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基于PLC和变频器的变频恒压供水系统

2012-06-15 14:23
孤身万里游
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  供水系统是国民生产生活中不可缺少的重要一环。在居民生活用水、工业用水、各类自来水厂、油田、油库、锅炉定压供热和恒压补水喷淋及消防等供水系统中,采用传统的水塔、高位水箱、气压增压等设备,不但占地面积和设备投资大,维护困难,且不能满足高层建筑、工业、消防等高水压、大流量的快速供水需求。另一方面,由于供水量的随机性,采用传统方法难以保证供水的实时性,且水泵的选取往往是按最大供水量来确定,而高峰用水时间较短,这样水泵在很长一段时间内有较大余量,不仅水泵效率低,供水压力不稳,而且造成大量电力浪费。这里介绍一种由可编程控制器控制的变频恒压供水系统,它既能解决人工操作的繁杂劳动和精神压力,又能节约能源。

  一、系统介绍

  变频恒压供水控制系统PLC控制器、触摸屏显示器、变频调速器、压力变送器、水位变送器、交流接触器等其它电控设备以及3台水泵(水泵数量可以根据需要设置)和一台小流量泵等构成,如图1所示。在供水系统总出水管上安装压力变送器检测出水压力,在蓄水池安装液位变送器,PLC具有模拟量输入检测模块,检测压力变送器和液位变送器输出的4-20mA信号,将检测的压力信号与设定的压力信号经过PID运算后,通过控制变频器的输出频率来调整电动机的转速,保持供水压力的恒定,这样就构成了以设定压力为基准的压力闭环系统;自动检测水池水位信号与设定的水位低限比较,输出水位低报警信号或直接停机。触摸屏显示器可以显示电源电压、电流、变频器输出频率、实际供水压力和设定供水压力和各泵的工作状态等信息;可以通过触摸屏在线修改设定供水压力和控制水泵的运行。该系统还设有多种保护功能,尤其是强电逻辑硬件互锁功能,从而保证正常供水,且可以做到无人值守。

图1:变频恒压供水系统的组成

  二、工作原理

  该系统具有手动和自动两种运行方式:

  2.1手动运行方式

  选择此方式时,按启动按钮泵或停止按钮,可根据需要而分别启停各水泵。这种方式仅供检修或控制系统出现故障时使用。

  2.2自动运行方式

  2.2.1启动程序

  在自动运行方式下开始启动运行时,首先检测水池水位,若水池水位符合设定水位要求,1#泵变频交流接触器吸合,电机与变频器连通,变频器输出频率从0Hz开始上升,此时压力变送器检测压力信号反馈PLC,由PLC经PID运算后控制变频器的频率输出;如压力不够,则频率上升至50Hz,延时一定时间后,将1#泵切换为工频,2#泵变频交流接触器吸合,变频启动2#水泵,频率逐渐上升,直至出水压力达到设定压力,依次类推增加水泵。

  2.2.2水泵切换程序

  如用水量减小,出水压力超过设定压力,则PLC控制变频器降低输出频率,减少出水量来稳定出水压力。若变频器输出频率低于某一设定值(水泵出水频率,一般为25Hz),而出水压力仍高于设定压力值时,PLC开始计时,若在一定时间内,出水压力降低到设定压力,PLC放弃计时,继续变频调速运行;若在一定时间内出水压力仍高于设定压力,根据先投先停的原则,PLC将停止正在运行的水泵中运行时间最长的工频泵,直至出水压力达到设定值。

 

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