CPM1A小型可编程控制器在住宅小区供水中的应用

谢 鹤

（江苏仪化设备工程有限公司，江苏 扬州211900）

0 引言

东山二村25、26、27栋楼位于仪征化纤生活小区东北角，居供水管网末梢，又因其地势较高，在用水高峰时四楼及以上住户自来水的出水压力明显不足，给居民生活带来一定的影响。为了解决这个问题，供水部门决定在3栋楼房的附近区域增设加压泵房。

1 方案的实施

加压泵房定为无人值守的恒压供水之泵房，故选用远程压力传感器与变频调速装置配合，利用PID调节，自动控制变频调速装置的输出电压来达到水泵出水口恒压的要求。考虑到水泵检修、运行周期等诸因素，所以采取“一用一备”的形式（水泵型号为IS6100－125A、匹配电机型号为Y132S2－2－7.5kW），通过运用 CPM1A 小型可编程控制器来实现定泵运行、定时运行、工频运行、变频运行等几种运行方式，以达成恒压供水的最优化。同时，利用空气开关、热继电器以及变频调速装置对机泵实施过流（或短路）、过压、过负荷保护，并相应发出报警信号，及时将设备的运行情况反馈给巡检人员。

1.1 电气主回路接线

电气主回路接线如图1所示。KM1为1#泵工频运行接触器，KM2为1#泵变频运行接触器；KM3为2#泵工频运行接触器，KM4为2#泵变频运行接触器。接触器型号为LC1－D2510M5C；变频调速装置选用富士公司生产的产品，型号为FRN7.5P11S－4CX；空气开关选用 NS80H。机泵在变频运行工况下，由变频调速装置担负设备的过流、过压保护；机泵在工频运行工况下，由空气开关、热继电器（型号为LR2－D1321－N）作为设备的过流（或短路）、过负荷保护。远程压力传感器（工作电源：DC24V，输出4～20mA）的输出接于变频器的C1、11端口，变频器的故障报警输出30A、30C接于可编程控制器的I11端口。

1.2 可编程控制器接线

可编程控制器采用OMRON公司生产的产品，型号为CPM1A－20CDR－A，其接线如图2所示。该控制器的输入、输出点分配列于表1中。

图1 电气主回路接线

图2 可编程控制器接线

1.3 变频器参数设定及控制器编程

1.3.1 变频调速装置的参数设定

变频调速装置的参数设定如表2所示。

1.3.2 可编程控制器的编程

可编程控制器的编程梯形图如图3所示。程序可现场通过编程器写入或在移动PC上通过编程软件编好、修改后下载至控制器中。

表1 可编程控制器地址分配表

表2 变频器参数设定表

从程序梯形图中可以看出，机泵的工作过程分为定泵运行工作方式和定时运行工作方式以及变频运行和工频运行的系列组合，在此就不再一一详述了。

图3 程序梯形图

2 几点体会

（1）在调试过程中，用信号发生器取代远程压力传感器来模拟水泵出口压力值的信号时，发现信号值的大小虽然变化较大，但电机的转速变化似乎不明显，查找原因后知：由于疏忽，变频调速装置参数H20设定值保持了出厂值（即0——不动作），后来设定值改为“2”，满足了要求。另外，根据服务的对象特点，可将P增益（H22）调至适中，不需选取过大；同时，积分时间（H23）亦不需要选取过小。这样，虽然响应稍滞后，但可避免系统振荡。

（2）此增压泵房为无人值守之泵房，一旦出现故障，系统就会报警。笔者在编程时，增加了报警延时、间隔功能，这样既可以提示巡检人员检查、修复，又可以避免报警警铃因长时间通电而烧毁。

（3）根据供水季节、用水特点，可通过运用可编程控制器很方便地实现工频、变频、定泵、定时等多种输入信号时的选通控制，这是现阶段新型定时器暂时所不能替代的功能，也是选择控制器与变频器相配合来实现恒压供水的初衷。

（4）CPM1型控制器虽安装尺寸较小、价格也适中，但由于其没有时钟功能，因此在编程时只能利用内部特殊辅助继电器（25400）与计数器相结合来实现定时控制功能，这就使编程步序增多、扫描时间相对延长。若采用带有时钟功能的控制器（如西门子S7－200系列），则可明显缩减程序段，提高系统的可靠性。这也是本系统有待改进的地方。

3 结论

（1）项目实施后这些年，笔者常在夏季用水高峰时段走访3栋楼的最上层用户，只要变频调速装置的输出频率在30Hz左右，就能完全满足需要。但考虑到水泵匹配电机为Y系列普通电机，频率设定过低时，电机一方面容易发热，另一方面噪声也增大，所以在设定参数时，将最低频率设定为20Hz。

（2）在设备选型时，已考虑预留一定量的远程端口，这样就可以方便地与仪化供水部门的调度微机系统相连，便于其现代化管理。

（3）此改造项目虽用作改善供水管网末梢的3栋楼的供水，但对连片住宅区的恒压供水也有一定的借鉴作用。

［1］王兆义，杨新志.小型可编程控制器实用技术［M］.2版.北京：机械工业出版社，2011.

［2］张燕宾.电动机变频调速图解［M］.北京：中国电力出版社，2005.