2022年PLC变频恒压供水系统方案设计书7.docx

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1、封面作者： PanHongliang仅供个人学习PLC 变频恒压供水系统设计 摘 要 介绍了一种替代水塔供水的基于PLC 的恒压供水系统的构成和工作原理；系统采纳变频调速方式自动调剂水泵电机转速或加、减泵；转变以往 “先启后停 ”方式，自动完成泵组软启动及无冲击切换，使水压平稳过渡；变频器故障时系统仍可运行，保证不间 断供水；系统断电复原后可自启动；采纳硬件/软件备用及钟控功能 ， 使 各 泵 进 行 轮 休 ， 延 长 了 设 备 的 机 械 使 用 寿 命 ；0 引言随着变频调速技术的进展和人们对生活饮用水品质要求的不断提高，变频恒压供水系统已逐步取代原有的水塔供水系统，广泛应用于多层住宅

2、小区生活消防供水系统；然而，由于新系统多会连续使用原有系统的部分旧设备（如水泵），在对原有供水系统进行变频改造的实践中，往往会显现一些在理论上意想不到的问题；本文介绍的变频掌握恒压供水系统，是在对一个典型的水塔供水系统的技术改造实践中，依据尽量保留原有设备的原就设计的，该系统很好的解决了旧设备需要频繁检修的问题，既表达了变频掌握恒压供水的技术优势，同时有效的节约了资金；1 系统介绍变频恒压供水系统原理如图 1 所示，它主要是由PLC、变频器、PID 调剂器、 TC 时间掌握器、压力传感器、液位传感器、动力掌握线路以及4 台水泵等组成；用户通过掌握柜面板上的指示灯和按 钮 、 转 换 开 关 来

3、 了 解 和 控 制 系 统 的 运 行 ；通过安装在出水管网上的压力传感器，把出口压力信号变成4-20mA 的标准信号送入 PID 调剂器，经运算与给定压力参数进行比较，得出一调剂参数，送给变频器，由变频器掌握水泵的转速，调 节系统供水量，使供水系统管网中的压力保持在给定压力上；当用 水量超过一台泵的供水量时，通过PLC 掌握器加泵；依据用水量的大小由 PLC 掌握工作泵数量的增减及变频器对水泵的调速，实现恒压供水；当供水负载变化时，输入电机的电压和频率也随之变化，这 样 就 构 成 了 以 设 定 压 力 为 基 准 的 闭 环 控 制 系 统 ；同时系统配备的时间掌握器和PID 掌握器，

4、使其具有定时换泵运行功能（即钟控功能，由时间掌握器实现）和双工作压力设定功能（ PID 掌握器和时间掌握器实现）；此外，系统仍设有多种爱护功能，特殊是硬件 /软件备用水泵功能，充分保证了水泵的准时修理和系统的正常供水；正常情形（无泵检修）时，各泵的运行次序为1#， 2#， 3#，4#；2 工作原理2.1 运行方式该系统有手动和自动两种运行方式：.手动运行按下按钮启动或停止水泵，可依据需要分别掌握1#-4#泵的启停 ； 该 方 式 主 要 供 检 修 及 变 频 器 故 障 时 用 ；.自动运行合上自动开关后， 1#泵电机通电，变频器输出频率从0Hz 上升，同时 PID 调剂器接收到自压力传感器

5、的标准信号，经运算与给定压力参数进行比较，将调剂参数送给变频器，如压力不够，就频率上升到 50Hz ， 1#泵由变频切换为工频，启2#变频，变频器逐步上升频率至给定值，加泵依次类推；如用水量减小，从先启的泵开始减，同时依据PID调剂器给的调剂参数使系统平稳运行；如有电源瞬时停电的情形，就系统停机；待电源复原正常后，系统自动复原运行，然后按自动运行方式启动1#泵变频，直至在给定水压值上稳定运行；变频自动功能是该系统最基本的功能，系统自动完成对多台泵软 起 动 、 停 止 、 循 环 变 频 的 全 部 操 作 过 程 ；2.2故 障 处 理2 . 2 . 1故 障 报 警当显现缺相、变频器故障、

6、液位下限、超压、差压等情形时，系统皆能发出声响报警信号；特殊是当显现缺相、变频器故障、液位下限、超压时，系统仍会自动停机，并发出声响报警信号，通知修理人员前来修理；此外，变频器故障时，系统自动停机，此时可切换 至手动方式保证系统不间断供水；2.2.2水泵检修为爱护和检修水泵，要求在系统正常供水状态下，在一段时间间隔内使某一台水泵停运，系统设有水泵强制备用功能（硬件备 用），可随便备用某一台水泵，同时不影响系统正常运行；为了使水泵进行轮休，系统仍设有软件备用功能（钟控功能，由时间掌握器实现），工作泵与备用N 泵具有周期定时切换功能，周期间隔由时 间 控 制 器 设 定： 1 小 时 每 次 9

