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基于PLC与变频器的恒压供水系统
摘要：阐述了恒压供水的构成框图、工作原理及软件构成，侧重于给出恒压供水的实现思路。
关键词：PLC 变频器 恒压供水
中图分类号：TM921.51 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）04-0018-01
PLC作为新一代工业自动化控制装置，具有可靠性高、编程简单、通用性好、维护简单等优点，被广泛应用于冶金、化工、机械、电子、电力等几乎所有的工业领域；触摸屏技术的发展，也为人机对话提供了良好的平台。
我公司大部分设备需用循环冷却水，但又受生产淡旺季、产品结构变化等因素的影响，经常出现冷却水供应、使用的不平衡，这主要表现在冷却水管网水压上，用水量大时，水压偏低、流量偏小；用水量小时，水压则偏高、流量偏大。将其控制系统进行改造，采用PLC、变频器、触摸屏等控制后，不但解决了上述水压不稳的问题，还有操作界面友好、节能降耗、降低维护成本等优点。构成框图
该系统由触摸屏、PLC、变频器、压力变送器等组成，其构成框图如图1所示。
PLC：采用三菱FX1N-24MR，且选用配套的FX0N-3A模块，采集冷却水供水总管上的水压信号，并将其转换为4～20mA的电信号给PLC。变频器：采用三菱FR-A540系列。触摸屏：采用三菱F930GOT，显示设定水压、实际水压、水泵的运行时间、转速、报警信号等。工作原理
公司冷却水供应由2个泵组成，安装在公司冷却水供水总管上的压力变送器，采集水压信号，并将其转变为电信号给PLC，PLC将该信号与触摸屏上的设定值进行比较并计算，并将结果输出给变频器，控制变频器的频率值，从而控制水泵电机的转速，进而控制冷却水的压力。如用水量增大，1#泵转速达到额定转速也无法满足工艺要求时，系统自动将1#泵切换到工频电网上，同时启动、调节2#泵，直到采集到的水压稳定在水压设定值。如用水量减小，2#泵运行到下限频率时，系统自动将1#泵停运，2#泵继续通过变频器调节水压。此时，如用水量又增大，2#泵转速达到额定转速也无法满足工艺要求时，系统自动将2#泵切换到工频电网上，同时启动、调节1#泵，直到采集到的水压稳定在水压设定值。如此循环，实现自动恒压供水。系统软件
系统的软件包括变频器参数设定和PLC程序设计。
3.1 变频器参数设定
变频器变频运行，当水泵电机转速过低时，容易形成“空转”现象，所以将其变频下限设为20Hz；水泵电机可高速运行至额定功率（50Hz），所以将其变频上限设定为50Hz。除此之外，变频器还自带欠压保护、过压保护、过载保护等功能，当电网电压异常或水泵出现异常时可及时发出警报。
3.2 PLC程序设计
PLC的程序设计包括手动控制和自动控制的程序设计，手动部分是通过按钮控制水泵电机在工频下的运行与停止，供调试、维修用；自动控制程序采用PID调节指令，在此不作详细论述。系统优点
（1）冷却水压力可根据产品工艺要求在可设范围内任意设定，并将当前实际压力与设定压力显示在触摸屏上。（2）水泵电机启动由变频器控制，避免了直接启动的大电流给供电电网的冲击，既避免了对周边设备的影响，也能延长水泵电机的有效使用寿命。（3）工作泵与备用泵轮换运行，保证各泵有基本相同的运行时间，避免了因备用泵长期不用而发生的锈蚀现象。（4）有效降低水泵电机的运行能耗，节电率至少可达30%。结语
该控制系统具有功能强大、性能稳定、运行可靠等优点，硬件品牌可根据个人实际情况合理选用，稍作改进，可广泛用于生活供水、消防供水、中央空调系统、集中供热等供水系统。
参考文献
[1]王红梅，方贵盛.基于PLC与变频器的恒压供水节能技术研究[J].浙江水利水电专科学校学报，2009，（12）.[2]韩卫杰.PLC和变频器在城市小区恒压供水中的应用[J].科学之友，2008，（10）.[3]杜韦辰，张世俊.基于PLC与触摸屏的恒压供水系统的设计[J].兰州石化职业技术学院学报，2010，（6）.
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