变频恒压供水控制系统设计

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　　摘 要：本文是关于，步进顺序控制功能基于PLC和变频器PID频率自动调整功能相结合的恒压供水控制系统，由变频器、PLC和三个泵，系统的操作，管网压力传感器在4～20ma电流信号输入到变频器PID控制器，PID控制器来调整频率输出值，改变泵速。当用户用水量增加，管网压力低于设定压力时，变频器的输出频率增加。当达到设定压力时，水泵转速不再变化，管网压力不变。当泵不能满足用水量的增加时，PLC会根据压力的变化自动增加泵的数量。当管网用水量减少，不需要多台泵同时运行时，PLC会自动减少泵的数量，使管网压力恒定输出，从而实现系统的自动控制。
　　关键词：变频器；可编程控制器PLC；自动控制
　　DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.128
　　0 前言
　　我国城镇市政管网的供水压力通常维持在0.14MP左右，这样的水压只能满足低层建筑供水的要求，高层建筑必须通过二次加压才能满足用水要求。以前大多采用常高压给水系统，由水泵把水提升到水塔，再由水塔把水输送给各用户，结果增大了水泵的轴功率和能量损耗，非常不经济；本系统将采用PLC与变频器相结合的方式来控制水泵的切换和转速调节，使管网压力恒定输出。
　　1 变频恒压供水系统组成和设备选择
　　1.1 系统组成
　　小区变频恒压供水系统通常是由水井、水泵、压力传感器、变频器、管网组成。工作流程是利用设置在管网上的压力传感器将管网系统内因用水量的变化引起的水压变化，及时将信号（4-20mA或0-10V）反馈到变频器PID调节器，PID调节器对比设定控制压力进行运算后给出相应的变频指令，改变水泵的转速，使得管网的水压与控制压力一致。
　　1.2 变频器和可编程控制器（PLC）选型
　　本文选用日本三菱公司的FX2N系列的PLC和 FR-A700系列變频器。
　　2 控制原理简述如下
　　2.1 控制过程
　　该系统由一个变频器、一个PLC和三个泵组成。利用变频器的PID功能和PLC实现1 - 3自动恒压供水的变频。自动/手动切换。
　　控制过程：系统启动后，压力传感器对水管内压力进行测量。如果水管的压力小于设定值，PID值调整，输出值增加时，变频器的输出频率的增加，泵的速度增加 ，当变频器输出频率达到49赫兹，从变频水泵切换操作电源频率操作。如果水压没有达到设定值，则继续变频启动第二台水泵，直到三台水泵都启动到最大供水压力为止。当供水大于用水量时，逆变器降低输出频率，泵转速降低。当变频器输出频率降低到20HZ时，泵停止工作。如果在半夜不用水，所有的水泵就会停止运行。
　　2.2 PLC控制的步进程序
　　该程序由步骤指令的设置和复位指令完成。步控实际上只有两条指令。 STL，步控制开始。完成所有步骤控制后，使用返回命令RET返回到开始步骤S0然后循环向下。从一个STL开始到下一个STL是一个“步骤”； SET是一个设置命令，将线圈设置为1状态 - “上电”，RST是复位命令，将线圈复位为0状态 - “断电释放”； ZRST是批量复位命令。例如，所有三个计数器，例如C10-C12，都会立即复位； M8002是一个特殊继电器，当它接触电源时（相当于上升沿）电气闭合。脉冲），它将在以后正常打开。这里使用的是程序启动时的初始化过程。
　　3 结论
　　本文研究了变频器与PLC相结合的恒压供水系统。采用三菱FX系列PLC灵活的步进指令控制功能，可根据管网用水量随时切换三台泵。压力传感器的管网压力信号为4 - 20毫安电流信号给变频器PID 控制器、PID比例积分控制器根据压力变化自动调节变频器的输出频率，控制水泵的运行速度，实现了恒压供水自动控制，不需要人工干预，节省了大量水和能源，实现节能的最佳方式。
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