PLC+變頻器的小區恒壓供水系統控制應用實(shí)例

引言 

      本文是針對某生活小區實(shí)際情況，結合用戶(hù)生活 / 消防雙恒壓供水控制的要求，我們進(jìn)行改造的一些心得?，F將其中的改造情況介紹如下。 

      眾所周知，恒壓供水系統對于生活小區是非常重要的，例如在生活小區供水過(guò)程中，若自來(lái)水供水因故壓力不足或短時(shí)斷水，可能影響居民生活。又如當發(fā)生火警時(shí)，若供水壓力不足或無(wú)水供應，不能迅速滅火，可能引起重大損失和人員傷亡。所以，生活小區采用生活 / 消防雙恒壓供水系統，具有較大的經(jīng)濟和社會(huì )意義。 

      基于上述情況，我公司對某生活小區供水系統進(jìn)行改造，采用西門(mén)子 PLC 作為主控單元。利用風(fēng)光供水變頻器，根據系統狀態(tài)可快速調整供水系統的工作壓力，達到恒壓供水的目的。改造提高了系統的工作穩定性，得到了良好的控制效果。 

2 用戶(hù)現場(chǎng)情況 

      市網(wǎng)自來(lái)水用高低水位控制器 EQ 來(lái)控制注水閥 YV1 ，自動(dòng)把水注滿(mǎn)儲水水池，只要水位低于高水位，則自動(dòng)向水箱注水。水池的高低水位信號也直接送給 PLC ，作為水位報警。為了保持供水的連續性，水位上、下限傳感器高低距離較少。生活用水和消防用水共用二臺泵，平時(shí)電磁閥 YV2 處于失電狀態(tài)，關(guān)閉消防管網(wǎng)，二臺泵根據生活用水的多少，按一定的控制邏輯運行，維持生活用水低恒壓。當有火災發(fā)生時(shí)，電磁閥 YV2 得電，關(guān)閉生活用水管網(wǎng)，二臺泵供消防用水使用，并維持消防用水的高恒壓值?；馂慕Y束后，二臺泵改為生活供水使用。 

現場(chǎng)設備參數如下 : 

型號 65-315（I）A 

流量 56m 3 /h 

揚程 110m 

效率 56% 

轉速 2900r/min 

電機功率 37KW 

3 系統控制要求 

用戶(hù)對二泵生活 / 消防雙恒壓供水系統的基本要求是： 

⑴ 生活供水時(shí)，系統低恒壓運行，消防供水時(shí)高恒壓值運行。 

⑵ 二臺泵根據恒壓的需要，采取先開(kāi)先停的原則接入和退出。 

⑶ 在用水量小的情況下，如果一臺泵連續運行時(shí)間超過(guò) 1 天，則要切換下一臺泵，系統具有倒泵功能，避免一臺泵工作時(shí)間過(guò)長(cháng)。 

⑷ 二臺泵在啟動(dòng)時(shí)都要有軟啟動(dòng)功能。 

⑸ 要有完善的報警功能。 

⑹ 對泵的操作要有手動(dòng)控制功能；手動(dòng)只在應急或檢修時(shí)使用。 

4 設備選型 

（ 1 ）供水變頻器 

      長(cháng)沙中贏(yíng)供水設備有限公司推出的專(zhuān)用于供水變頻器，使用空間電壓矢量控制技術(shù)適用于各類(lèi)自控場(chǎng)合。在恒壓供水中可以采用這類(lèi)變頻器。 變頻器除具有變頻器的一般特性外，還具有以下特性：水壓高、水壓低輸出接口，變頻器運行上限、下限頻率（可以任意設定），可以方便地進(jìn)行雙壓力控制，內置智能 PI 控制，以上功能非常適用于供水控制要求。在本例中選用 供水變頻器拖動(dòng)用戶(hù)水泵。 

（ 2 ） PLC 選型 

① 控制系統的 IO 點(diǎn)及地址分配 

      根據圖 1 所示及控制要求 , 統計控制系統的輸入、輸出信號的名稱(chēng) ， 代碼及地址編號如下表 1 所示。水位上 、 下限信號分別為 I0.1 、 I0.2。 

