基于LOGO！和变频器的小区给水设备

王耀成++宫政伟

摘要：为了解决住宅小高层恒压供水问题，满足低功耗、低成本的要求， 提出了LOGO！和变频器控制的给水设备。通过现场压力传感器采集的测量信号及LOGO！逻辑控制信号，改变变频器的频率和电压，控制水泵的转速，达到恒压供水要求。本文还详细介绍了LOGO！的硬件电路及软件设计。实践证明：采用变频器和LOGO！控制，工作可靠、操作简单、便于维护，很好地满足了节能降耗的要求。

关键词：LOGO！；变频器；给水设备

中图分类号：TP29 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）11（a）-0000-00

1 引言

随着城市的持续发展，新建住宅小区不断增多，小区中小高层住宅的比例越来越高。由于市政供水管网的压力较低，满足不了小高层住宅供水压力的需求。另一方面小区用水变化量大；对水压的要求比较高；流量基本上由用户控制。根据这些特点本文提出了基于变频器和LOGO！的小区供水系统。

2 变频供水的特点

变频调速恒压变量供水作为住宅给水应用，它能极大地改善给水管网的供水环境，根据管网瞬间压力变化，自动调节水泵电机的转速和多台水泵电机的投入及退出，使管网主干出口端保持在恒定的设定压力值，整个供水系统始终运行在最佳状态。另一方面，变频调速节能明显，根据水泵的相似定律：流量、扬程、功率和转速之间关系如下： 、 、 。式中P1、H1、Q1分别为转速n1时的功率、扬程、流量；P2、H2、Q2分别为转速n2时的功率、扬程、流量；由此可见，当水泵在变负荷工作情况下，采用变频器调节水泵电机转速时，轴功率随转速比的3次方关系进行变化，节电效果明显。

3 系统的控制原理

该系统由一台变频器，一台LOGO！控制器，一个PI调节器和一个压力传感器及若干电控辅助部件构成，如图1所示。系统中各个部件的主要功能是：安装于供水管道上的压力传感器将管网压力转换成电信号，此信号输入PI调节器，与PI内部设定值进行比较，输出的电压和频率值用于控制变频器工作。变频器根据用户的实际用水量调节水泵转速以调节流量；LOGO！用于逻辑控制。

4 控制功能的实现

4.1 控制电路的硬件设计

控制电路选用富士LOGO！230RC（2），12点输入，8点输出，硬件电路如图2所示。

图2中QC1，QC2是转换开关，分别为工频和变频的转换和1号泵和2号泵的选择；SB1、SB2、SB3、SB4分别为1号工频启动、1号工频停止、2号工频启动、2号工频停止按钮；KD、KZ分别为低水位、中水位开关，由投入式液位压力变送器控制。KM1、KM2、KM3、KM4、KM分别为1号变频、2号变频、1号工频、2号工频控制线圈及主电路控制线圈。HD、HZ为低水位、高水位指示灯。HL1是电源接通指示灯，HL2是变故障指示灯。

4.2 控制电路工作原理

通过操作台上控制面板完成各种控制操作的选择。

1） 运行方式：通过手动方式选择工频或变频。系

统正常工作时选择变频，这是LOGO！输入点I5=1，输出Q3=1，线圈KM 工作，它的常开触点闭合，变频器带待工作，见图1。

2） 水泵的选择：在变频状态下，通过手动方式选

择1号泵，LOGO！输入点I6=1，输出Q4=1，线圈KM 1工作，它的常开触点闭合，1号泵工作，见图1。

5 控制电路软件设计

軟件编程采用Quick V5.7.1。程序是由基本的与、

或、反相器及RS触发器、延时接通模块组成。

当选择变频方式时，I5=1，经过两个或门B9、B23使输出O3=1，KM线圈工作，水泵准备工作。

选择1号泵，此时，I6=1，使3输入与门B18的一个输入端为“1”；B18的第二输入端是或门B9的输出，为“1”； B18的第三个输入端受水位输入端控制，此时，变频器要工作，中水位输入端I10=1，低水位输入端I9=0，经过内部逻辑运算使RS触发器输出为“1”，即B18的第三个输入端为“1”，与门B18输出为“1”，经过20秒的接通延时后使输出O4=1，线圈KM1得电，主电路图1中的常开触点闭合，水泵可以工作了。输入和输出端必须经过基本的逻辑门软件才能工作。仿真无误后可下载到硬件中，首先经过串口将LOGO！与计算机连接，选择通讯配置，选择串口，将程序下载到LOGO！中。

6 结论

该系统已运行近一年，完全满足了用户要求，实现了电动机无级调速，依据用水量及供水管网的压力变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求。同时还具有操作简单、运行可靠、抗干扰能力强、功耗低、噪音低、供水高品质、不需人员值守等特点。在能源消耗和运行成本上，已取得了比较明显的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1] 吴坚兰，陈秀琴，马嵩源. ACS800变频器在加载试验台控制系统中的应用[J].电气传动， 2009，39（1）： 67-70.

[2] 侍寿永.基于LOGO！的折弯机控制系统设计[J].电气传动， 2010， 40（3）： 78-80.