基于PLC的高层生活区变频恒压供水系统研究

李金璞 李姿* 沈阳工学院

近年来高层建筑层出不穷，要想为这些建筑使用者的生产及生活提供稳定可靠的用水保障，就必须采取多元化的手段不断强化高层建筑供水系统的效率和质量，避免由于供水不足等原因给使用者带来较差的用水体验。现阶段建筑领域高层建筑供水系统应用较多的是水塔及高水位设备等，不仅经济成本高能量消耗也较大，为了从根源上解决这个问题，为高层建筑使用者提供更加良好的用水体验。

1 变频恒压供水系统

1.1 变频恒压供水系统的优点

（1）高效节能、安全卫生

（2）恒压供水

（3）自动运行、管理简便

（4）延长设备寿命、电网稳定

（5）占地少、投资回收期短

2 基于PLC下的变频恒压供水系统

（1）水泵电机的启动程序：首先要向变频器供电，PLC程序在控制系统分组控制正式启动的时候开始运行，将电机和电源输出端之接触组件闭合，并连接变频器外控端子之间所有的常开触点，切断，以此来启动电机。

（2）水泵电机变频与工频切换程序：PLC在水泵机正常启动之后，只要变频器将其输出频率保持在50Hz，系统就会自动对比变频/工频输出电源的相位，若对比结果一致，则其扩展模块就会在控制器端子OV信号的控制下执行相应操作，对变频器输出彻底切断，消除接触器触头电弧。这个操作执行完毕后PLC执行既定程序，将工频接触器精准的吸合到一起，以此来完成变频及工频切换。

（3）PLC通信连接设置：PLC执行专用协议和RS指令连接阶段要进行设定，操作完成后需要重启。

（4）PLC数据输出：系统内的供水检测软件作用是对比信号采集装置收集到的数据和预先设定数据，以此来调控供水系统。

（5）PLC设计方法：供水系统实际控制设备影响着PLC输入及输出点数的数量。其输入端口涵盖工频转换器按钮等五大功能按钮；输出端口则涵盖转换、运行及控制等功能。PLC借助继电器来将全部的交流接触器连接到一起，还将控制系统内部的强弱电流分隔开来，避免互相干扰与影响，极大的强化了供水稳定性及安全性。

3 恒压供水系统控制原理及变频器PID

3.1 恒压供水系统控制原理

该系统在设计及运行过程中的控制目标都是供水系统管网内实际供水水压，对其进行实时检测，以保证控制对象跟随设定好的目标值尽可能地减小偏差，保证管网水压的恒定。设定的目标值可以保持常数值不变，也可以在一定时间段后发生改变，但是在每一个变化的时间段内，目标值仍未常数值。

3.2 恒压供水系统控制过程与变频器、PID

系统控制阶段一旦传感设备检测到实际水压和预设水压出现一定差距，就会自动向系统反馈正偏差值，该偏差值将会传输到变频器上，变频器内置PID将该偏差值进行计算和转换，输出一个执行量，该执行量为变频器转变频率输出提供了证据，而当变频器由于受到控制目标转变的影响而导致其频率发生转变时，就产生了一个频率的输出值，该值的作用时使水压和设定的目标值压力之间的偏差进一步减小，将其与变频器即时输出值相加，即可得到目标频率，进而以此为依据来借助变频器对水泵进行针对性的调控；相反，则反之。变频器对于水泵转速的控制的目的是为了根据生活区用户的用水需求来随时的改变水泵的抽水量使其能够根据供水量的需求而改变供水量，从而使水泵的抽水量提升提高了管网实际供水水压，只要实际水压等同于预设水压，系统闭环控制即平衡。

4 恒压供水系统基于MCGS组态软件

本研究采用通用监控软件（MCGS）工控组态软件对此变频恒压供水系统进行模拟调试，将系统各个参数传至监控界面，实现对水泵的实时动态监控，借助上位机来调控水泵的运行状态及参数。

5 结论

本文对高层生活区供水系统的现状及发展趋势进行分析，结合自己所学知识，来针对性设计出了一个科学高效的基于PLC的恒压变频供水系统，能够有效解决现阶段城市高层生活区供水系统运行过程中遇到的难题，为其提供更加安全稳定的服务。本文所设计的系统借助PLC及变频器来进行供水系统的调控，在PID调节器的辅助下计算得出相应的调节参数，来满足变/工频切换的需求，自动地调整电动机的转速和水泵电动机投入的台数，实现了恒压供水。

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