基于PLC变频调速恒压供水系统设计

姬建梅

（新乡县技工学校，河南 新乡 453731）

PLC的初期由于其价格高于继电器控制装置,使其应用受到限制。但近年来由于微处理器芯片及有关元件价格大大下降,使PLC的成本下降,同时又由于PLC的功能大大增强,使PLC的应用越来越广泛,广泛应用于钢铁、水泥、石油、化工、采矿、电力、机械制造、汽车、造纸、纺织、环保等行业。PLC的应用通常可分为以下类型：

（1）顺序控制，这是PLC应用最广泛的领域，用以取代传统的继电器顺序控制。

（2）运动控制，PLC制造商目前已提供了拖动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位置控制模版。

（3）闭环过程控制，PLC能控制大量的物理参数，如温度、压力、速度和流量等。PID（Proportional Intergral Derivative）模块的提供使PLC具有闭环控制功能,即一个具有PID控制能力的PLC可用于过程控制。当过程控制中某一个变量出现偏差时,PID控制算法会计算出正确的输出,把变量保持在设定值上。

1 系统简介

为改善生产环境，某公司投资清洁水技改工程并建成一座日产水2.5万t的供水系统，分别建设了抽水泵系统、加压泵系统和高位水池。根据公司用水需求特点，从抽水泵系统过来的水一部分直接供给生产用水部门，一部分则需通过加压泵输送到高位水池，而供给生产用水部门的水压与供给高位水池的水压相差较大。同时高位水池距抽水泵房较远达十多公里，高位水池的液位高低和加压泵系统的设计以及如何与抽水泵系统“联动”也是较难解决的。

（1）系统组成。系统主要由电动机、变频器、PLC控制器、软起动器、电机保护器数据采集及其辅助设备组成。

（2）控制要求及技术指标：①供水压力要求恒定，波动一定要小，尤其在换泵时。②三台泵根据压力的设定，采用“先开先停”的原则。③为了防止一台泵长时间运行，需设定运行时间。当时间到时，自动切换到下一抬泵，以防止泵长时间不用而锈死。④要有完善的保护和报警功能。⑤为了检修和应急要设有手动功能。⑥需要有水池防抽空功能。

技术指标：①供水扬程：4~120m；②供水流量：2~2000m3/h；③水泵功率：0.55~75kW；④平均节电率：30%~60%；⑤压力调节精度：0.01MPa；⑥预定压力设定数：第1、2压力。其中第2压力设定值为消防用水压力。⑦水泵数量及功率可根据用户实际情况来选定。

2 PID计算

PID运算电路如图1所示。

图1 PID运算电路

线性集成放大器的输入阻抗为：

令 T1=R1C1，T2=R2C2，τ1=R1C2，

由上式可见，此图实现了PID功能。

3 结语

通过以上各部分的分析与描述可知，在进行控制系统设计之前，必须调查清楚用户的需求，然后综合考虑各需求之间的关系和处理方法。变频器选择ABB公司的产品，IG5或IS5或IH等，它不仅完全具备控制系统对其功能的需求，而且具有较高的可靠性和性价比。

[1]陈在平，赵相宾.可编程控制器技术与应用系统设计[M].北京：机械工业出版社，2002.

[2]西门子公司.S7-200可编程控制器手册[Z]，2000.

[3]北京亚控科技发展有限公司.组态王6.5使用手册[Z].2003.