基于PLC变频调速恒压供水控制系统研究

杜云飞

摘 要：随着社会经济的持续和快速发展，城市范围得到了拓展。对城市的供水系统的便捷性和稳固性的要求也在不断拔高，我国还存在很多自动控制性能极差的水厂，这种传统性的供水系统大多存在于中小城市中，对于它们的控制利用方面还需要依赖人力进行。

关键词：PLC；变频调速；恒压供水控制；系统

现代社會的飞速发展对供水系统提出了更高的要求。由于城市的扩展，人口不断增加，城市楼层越来越高，高层建筑物中的稳定供水也对供水系统形成的不小的挑战。可是目前还存在一些传统的供水方式，不仅能耗高，而且自动化较差，满足不了高层住户的用水需求。于是，基于PLC的变频调速恒压的供水系统便应运而出。这种供水系统新形式在达成用水量的自动调节和水泵转速的调节上都具有稳定性和实用性，因此也能够保证官网水压稳定，既能满足住户用水，又解决了传统供水模式中的弊端——耗能大。

1 PLC的内涵与功能分析

1.1 PLC的定义

PLC，全称Programmable Logic Controll，是可编程逻辑控制器。它是基于可编程的存储器，主要运用原理是通过内部存储程序来执行定时、逻辑运算、计数与算术、控制顺序等针对住户的指令，并利用数字或者模拟式输入输出来完成控制各种类型的机械或生产过程。

1.2 PLC的性质

PLC的本质与计算机尤为相似，多用于工业控制领域。主要硬件结构分为电源、CPU（中央处理器）、输入输出接口电路、存储器及通信和功能模块。其运行过程由采样输入、执行住户程序、刷新输出三个阶段。

1.3 PLC的功能

①PLC自身优势独特，系统编程简单明了，易操作；②PLC内集成了千百个编程元件，可以同时实现多个复杂的控制程序。相较传统的继电器系统，PLC不仅功能性强，而且极具性价比；③PLC系统成了系统化、模块化与标准化建设，硬件配套装置完善，适用性强，更便于住户的应用；①PLC产品硬件与软件系统同样优秀，能够防止干扰，非常可靠。作为工业控制的设备之一，其可靠性受到了广大住户的认可；⑤PLC的设计、安装及调试简单快捷，易操作；⑥PLC故障发生率极低，且内置完善的自行诊断与显示功能，维修方便，使用年限更长。

2 PLC变频调速恒压供水控制系统研究

2.1恒压供水系统的构成原理及要素

2.1.1恒压供水系统的构成原理

恒压供水系统是利用PID控制器来调节给定与来自压力传感器的压力值反馈，然后通过输出值控制电动机转速的自动运作过程。PID控制器的调节功能主要是通过PLC发出指令与变频器PID的控制功能来实现的，如图1： 恒压供水系统的要素

恒压供水系统包含PLC控制技术、传感检测技术以及变频器控制技术。其中，PLC是系统的运作核心，变频器的作用是调节转速，传感检测技术是通过信号转换和测量的变化、利用变频器控制输出的频率控制水泵转速。恒压供水系统的构成要素有PLC、变频器、A/D、D/A模块、压力传感器以及控制面板、操作面板等。

（3）恒压供水系统需考虑的设计因素

要充分考虑到恒压供水系统对系统的要求、变频器的参数值以及系统电路和系统程序，才能设计出合理的恒压供水系统。

2.2 PLC变频调速恒压供水系统的结构

如图2所示，水泵、变频器、PLC控制器及模拟量输入与输出单元和线性压力传感器等部分构成了PLC变频调速恒压供水系统。尤其值得关注的是模拟量控制单元及线性压力传感器需要与PLC控制器串联起来，构成封闭式的环路，形成供水控制系统。

2.3变频调速恒压供水系统的设计规范

在煤矿厂地面的供水设计，PLC变频调速恒压供水系统应遵照以下要求及设计规范：a） 通过观察图2，其中变频调速恒压供水系统的结构特征应考虑是在煤矿地面，因此所需的供水系统水设置台数为2～4台是最适用的，就以3台为例。供水系统设计的最高原则是利用备用水泵的设置提高生活区供水的安全性；b） 变频水泵水压与调速的设计要求，PLC变频系统的水泵调速的范围位于0.8～1.0之间较为合适，煤矿地面各个地点的供水须分别满足各区域点最不利配水点所需的水头；c） PLC变频调速恒压供水系统有下行上给和上行下给两种分布方案，而在实际的煤矿地面供水系统的设计中，多数采用上行下给的管路布置方案。

3 PLC 控制的系统分析

基于 PLC 的新型变频调速恒压供水系统其控制功能主要是由 PLC 控制系统来完成的，是供水系统运行控制的关键所在。PLC 控制系统主要采用的是可编程序的控制器，从而完成在线调试和连接的功能，而且能够通过语句表及梯形图之间的转换达到对供水系统的控制。例如，供水系统点击的启动或者停止、故障报警、定时切换、循环变频、软启动等方面的控制。

3.1故障警报和检修

如果新型的PLC变频调速恒压供水系统可以正常稳定的运行，那么，如果变频器在整个运行的过程中出现故障，例如超压、缺相或者是液位下限等故障的发生，系统就会自动启动报警系统，并且根据自动启动的报警系统发出报警声音。除此之外，针对于新型的变频调控恒压供水系统来说，系统会进行自行检测，并且针对于出现的故障进行自我分析，如果出现的故障比较严重，那么供水系统就会自动跳转为停机模式，比如说出现变频器故障、超压、液位下限等故障的时候，根据发出的警报的声音，可以及时通知维修的人员对故障进行有效的维修处理，及时的对发现的故障问题进行排除，从而可以有效的避免故障对供水系统造成的故障。

3.2水泵检修

多个水泵才可以组成一个新型变频调速恒压供水系统，具体的水泵数量要根据供水系统的规模确定，一般情况下都不得少于4个水泵。如果水泵长时间不间断的运行，那么水泵就会出现疲劳运行，影响供水的效率，还会导致水泵出现故障，因此，针对于这一问题，必须要对供水系统的水泵进行不定期的检修。在对水泵检修的过程中，不会影响到供水系统的正常运行，只是在系统正常运行的过程中，将某一台水泵停运，对该水泵进行检修，从而保证供水的效率和供水的安全性。

4 结束语

本文就针对于PLC变频调速恒压供水控制系统进行了研究，有效的保证在供水的过程中所出现的问题，从而有效的保证供水的水质。从而可以避免水泵由于频繁启动停止产生的劳损且效果显著；另一个方面，由于变频器可以在系统中实际管网对水压变化做出对应的反应之前迅速地进行调节。

参考文献：

[1]熊建国. 基于PLC的变频调速恒压供水系统设计与实现[D].电子科技大学，2013.

[2]李世隆. PLC变频调速恒压供水控制系统研究[J]. 中国高新技术企业，2015，20：13-14.