浅析基于PLC及变频调速小区恒压供水系统设计

董伟

摘 要：文章首先对供水系统总体设计的主要硬件设计展开了阐述，分析了变频恒压供水系统设备状态控制，并深入探究了基于PLC变频调速恒压供水系统的设计应用，旨在通过对PLC变频调速小区恒压供水系统设计的探讨和研究，实现我国供水系统质量的提高，为我国供水系统的稳定运行提供有效的科学依据。

关键词：PLC;变频调速;恒压供水系统

作为小区众多基础设施中的一大关键组成部分，供水系统的质量水平对人们的生产生活质量有着重要的影响，优质的小区供水系统往往更加完善。随着我国各方面社会总体水平的提高，人们对于基础设施建设有了更高的标准和要求，对供水系统的质量也提出了更高的期望，不仅要求其具备安全性和稳定性，同时还需要具有一定的经济性和可靠性，确保人们的供水质量和安全。另外，作者也发现现在的购房一族在选择地段和户型时，除了对楼盘的质量非常重视，同时也将供水系统质量纳入了参考项，供水系统不完善的楼盘即使地段好價格也大打折扣。如今大多数楼盘的供水系统都采用的是变频恒压供水系统，可见这种系统在生活生产中的应用颇为广泛，实际上也确实对人们的日常生活和工作具有重要作用。

1 供水系统总体设计主要硬件设计

为了确保供水系统的稳定运行，必须保证各个硬件的安全可靠，变频恒压供水系统涉及到的硬件较多，需要进行科学的设计和应用，方能达到社会效益和经济效益最大化，本文将从变频恒压供水系统的主要硬件、运行模式等方面进行深入的探讨和研究，分析如下：

1.1 变频恒压供水系统硬件分析

变频恒压供水系统的主要硬件包含变频器、PLC、供水管道、上机位系统、水泵拖动机组以及水泵机组的：恒压控制单元、信号检测环节等部分。水管上有一个压力测量部位，可测得水压信号，获取之后通过压力变送器转化为标准电信号。而模拟的压力信号在PLC端转化为数字压力信号，通过内部小程序的处理，获得模拟量，并传送到变频器频率控制的一端，达到调整变频频率、调节电动机转速、增加管网流量的目的，进而实现水压恒定。

上位系统能够方便对小区供水系统运行进行有效的监控，让操作系统更加灵敏便捷。上位系统机器和PLC连通，能够有效的监控系统的运行状态，显示实时压力值，记录原始数据，然后根据实际情况进行修改和调整，控制供水系统的启动或停止运行。

1.2 运行模式分析

变频恒压供水系统的运行模式结合了手动运行控制方式和自动运行控制方式，自动运行控制方式又可分为管网压力上升和管网压力下降两种情况。

当供水系统开始运作时，管网内水压几乎为零，这时1号水泵电机进入变频运行状态，直到管网压力达到预设范围，供水压力才能够满足人们需要，电机才开始进入正常运行模式。随着用水量的不断增加，管道内水压下降，通过压力传感器的信号传输，系统自动加快1号电机的运转速度。反之，当用水量减少时，便会降低1号水泵电机的运转速度。

在用水过程中，当用水量减小，管网压力上升，变频器的输出功率恢复到系统启动时的功率，这时，如果供水压力超过预设范围，系统会自动停止工作时间最长的一个水泵电机，直到数据恢复到预设范围，也就是说，水泵电机的运行受到变频器的控制。

当系统出现异常运行时，便需要手动运行控制方式及时应对系统的异常，它不属于常规的运行工作状态。一般来说，供水系统的控制系统开关在手动挡位置，1号水泵电机启动之后，将系统调整至启动状态，并安排工作人员关注压力值的波动，压力值直接关系到电机工作的数量和运行速度，当供水压力没有达到预设范围时，由工作人员手动启动2号水泵，按照刚才的运行操作继续观察和调整，直到第三台水泵电机启动。

1.3 硬件的选择

整个恒压供水系统的核心是PLC用于模拟量输入信号、自动反馈控制信号及开/关控制信号的采集，PLC的运行程序，需要确保所有动作硬件按照既定的设置和规律正常运作，完成系统控制程序的动作和指令，并传输数据到外界。