7、6 小 时 每 次 连续 可 调 ；3 PLC控制系统该系统采纳的是欧姆龙可编程序掌握器 SYSMACCPM2A系列， I/O 点数为 60 点， PLC 编程采纳 OMRON CX-Programmer，它是 Omron PLC 的 32 位视窗软件支持工具，供应完整的编程环境， 可进行离线编程和在线连接和调试，并能实现梯形图与语句表的相互转换；为了提高整个系统的性价比，该系统采纳开关量的输入/输出来掌握电机的启停、定时切换、软起动、循环变频及故障的报警等，而电机转速、水压量等模拟量就由PID 调剂器和变频器来控制；泵组的切换示意图如图2；开头时，如硬件、软件皆无备用（两者同时有效时硬件优先

8、）， 1#泵变频启动，转速从0 开头随频率上升，如变频器频率到达 50Hz 而此时水压仍在下限值，延时一段时间（防止由于干扰而引起误动作）后，1#泵切换至工频运行，同时变频器频率由 50Hz 滑停至 0Hz， 2#泵变频启动，如水压仍不满意，就依次启动 3#、4#泵，泵的切换过程同上；如开头时1#泵备用，就直接启 2#变频，转速从 0 开头随频率上升，如变频器频率到达 50Hz 而此时水压仍在下限值，延时一段时间后，2#泵切换至工频运行，同时变频器频率由 50Hz 滑停至 0Hz，3#泵变频启动，如水压仍不满意，就启动 4#泵，泵的切换过程同上；如 1#、2#泵都备用， 就直接启 3#变频，详

9、细泵的切换过程与上述类同；同样，如 3 台泵（假设为 1#、2#和 3#）运行时， 3#泵变频运行降到 0Hz，此时水压仍处于上限值，就延时一段时间后使1#泵停止，变频器频率从 0Hz 快速上升，如此后水压仍处于上限值，就延时一段时间后使 2#泵停止；这样的切换过程，有效地削减泵的频繁启停，同时在实际管网对水压波动做出反应之前，由变频器快速调 节，使水压平稳过渡，从而有效的防止了高楼用户短时间停水的情况发生；以往的变频恒压供水系统在水压高时，通常是采纳停变频泵，再将变频器以工频运行方式切换到正在以工频运行的泵上进行调剂；这种切换的方式理论上要比直接切工频的方式先进，但其简单引起泵组的频繁启停，

10、从而削减设备的使用寿命；而在该系统中，直接停工频泵，同时由变频器快速调剂，只要参数设置合适，即可实现泵组的无冲击切换，使水压过渡平稳，有效的防止了水压的大范畴波动 及 水 压 太 低 时 的 短 时 缺 水 现 象 ， 提 高 了 供 水 品 质 ；4 注意事项要 使 系 统 稳 定 的 运 行 ， 有 几 个 参 数 需 特 别 注 意 ：.变 频转 工 频 开关 切 换 时 间TMC设置 TMC 是为了确保在加泵时，泵由变频转为工频的过程中，同一台泵的变频运行和工频运行各自对应的沟通接触器不会同 时吸合而损坏变频器，同时为了防止工频启动时启动电流过大而对 电网产生的冲击，所以在答应范畴内T

11、MC 必需尽可能的小； .上 下 限频 率 持 续 时间TH和TL变频器运行的频率随管网用水量增大而上升，本系统以变频器运行的频率是否达到上限（下限）、并保持肯定的时间为依据来判断是否加泵（减泵），这个判定的时间就是TH （TL ）；假如设定值过大，系统就不能快速的对管网用水量的变化做出反应；假如设定值过小，管网用水量的变化时就很可能引起频繁的加减泵动作；两 种 情 况 下 都 会 影 响 恒 压 供 水 的 质 量 ；5 结束语在供水系统中采纳变频调速运行方式，系统可依据实际设定水压自动调剂水泵电机的转速或加减泵，使供水系统管网中的压力保持在给定值，以求最大限度的节能、节水、节地、节资，并使

12、系统处于牢靠运行的状态，实现恒压供水；减泵时采纳“先启先停 ”的切换方式，相对于 “先启后停 ”方式，更能确保各泵使用平均以延长设备的使用寿命；同时针对所用四台泵均已使用多年、需要定期进行 检修的实际情形，增加了硬件 /软件备用功能，有效延长了设备的使用寿命；压力闭环掌握，系统用水量任何变化均能使供水管网的服 务压力保持给定，大大提高了供水品质；变频器故障后仍能保证不 间断供水，同时实现故障排除后自启动，具有肯定的先进性；目前 该系统已投入使用，成效明显；版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理；版权为潘宏亮个人全部This article includes some p

13、arts, including text,pictures, and design. Copyright is Pan Hongliangs personal ownership.用户可将本文的内容或服务用于个人学习、讨论或观赏，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律的规定，不得侵害本网站及相关权益人的合法权益；除此以 外，将本文任何内容或服务用于其他用途时，须征得本人及相关权益人的书面许可，并支付酬劳；Users may use the contents or services of this article for personal study, researc

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