多台水泵的变频恒压控制系统解决案例
PLC及变频器在多台泵自动恒压供水系统中的应用
PLC及变频器在多台泵⾃动恒压供⽔系统中的应⽤⽂章编号:1009—0207(2001)02—067-03P LC 及变频器在多台泵⾃动恒压供⽔系统中的应⽤3邓 巍Ξ(新疆⼯业⾼等专科学校 机电系,乌鲁⽊齐830000)摘 要:本⽂介绍了⽤ABB 公司⽣产的ACS -400型变频器和⽇本三菱公司⽣产的F1-30型⼩型P LC 所设计的⽆塔恒压供⽔系统,其中包括⽅案的确定、硬件设计及软件设计等。
此系统可合理解决三台泵在供⽔⾼、低峰时泵的切换及压⼒的稳定,可确保管⽹平稳压⼒波动<2%,泵切换时压⼒波动10%。
关键词:变频器;P LC ;恒压控制中图分类号:TP202 ⽂献标识码:A 随着异步电机变频调速技术的不断发展,恒压供⽔系统被⼴泛地应⽤到⼯业、农业、科研和民⽤等领域的各个⽅⾯。
不仅取得了显著的节能效果,还极⼤地改善了环境污染。
恒压供⽔的⽅法很多,变频器驱动⽔泵向管路供⽔,由⽔压传感器反馈信号与⽔压设定值在变频器中构成闭环,以保持⽔泵供⽔压⼒恒定的⽅法是⽬前性能最好的。
由于⽤变频器驱动的交流异步电动机能够快速平稳地进⾏调速,使得供⽔系统不仅能够精确地保持设定的⽔压值,⽽且在启停供⽔系统时没有冲击。
与其它⽅法相⽐,除了节能、卫⽣、安全、静⾳、调整⽅便、维修量⼩等特点外,还适于多系统集中控制或是实现⾃动化调节。
1 电⽓控制⽅案的确定1.1 以我校供⽔情况为例学⽣⽤⽔量波动范围较⼤,早、中、晚为⽤⽔⾼峰,上课时间基本不⽤⽔,在泵房设计中考虑⽤⽔量⼩时电机的效率,⽤⽔量⼤时压⼒要稳定,且照顾电机运⾏时间的均稳性,故采⽤三台电机泵各11K W 完成供⽔,要求系统⽆论是⽤⽔⾼峰,还是⽤⽔低⾕,压⼒都要稳定在误差10%范围内,⽽且三台电机投⼊与切换时压⼒不应超过规定范围。
管⽹⽔泵启动电流都不能有冲击。
电机、变频器、P LC 、传感器如有故障,声光报警。
综合系统供⽔质量及低成本要求,选⽤ABB 公司ACS -400型变频器⼀台(内含PI D 调节器),以确保每台电机均可以⾃动软启动及稳态时的压⼒控制。
双恒压供水水泵站PLC控制
1 前言随着社会的发展和进步，城市高层建筑的供水问题日益突出。
一方面要求提高供水质量，不要因为压力的波动造成供水障碍；另一方面要求保证供水的可靠性与安全性，在发生火灾时能可靠供水。
针对这两方面的要求，旧的供水方式和控制要求，即通过人工的方式调节水泵电机的开停来实现简单的供水控制已经满足不了需求。
旧的控制方式中，当用水量增大，即手动增加一台水泵；当用水量减小，则把最先运行的水泵关停。
这种传统的供水方式存在着许多缺点，特别是多台水泵供水系统尤为严重：其一，由于水泵电机只能工作在额定运行和停车两种工作状态，无法为用户提供可靠稳定的供水压力，且系统完全依赖于人工操作来控制，因而供水质量受人为因素影响较大。
且经常会出现断水、水管崩裂、管道共振等现象。
其二，由于水泵电机只能工作在工频状态，长期高速运行，电能浪费比较大。
其三，由于人为的控制难以始终保证电机在运行过程中投切次序的正确性，容易导致电机在长期运行过程中磨损不均，并且增大了误操作的可能性；同时设备运行不合理，机械磨损大，造成设备使用寿命短，维修量大，设备和人工成本都较高。
其四，在目前的城市生活小区、高层建筑供水系统中，基本采用高位水箱或水塔的供水方式，这样既增大了基建投资，同时也造成了水资源的二次污染。
新的供水方式和控制系统应运而生，这就是PLC控制的恒压供水系统。
