503053 院（系）：电气信息工程学院 年级专业： 08自动化 指导教师：伍刚教授 助理指导教师：唐老师副教授 二〇一二年六月

攀枝花学院本科毕业设计（论文）摘要 摘要 随着人民生活水平的日益提高，新技术和先进设备的应用，给给供水设计得到了发展的机遇。于是选择一种符合各方面规范、卫生安全而又经济合理的供水方式，对我们给供水设计构成了新的挑战。本系统采用PLC 进行逻辑控制，采用带PID 功能的变频器进行压力调节，系统有工作可靠，使用方便，压力稳定，无冲击等优越性。 变频恒压供水方式技术先进、水压恒定、操作方便、运行可靠、节约电能、自动化程度高，在泵站供水中可完成下列功能: (1)维持水压恒定；(2)控制系统可手动/自动运行；(3) 系统睡眠与唤醒。当外界停止用水时，系统处于睡眠状态，直至有用水需求时自动唤醒；(4) 多台泵自动切换运行；(5)在线调整PID参数； (6)泵组及线路保护检测报警等。 关键词变频器，变频恒压供水，PLC

攀枝花学院本科毕业设计（论文）ABSTRACT ABSTRACT In company with the improvement of people’s living standard, the application of new technique and advanced equipment provide a new development for the design of water supply. It is a challenge for us to select a way of water supply with high standard, secure and healthy, economical, and reasonable. This system adopts PLC logic control, and transducer with PID function to adjust the pressure, which presents many advantages, such as high reliability, convenience in use, stability in pressure，and without impact. Advanced technology and constant pressure water supply, water pressure constant, easy, reliable operation, saving energy, high degree of automation in the water supply pumping station to be completed by the following functions: (1) maintaining the pressure constant; (2) control system manual / Automatic operation; (3) system sleep and wake up. When the outside to stop water, the system is in sleep mode until a wake-up automatically when water demand; (4) multiple pump automatic switching operation; (5) On-line adjustment of PID parameters; (6) pump and line protection detection alarm. Key words inverter, VF constant pressure water supply, plc

变频器恒压供水课程设计

目录 1变频器恒压供水系统简介 ................................................................... 错误！未定义书签。 1.1变频恒压供水系统节能原理 .................................................... 错误！未定义书签。 1.2变频恒压控制理论模型 ............................................................ 错误！未定义书签。 1.3恒压供水控制系统构成 ............................................................ 错误！未定义书签。 1.4恒压供水系统特点 .................................................................... 错误！未定义书签。 1.5恒压供水设备的主要应用场合 ................................................ 错误！未定义书签。2变频恒压供水系统设计 ....................................................................... 错误！未定义书签。 2.1设计任务及要求 ........................................................................ 错误！未定义书签。 2.2系统主电路设计 ........................................................................ 错误！未定义书签。 2.3系统工作过程 ............................................................................ 错误！未定义书签。 2.3.1减泵过程 ....................................................................... 错误！未定义书签。 2.3.2加泵过程 ....................................................................... 错误！未定义书签。 3 器件介绍及选型 .................................................................................. 错误！未定义书签。 3.1变频器介绍 ................................................................................ 错误！未定义书签。 3.2变频器的种类 ............................................................................ 错误！未定义书签。 3.3变频器选型 ................................................................................ 错误！未定义书签。 3.3.1变频器的控制方式 ....................................................... 错误！未定义书签。 3.3.2变频器容量的选择 ......................................................... 错误！未定义书签。 3.3.2变频器主电路外围设备选择 ......................................... 错误！未定义书签。 3.4可编程逻辑控制器（PLC）..................................................... 错误！未定义书签。 3.4.1 PLC的工作原理 ........................................................... 错误！未定义书签。 3.4.2 PLC及压力传感器的选择 ........................................... 错误！未定义书签。4PLC编程及变频器参数设置............................................................ 错误！未定义书签。 4.1 PLC的I/O接线图 ............................................................... 错误！未定义书签。 4.2 PLC .......................................................................................... 错误！未定义书签。 4.3 变频器参数的设置 ................................................................. 错误！未定义书签。总结 .......................................................................................................... 错误！未定义书签。参考文献 .................................................................................................. 错误！未定义书签。