应用PLC和变频器结合实现变频恒压供水系统

应用PLC和变频器结合实现变频恒压供水系统

1简介

随着变频调速技术和可编程控制器的快速发展，其应用广泛，功能强大，使用方便，已成为现代工业自动化的主要设备之一，广泛应用于工业生产，其他领域（民用和家庭自动化等应用也迅速增长。

由于变频调速技术和可编程序控制器的灵活方便应用，它也广泛应用于恒压供水系统。采用PLC作为中央控制单元，采用变频器和PID组合，可根据系统状态快速调节供水系统的工作压力，达到恒压供水的目的，提高系统的稳定性。 ，控制效果好，节能效果明显。

2，系统结构

3，工作原理

该系统具有手动和自动操作模式。在手动模式下，按按钮启动和停止泵。您可以根据需要分别控制1＃“3＃泵的启动和停止。该模式主要用于设备调试，自动故障和维护。当自动运行时，首先通过1＃水泵变频运行，变频器的输出频率从0HZ上升，PID调节器将接收到的信号与给定压力进行比较，并送到变频器进行控制。如果压力不足，频率上升到50HZ，变频器输出上限频率。信号被发送到PLC。 PLC接收到信号后，1＃泵频率转换迅速切换到工频，2＃泵频率转换开始。如果压力仍未达到设定压力，则2＃泵将从频率转换切换到工频。 3＃泵变频启动;如果耗水量减少，PLC控制从第一台泵开始，系统根据PID调节参数平稳运行，并始终保持管网压力。

如果出现瞬间停电，系统将停止。电源恢复正常后，系统将自动返回初始状态并开始运行。变频自动功能是系统最基本的功能，系统自动完成多泵启动，停止和循环变频的所有操作过程。

4，逆变器

逆变器采用艾默生电气生产的EV2000系列变频器。 EV2000采用独特的控制方式，实现高扭矩，高精度，宽速驱动，满足通用变频器的高性能要求。它具有超越同类产品的防脱功能，适应电网的恶劣温度，湿度和灰尘容量。大大提高产品可靠性。

EV2000具有实用的PI（图2），简单的PLC，灵活的输入和输出端子，脉冲频率参考，断电和关断参数存储选项。频率给定通道与运行命令通道捆绑在一起，零频率间隙控制为设备提供了集成的集成解决方案，对降低系统成本和提高系统可靠性具有重要价值。 PI参数的设置将直接反馈变频器控制中的响应速度和精度。零频率操作阈值和零频率滞后的设置可以防止变频器在低频输出泵的低速运行（泵低于变频器输出15HZ）。效率非常低。当变频器低于某一频率时，输出自动停止，即恒压供水要求不受影响，效率最大化。

5，PLC控制系统

系统采用三菱FX-1s30MR，I / O点为30点，继电器输出，PLC编程采用FX-20P-E手持编程器或三菱PLC专用编程软件SWOPC-FX / WIN-C，PLC可编程控程器件及软件为离线编程，在线连接和调试提供了完整的编程环境。为了提高整个系统的性价比，系统采用可编程控制器的开关输入和输出来控制电机的启动和停止，自动输入，定时切换，供水泵的变频和报警。电机转速和设定压力等故障等变频器及其内置PID显示和控制模拟信号量和实际运行参数，如频率，电流和电压。

三菱PLC的编程说明简单易懂，程序设计灵活。本系统的系统主程序使用STL指令和状态继电器S，STL指令可以对生产过程和工作序列图进行非常接近的编程，序列功能图中的每一步其他步骤完全隔离，块组装完毕按照一定的顺序根据控制要求，可以成功完成控制任务。在对顺控程序进行编程时，FX系列PLC的状态继电器通常与STL指令一起使用。


泵组切换示意图如图3所示。满足工作条件。开始工作时，1＃泵启动，随着变频器输出频率的增加，泵的速度逐渐增加。例如，逆变器的频率达到50HZ，此时水压仍然是。如果未达到设定值，变频器将检测上限频率并向PLC输出开关信号。延时后，1＃泵快速切换到工频运行，同时释放变频器运行信号，变频器频率降至0HZ。然后，通过频率转换启动2＃泵。如果仍未达到压力，则将2＃泵切换到工频，通过变频启动3＃泵。在操作中，一个泵总是以变频操作。当压力达到设定值时，变频输出为0HZ，变频器向PLC输出下限频率信号。 PLC决定切断1＃工频泵。此时，它由工频泵和变频泵操作。如果此时压力达到设定值，则变频器输出为0HZ，下限信号输出到PLC。 PLC释放2＃工频泵，只有3＃泵变频操作维持管网压力。当压力下降时，变频器的频率上升到50HZ输出信号。延迟后，3＃泵切换到工频，1＃泵开始改变频率。如果仍然不满足压力，则1＃更改切换为1＃工作，2＃泵变频操作如果仍未达到压力，则2＃更改为2＃工作，启动3＃更改，并且三个泵同时工作，以确保供水要求。

这种切换过程有效地减少了泵的频繁启动和停止，同时，在实际管网对水压波动做出反应之前，快速调节变频器使水压平稳过渡，从而有效避免高层用户短时间停水。情况发生了。

在传统的变频恒压供水系统中，当水压高时，通常使用变频泵，并且变频器切换到以工频运行的泵以调节工频运行模式。这种切换方式理论上比直接切换工频的方式更先进，但很容易导致泵组频繁启动和停止，从而降低了设备的使用寿命。在该系统中，采用直停式工频泵的运行方式，快速调整变频器。只要参数设置合理，就可以实现泵组的无冲击切换，水压过渡平稳，有效防止水压。当大规模波动和水压过低时，短期缺水现象会改善供水质量。

6，注意事项

为了使系统稳定，快速，准确，您应该注意以下参数：

1）变频，工频切换时间T.

切换时间T在PLC程序中设定。设定T时，为确保泵在泵送过程中从变频转换为工频，同一泵的变频器运行和工频运行不会同时对应相应的交流接触器。逆变器损坏，逆变器损坏。同时，为了避免在工频启动时启动电流较大时对电网的影响，时间T必须在允许范围内尽可能小。

2）上限和下限频率持续时间TH和TL

变频器运行的频率随着管网耗水量的增加而增加。变频操作的频率是否达到上限（下限），并保持一定的时间判断是否加减泵。该判断时间为TH（TL）。如果设定值太大，系统将无法快速响应管网耗水量的变化;如果设定值太小，管网的耗水量可能会导致泵工作的频繁增加和减少。

7，结论

系统采用PLC与变频器相结合，系统运行平稳可靠，真正意义上实现了自动卸料自动循环泵和变频运行，保证了各泵的最佳运行效率和设备的稳定运行。它消除了大电流冲击的开始，并且降低了泵的平均速度，这可以延长泵的寿命并消除启动和停止期间的水锤效应。设计系统是大型公共社区（如大学和住宅区）的性能和价格的首选方案。并通过青岛科技大学泵房一期工程近两年，运行稳定，节能效果显着，深受用户好评。应用PLC和变频器结合实现变频恒压供水系统介绍结束。