基于PLC的变频恒压供水系统的设计

随着人们生活质量的提高，以及对高效节能和设备使用寿命的要求的提高，这些方式都将逐渐被淘汰．因此，开发全自动的变频调速恒压供水系统越来越受到人们的重视和青睐。针对高层楼宇供水问题，提出了采用PLC作为中心控制单元，与变频器、水泵电机及控制电路相结合来构成闭环压力调节系统，根据系统状态快速调整供水量，使系统具有节能、工作可靠、自动控制程度高、经济易配置等优点，可在生产、生活中得到广泛应用．

1、变频恒压供水系统的理论分析与方案设计 1．1、变频恒压供水系统的理论分析

目前，水泵电机通常由三相交流异步电动机来驱动，对水泵的调速通过对其电机转速的调节来实现．而电机转速的调节主要通过变频调速装置同时改变电压和频率来实现．

变频调速系统通常是使用变频器拖动电机来实现电动机的软启动和无级调速，从而使鼠笼式异步电动机获得更高性能．在分析水泵的负载特性时，常采用下列的一组公式：

式中：n为电机转速;M为输出转矩;P为输出功率．

由式（1）可知：水泵具有平方转矩负载特性，当用水量减少时，电机转速降低，电机转速的微量减小，将使输出功率大幅下降．

1．2、变频恒压供水控制系统控制方案的设计

根据居民的实际用水情况，设计合理可靠的供水系统，使其在满足用户正常用水的同时，确保供水设施的安全运行．本设计从控制要求入手，分析系统的工作原理，选取相应设计方案，设计相应控制策略和控制流程，最后对其进行PLC的控制设计．

PLC的控制系统的主要任务是保证居民小区生活用水的可靠性．根据居民楼用水的现场实际情况，1d之中用水量会有若干个高峰期或低谷期，变频器则根据出水口的压力调节水泵的转速与投切．系统的硬件部分主要包括变频器、压力传感器、PLC、电气控制柜、水泵机组和低压电器等．

2、基于PLC的变频恒压供水系统的工作原理

将压力传感器提供的管网压力信号，传送给变频器，根据传感器的采样值与变频器的设定值进行比较，通过内置的PID功能进行数据处理，将处理结果作为变频器频率的给定输入，控制变频器的输出频率，从而控制水泵的转速，保持供水管道的压力恒定．当用水量较少时，管网压力将增加，压力的变化通过PID运算后使变频器输出频率下降，电机转速下降或减少运行的水泵数量，以此来减小管网压力，保持恒压供水．图1为恒压供水系统自动控制原理图．

图1  恒压供水系统自动控制原理图