恒压供水系统保证了供水的质量，以PLC为主机的控制系统丰富了系统的控制功能，提高了系统的可靠性。
因而我们选择“双恒压供水水泵站PLC控制”，作为课程设计的课题。
1.1设计的工艺流程如下图1所示，当管道中的压力为正常时，三台水泵中有两台运行，一台停止待用：当管道中的压力位为压时，三台水泵全部运行；当管道中的压力为高压时，只有一台水泵运行。
2 PLC的简介2.1 PLC的产生和定义20世纪20年代起，人们把各种继电器、定时器、接触器及其触点按一定的逻辑关系连接起来组成控制系统，控制各种生产机械，这就是大家熟悉的传统的继电器控制系统。
变频器恒压供水控制案例，值得收藏~
变频器恒压供水控制案例，值得收藏~话题随着电力电子技术的飞速发展，变频器恒压供水在写字楼、商场、居民楼应用十分广泛！变频器恒压供水配合风机、泵类、空气压缩机等流量和压力控制特点可实现供水压力的闭环控制，在管网流量变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。
为客户节省成本，具有较高的经济性和实用性。
变频器恒压供水模型一、控制要求如下图所示，K1开关正转启停变频器，用面板设置参数值为PID 闭环控制给定值；AI1端外接电位器作为模拟量反馈信号，用手动方式旋转RP电位器，改变反馈量，可使电机自动增速，自动减速或恒速运行。
这样用手动方式模拟PID闭环控制。
二、控制原理图三、参数设置在工作过程中发现恒压供水的难点并不在接线上面或者控制方式上，很多电工朋友在做恒压供水控制时，往往存在不知道参数如何设置。
以下基于某品牌变频器恒压供水的参数设置，也可作为通用型参数。
当然，不同变频器可能存在参数差异！变频器参数设置功能代号功能说明F00.11=1 端子启停命令F15.00=2 DI1为正转启停变频器F15.16=0 两线式运行方式F04.00=1 PID闭环控制有效F04.02=0 AI端模拟量反馈输入F16.01=5 AI端PID反馈F04.03=45 给定量设置为45%F04.04=3 比例增益P值设置为3F04.05=2 积分时间I值设置为2SF04.7=0 微分时间D设置为0F04.09=0.2 采样周期设置为0.2SF04.10=5.0 偏差极限设置为5%，反馈量与给定量之差注：当反馈值大于给定值时，电机减速，当反馈值小于给定值时，电机增速，当反馈值等于给定值时，电机恒速。
基于PLC的多泵循环变频恒压供水系统
基于PLC的多泵循环变频恒压供水系统摘要：本文主要分析恒压供水采用变频调速技术和PLC控制技术，该系统可以节能，运行的可靠性高，自动化程度高，切实提升供水的质量。
关键词：恒压供水；变频器；PLC控制；多泵循环恒压供水在城市自来水管网系统、住宅小区消防用水系统中得到广泛的应用。
恒压供水指的是用户端在不同的时刻，在不同用水量下，水压可以保持恒定。
在恒压供水系统中，可以结合压力的给定对管网水压的情况进行对照，从而分析变频器的调节。
一、PLC变频恒压供水系统的硬件设计（一）系统主要配置的选型在进行水泵机组选型中，结合PLC变频恒压供水系统的应用方式，完善水泵机组、变频器、PLC和扩张模块、压力变送器等设计。
水泵机组在设计中，要确保其平稳运行，也要确保其在高效区运行。
供水中要采用多台水泵机组，控制好流量范围，扬程一般是60米左右。
设置一台小泵作为辅助作用，在小流量中进行供水。
提升系统的可靠性，方便检修工作，设计手动功能。
设计完善的报警功能，提升水泵的经济性。
水泵的外壳采用不锈钢材质，叶轮和导叶采用铸造件，采用经典喷塑处理的方式。
电机要采用低噪音的，在严密的机械密封下，完善泄压保护。
