PLC与变频器在恒压供水系统中的应用

胡国寿

南京市溧水区人民医院

PLC与变频器在恒压供水系统中的应用

胡国寿

南京市溧水区人民医院

基于PLC和变频技术的恒压供水系统集通讯技术、变频技术、电气技术和控制技术于一体，采用该系统进行变频恒压供水可以有效消除水锤发生，同时提高供水系统的稳定性和可靠性，同时系统具有良好的节能性，这在水资源和能源日益紧缺的今天尤为重要，因此进一步加强对其的研究非常有必要。基于此本文分析了PLC与变频器在恒压供水系统中的应用。

PLC；变频器；恒压供水系统；应用

1 、变频恒压供水系统的国内外研究现状

在20世纪60年代的时候，随着计算机技术的不断发展以及可编程控制器的飞速引入，在相关的制造业中运用可编程控制器这已经成为了一种重要的趋势。同时随着后期技术的不断发展，电气控制领域中也不断运用了变频器的技术，而这种广泛的运用主要是集中在20世纪90年代，因此不言而喻，新生的变频器迅速在国内外受到了很大的重视，成为许多业界人士所关注的重大焦点。现今关于变频器的应用也是十分广泛的，通常在许多的领域中都有用到变频器，比如钢铁企业，水泥冶炼以及环保和供水系统中都有普遍运用到，这些领域中对变频器的运用，从而说明了变频器的发展对于各行各业都有着重大的影响意义。

同一时期，在PLC网络中应用PLC的构成以及将变频器进行了充分的结合，这可以说是目前的现代工业领域中的一个重大的发展与突破，在现代工业化领域中，第一选择的控制装置就是基于PLC的技术，也迅速成为工业中的不可替代的重要角色。20世纪90年代初的时候PLC技术就首次运用到了国内，但是的PLC是来自西门子公司所研究的技术，而且在这一时刻，变频器的发展已经处于了萌芽的阶段，同时变频器也获得很大的进步，恒压调速供水系统实现不断发展是一个漫长的过程，在这个过程中该系统不断得到了完善与改进。从2008年以来，随着基于变频恒压自动供水相关的设备不断在市场中获得广泛的发展，而且生产出的产品也在不断的增多，在恒压供水系统中应用PLC与变频器相结合得到国家政府的支持，我国的一些企业在这方面的投资也不断地提高。而且这些商家迅速发现了恒压供水系统中的商机，这足以证明了变频器的意义重大。

2 、PLC的概述

PLC，即可编程逻辑控制器的英文简写，是基于微电脑技术的基础上，运行完成通用自动控制装置，内部利用可编程的存储器对流程进行存储，具体的流程程序可以分为逻辑关系处理、运算处理，计数控制等等，依赖于用户所下达的指令而完成相关的流程处理。从结构上来说，结构控制器可以为分为两大形式，固定式以及组合式。在固定式的可编程逻辑控制器当中，由CPI处理器、I/O模块、内存卡以及电源组成，其整体为不可拆分的主体。在组合式的可编程逻辑控制器当中，在基于固定式的可编程逻辑控制器之上添加地板或者机架，利用一定的组合形式完成，可以进行相应的拆分和组合。在可编程逻辑控制器当中，CPI处理器扮演着非常重要的作用，在控制器当中所有的流程运行和处理行为完成，都是依赖于CPI处理器。将PLC技术充分的利用到机电一体化生产系统中，使得操作的流程更为智能化，从而可以促进其生产效率水平的大幅度的提高。

3 、PLC与变频器在恒压供水系统中的应用

3.1 系统组成

系统以变频器、PLC为核心，采用两台水泵变频，工频循环供水，压力恒定。如图1所示，两台水泵采用并联的方式调速和运行，循环使用。当系统流量较小时，压力传感器检测到系统中压力信号，变频器输出一定的频率信号到水泵，PLC将这两个信号采集到PID模块，经过PLC内部的PID运算，由PLC发出信号到变频器，由变频器控制两台水泵电机进行工作。

图1 变频器恒压供水系统

3.2 PLC硬件与变频器

PLC选用德国西门子公司的S7-200型，其具有先进的程序结构，功能强大、使用方便的编程软件STEP7-MicroWIN；具有灵活方便的寻址方法，与高级语言C语言相似；具有非常明显的价格优势。

变频器硬件系统选用德国西门子公司的M440变频器，用变频器输出的频率控制三相交流异步电动机转速。

3.3 系统工作过程

两台水泵为一组，安装一台变频器，其中任意一台水泵做常用泵、一台为备用泵。白天用水少时，大水泵投入工作，小水泵不工作；晚上用水多时，大水泵和小水泵工作，小水泵工频工作当定量泵使用，大水泵变频工作当变量泵使用，两种工作状态切换运行。

3.3.1 首先是大水泵电机变频启动工作，电机转动带动水泵到达变频器设置的最高频率50Hz，输出水流压力仍然没有达到所设定的压力值，这时大水泵工作所输出的流量无法满足系统的正常工作，PLC可编程控制器输出信号把大水泵切换到由改变频率运行为工作频率运行，同时输出控制小水号泵启动工作，提高输出压力以提供大流量的输出，满足夜间大流量的用水要求。当白天用户的用水量降低时，如果两个泵同时工作系统中的压力就会升高，这时就需要PLC切断小水泵的工作，同时大水泵工作时频率为一个相对恒定的状态。

3.3.2 在两台水泵实际的工作中，需要大水泵在运行过程中始终保持工作状态，而小水泵并不经常工作。在系统的设计时，要考虑到两个水泵的运行状态，大水泵选择0.75KW，小水泵选择0.37KW。

3.3.3 两台水泵在改变频率运行和工作频率运行时在电气控制中要有互锁，两台水泵需要都能够进行独立的工作。

总之，为了满足用户用水量多以及对水压的控制比较高的这些情况从而在供水系统中运用变频的技术，这对于供水系统有着十分重要的意义。

[1]罗锋华，房驰，程豪.PLC与变频器在恒压供水控制系统中的应用[J].机床电器，2011，04：27-30.

[2]龙章春.PLC与变频器在自动恒压供水教学设备中的应用[J].科技信息，2007，03：179+202.

[3]王德利，马朝亮.PLC控制变频器在恒压供水中的应用[J].黑龙江科技信息，2010，12：45.