基于PLC的变频调速恒压供水系统设计与实现

熊建国　杨代强

摘 要：随着社会经济的不断发展，带来的结果就是城市的不断扩展。而随着城市常住人口的增多和人们生活水平的不断提高，人们对城市供水系统的质量、数量和稳定性要求也越来越高。城市供水系统通常都是在超压状态下运行，不仅效率低下，同时也使得城市管网的报损比较严重。在这种状况下，为了保证对城市的供水，考虑到我国中小城市供水系统的状况，对基于PLC的变频调速恒压自动控制供水系统进行设计。

关键词：PLC；变频调速；恒压供水

近年来，随着经济社会的持续发展，使得城市规模的逐渐扩展。而随着城市常驻人口数量的日益增加以及居民经济状况的逐渐提高，居民对城市供水系统的要求愈发提高。按照相关单位调查结果显示，自2008年一直至2013年这五年时间内，中国平均每人每天生活用水量显著增加，从180余升增加到240余升，增加比例约为4成，同时，我国的城市家庭人均日生活用水量也在逐年提高。跟人们用水量增加形成对比的，是在我国的666个城市里面，大概三百三十个城市或多或少缺水，其中严重缺水的超过一百一以上；尤其需要注意的是，在三十二个特大城市里面，存在三十个城市长时间受扰于供水不足，尤其是那些水资源相对不足地方，供水短缺更是影响人们日常生活的主要矛盾。现在，由于供水问题和供水系统的不合理，已经成为我国城市社会的一种潜在隐患。

一、变频调速恒压供水系统的能耗分析

所以，在这里，不必对电动机的极对数进行改变，仅仅对电源的频率进行改变，其转速就能够根据一定的比例进行改变。恒压供水的实质就是根据供水管网的压力变化来改变水泵电机的供电频率，就可以改变水泵的运转速度。也可以改变供水泵的性能特性曲线，以达到供水泵工作状态的调节。

在供水时，如果用户的用水量急剧增加，供水管网的流量变小时，使供电频率减小，就可以使供水电机的转速降低。同时，根据叶片泵相似理论可知，改变水供的转速，就可以让供水泵泵轴功率N，扬程H以及流量Q按照一定的规律进行变化。

在变频调速恒压供水系统里面，调节水泵主要是利用变频器对电源的频率f进行改变，利用这一种方式使其转速n有所改变，最终使水泵性能曲线能够改变。通过变频调速完成恒压供水，当转速减少的时候，功率按照转速的三次方的趋势减小，和恒速泵供水过程中通过闸阀提高阻力的节流进行比较来说，能够降低能量损耗，具有非常大的节能效果。

二、控制系统的硬件设计

恒压供水系统在消防、生产与生活等领域供水均非常适合，

这一个系统能够最高向四台主泵提供支持，文中主要以包括四台水泵的生活供水系统为研究对象，其原理框图具体如图2-1所示。

通过分析上图，能够发现这一个变频调速恒压供水系统主要包括信号检测、执行机构、控制系统与其他部分等方面的内容。

1.执行机构

其主要是负责抽取储水池里面的水并将其传至用户管网里面，上面的图中主要涉及三种泵。

2.信号检测

需进行检测的信号主要涉及液位、水压、变频器故障，以及消防等诸多方面的信号。

3.控制系统

通常情况下，设置于控制柜里面，主要由电控设备、变频器以及PLC系统组成。

4.人机界面

这是人和控制系统实施信息沟通的位置，对于用户来说，其能够利用这一个界面对设定压力值进行适当的更改，确定控制的应用宏，确定各种功能以符合各种场合的需要，并且用户还能够自这一个界面得到这一个系统的各种关键信息，将报警与故障问题解决，最终能够有效地控制系统。这一部分同时也能够监控设备的状态，因此就没有必要非要去现场监控，出现报警时对报警信号进行显示。

三、恒压供水软件系统的实现

恒压供水控制系统软件设计主要由PLC程序设计，监控系统的软件设计，PLC与PC上位机通讯设计等几方面组合而成。构成一个完整的恒压供水系统。

1.PLC程序设计

PLC程序流程图如图3-1所示。

2.恒压供水系统的监测软件设计

按照软件总体功能设计的相关条件以及具体步骤，在这里根据功能将系统的信息监控与管理程序分成各种模块。对于供水自动化计算机控制系统来说，其信息管理及监控软件大体上有数据管理模块、设备状态控制模块、数据采集及通信模块等方面组合而成。

通过对恒压供水系统的研究，虽然研究工作获得了一定的成果，但仍然还有很多的不足之处。比如本文设计的上位机组态软件监控界面图形比较简单，功能还需要进行优化；PLC控制程序编写时考虑不完善，功能不齐全等。软件的本身功能是比较强大的，为用户提供丰富的接口。设计中的不足之处将在以后的工作和学习中进一步进行完善。

参考文献：

宋序彤.我国城市供水发展有关问题分析[J].城镇供水，2001.

（作者单位 重庆科创职业学院）