系统的自动运作控制模式和手动运作控制模式需可靠安全，便于供水系统正常运行和突发状况的检修和调整，并确保报警功能和设置无误，经济运行性能高。

供水系统的控制系统执行环节由变频器协助完成，通过频率输出调节电动机运转速度，进而控制管道供水量。

为了获得准确的管网压力信号，水压传感器必须选择精密度高的型号，便于控制压力信号的精准度，传递准确的信号，促进供水系统的正常使用。

2 基于PLC变频调速恒压供水系统的设计应用

PLC程序的应用是变频调速恒压供水系统的重要环节，通过PLC进行变频器调节，让设备能够稳定运行，有利于提高整体供水系统的质量和水平。因此本文基于PLC变频调速恒压供水系统的设计，从初始化控制程序、水泵电机启动程序、PLC通信连接和数据输出等几个方面，对供水系统的程序应用进行了详细的分析，研究如下：

2.1 初始化控制程序的应用

在启动供水系统之前，需要调节一个初始值，将模拟量数据进行初始化处理，并检查各个系统的运行状态是否正常，有无问题出现，如有问题，报警装置是否能够及时发出信号。

2.2 水泵电机启动程序的应用

启动控制系统之前，各个机组开始分组运行，PLC启动电机装置。水泵电机启动程序之前，变频器三相电源输入端开始供电，由PLC向系统发布指令，连通变频器三相电源输出端和电机的接触点，让变频器外部控制端口间的常开触点相连。

2.3 水泵电机变频与工频切换程序的应用

水泵电机变频运行过程中，有必要对变频输出的电源与工频电源的相位进行对比，若一致，不仅能够消除接触器触点之间的电弧，而且控制器端口的OV信号会发出信号给PLC，由PLC对接收到的信号进行运算，并对应相应的运行操作，将变频器的输出断开。PLC发出动作指令后，工频的接触器会相吸，水泵电机的变频与工频便可以完成切换。

2.4 PLC通信连接和数据输出的应用

PLC（西门子200SMART）的通信连接需要在专用的情况下，设置通讯格式，其中包含停止位、波特率及奇偶校验等设置，设定完格式后，重新启动PLC电源，让系统根据调整后的数值参数进行运行。

2.5 PLC设计方法分析

一般来说，供水系统的控制系统会影响PLC的输出点数和输入点数，并直接由控制系统的设备数量决定具体值。PLC的输出端口控制指令主要包含运行变频器的启动控制、工频&变频器的转换等，输入端口控制指令主要包含工频启动/停止、工频转换器、热机保护、故障复位。PLC在运行过程中，能够连通系统中所有交流接触器，并将控制系统中的强弱电流隔离开，对PLC的设备起到良好的保护作用，实现供水系统的安全稳定。

3 变频恒压供水系统设备状态控制分析

变频恒压供水系统的设备状态控制模块主要包含报警处理、设备状态显示与调整、设备参数设定三个维度的内容。

第一，报警处理主要用于系统出现异常运行和故障时，通过声音或者换面闪烁告知工作人员系统中的异常情况，对于恒压供水系统的运行而言，在出现故障时，除了及时解决以外，有必要将报警时的设备数据记录下来，便于问题解决，也为运行工作提供一个可参考的数值。

第二，设备参数的设定往往借助于供水压力和PLC水位进行参数调整，并将设定好的参数传输给PLC程序，以此控制系统。

第三，设备状态显示能够帮助工作人员及时了解设备运行状态，便于供水系统设备运行的科学性，提高供水系统质量。

4 总结

综上所述，随着人们生活水平的提高，人们对于供水系统的质量要求已经成为了重要的生活指标，基于我国大多数城市存在高楼供水压力不足的情况，本文对变频调速恒压供水系统进行全面分析，基于PLC及变频调速小区恒压供水系统设计，让供水系统能够在PLC的运算基础上控制变频器频率，调整水泵电机的运行状态，维持供水系统压力稳定，给供水系统的设计人员提供了一定的参考，对于提高供水系统质量，保持恒压供水具有指导性作用。

參考文献：

[1]刘大铭，沈晖.基于PLC的变频调速恒压供水系统设计[J].宁夏工程技术，2006，5（3）：251-253，257.

[2]徐成毅，吴永东.基于PLC的变频调速恒压供水系统设计[J].可编程控制器与工厂自动化，2010，（012）：47-49.

[3]胡雪梅，徐荣政.变频恒压供水系统的设计与应用[J].电机与控制应用，2011，（8）：63-67.