② PLC 系統選型 

      變頻恒壓供水系統共有開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn) 8 個(gè)，開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn) 10 個(gè) , 選用西門(mén)子主機 CPU222 （ 8 入繼電器出） 1 臺，加上擴展模塊 EM222 （ 8 繼電器輸出） 1 臺。即可滿(mǎn)足用戶(hù)供水控制要求 

（ 3 ）壓力傳感器 

      在供水系統中，壓力傳感器既可以采用壓力變送器，也可以采用遠傳壓力表。在本例中采用遠傳壓力表，壓力表相應接線(xiàn)端子接到變頻器主控板 3 腳、 4 腳、 5 腳即可。 

5 電氣控制系統原理

      電氣控制系統原理圖包括主電路圖、控制電路圖及 PLC 外圍接線(xiàn)圖三部分。 

（ 1 ）主電路圖 

      如圖 2 所示為電控系統主電路。二臺電機分別為 M1 、 M2 。接觸器 KM1 、 KM3 ，分別控制 M1 、 M2 的工頻運行；接觸器 KM2 、 KM4 ，分別控制 M1 、 M2 的變頻運行； FR1 、 FR2 分別為二臺水泵電機過(guò)載保護用的熱繼電器； QS1 、 QS2 和 QS3 分別為變頻器和二臺泵電機主電路的隔離開(kāi)關(guān)； FU1 、 FU2 為主電路的熔斷器； BPQ 為風(fēng)光供水專(zhuān)用變頻器。 

（ 2 ）控制電路圖 

      如圖 3 所 示為電控系統電路。圖中 SA 為手動(dòng) / 自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)， SA 打在 1 的位置為手動(dòng)控制狀態(tài)，打在 2 的狀態(tài)為自動(dòng)控制狀態(tài)。手動(dòng)運行時(shí)，可用按鈕 SB1～SB6 控制二臺泵的起 / 停和電磁閥 YV2 的通 / 斷；自動(dòng)運行時(shí)，系統在 PLC 程序控制下運行。 

圖中的 HL8 為自動(dòng)運行狀態(tài)電源指示燈。 

圖 3 電控系統控制電路圖 

（ 3 ） PLC 接線(xiàn)圖 

下圖 4 所示為 PLC 及擴展模塊外圍接線(xiàn)圖?；馂臅r(shí)，火災信號 SA1 被觸動(dòng)， I0.0 為 1 。 

圖 4 雙恒壓供水控制系統及擴展模塊的外圍接線(xiàn)圖 

6 小區恒壓供水系統程序設計 

（ 1 ）程序中使用的 PLC 內部器件及功能，如下表 2 所示： 

生活 / 消防雙恒壓的兩個(gè)恒壓值是我公司生產(chǎn)的風(fēng)光供水專(zhuān)用變頻器直接設定的。在本實(shí)例中，根據用戶(hù)要求，生活壓力設定為 0.35MPa, 消防壓力設定為 0.60MPa 。 

壓力低、壓力高信號分別由變頻器內部主控板 14 腳、 15 腳給出。 

供水運行下限頻率、供水運行上限頻率由變頻器程序設定。在本系統中，運行下限頻率設為 20Hz, 運行上限頻率設為 50Hz 。  

7 結束語(yǔ) 

      隨著(zhù)變頻調速技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻調速恒壓供水技術(shù)在小區已普遍使用。用變頻器來(lái)實(shí)現恒壓供水，與其它供水方式相比較而言，其優(yōu)點(diǎn)是非常明顯的。節能效果十分顯著(zhù)，啟動(dòng)平穩，啟動(dòng)電流小，避免了電機啟動(dòng)時(shí)對電網(wǎng)的沖擊，延長(cháng)了泵和閥門(mén)等的使用壽命，消除了啟動(dòng)和停機時(shí)的水錘效應。供水控制系統提高了小區的供水質(zhì)量。各項控制指標達到了用戶(hù)的要求。風(fēng)光變頻器在小區恒壓供水改造效果是明顯的，改造是成功的。