水利模型的设计中，要结合设备的理化性质，防止弱腐蚀介质的使用。
在进行变频器的选型中，要控制好变频器的容量，结合电动机的额定功率，确定额定电流和变频器的容量。
在变频器容量选择中，要结合变频器的电流。
结合功能的差异，变频器的转速也不同。
在PLC和扩展模块选型中，由于PLC在整个变频恒压供水控制系统中居于核心作用，在对系统的输入信号采集中，完成输出单元的控制，实现数据的交换。
在PLC选型中，应该对PLC的执行速度、指令程度和内部存储空间进行分析。
在压力变动器的选型中，在水管压力信号转换中，主要是采用压力传感器和压力变送器的方式，在对模拟输入模块进行输入后，为了防止信号输入环节中产生干扰与损耗，一般采用4-20mA输出压力变送器。
如果压力传感器在运行中发生故障，水量会不足，导致水管中的水压会上升。
多泵恒压变频供水控制的实现方法_变频及伺服应用技术_[共2页]
![多泵恒压变频供水控制的实现方法_变频及伺服应用技术_[共2页]](https://img.taocdn.com/s3/m/10dc852ac8d376eeafaa31c5.png)
变频及伺服应用技术
| 152 |
图4-39 变频器内置PID 控制的恒压供水系统
图4-40 常见压力变送器接线图
2．系统运行中的3个状态
（1）稳态运行。
水泵装置的供水能力与用户用水需求处于平衡状态，供水压力P 稳定而无变化，反馈信号与目标信号近乎相等，PID 的调节量为0。
此时变频器控制的电动机处在f x 下匀速运行。
（2）用水流量增大。
当用户的用水流量增大，超过了供水能力时，供水压力P 有所下降，反馈信号减小，偏差信号（目标值−反馈值）增大，PID 产生正的调节量，变频器的输出频率和电动机的转速上升，使供水能力增大，压力恢复。
（3）用水流量减小。
当用户的用水流量减小时，供水能力小于用水需求，则供水压力P 上升，反馈信号增大，偏差信号则减小，PID 产生负的调节量，结果是变频器的输出频率和电动机的转速下降，使供水能力下降，压力又开始恢复。
当压力大小重新恢复到目标值时，供水能力与用水需求又达到新的平衡，系统又恢复到稳态运行。
二、多泵恒压变频供水控制的实现方法
多泵恒压供水系统中，控制方案有两种：一种是一控一方案，即每台水泵都由一台变频器来控制。
此方案的一次性投入费用较高，但节能效果十分显著，控制较简单；另一种是一控多方案，即采用一台变频器控制所有水泵，由于水泵在工频运行时，变频器不可能对电动机进行过载保护，所以每台电动机必须接入热继电器FR ，用于工频运行时的过载保护。
此方。
abb变频器acs510的spfc功能控制三台水泵._doc【可编辑】
ABB变频器ACS510的SPFC功能在多泵恒压供水系统中的实现一、前言北京ABB电气传动系统有限公司，作为全球传动行业的龙头企业，它的产品广泛地用于各行各业之中。
ACS510 作为其中的一款产品广泛地用于工业领域，还针对风机、水泵应用做了特别的优化，典型的应用包括恒压供水，冷却风机，铁和隧道通风机等等。
ACS510产品系列功率范围从0.75 KW至132 KW。
不仅性能稳定，质量可靠，而且功能强大，它的SPFC(循环软启动控制)功能很方便实现恒压供水系统，无需要使用额外的PLC。
二、ABB ACS510变频器特点简介1.完美匹配风机水泵：●增强的PFC应用：最多可控制7 (1+6) 各水泵：能切换更多的泵。
●SPFC：循环软启功能：可依次调节每个泵，最多可拖动6台水泵，无须使用额外的PLC。
●多点U/F曲线：可自由定义5段U/F曲线；可灵活广泛的应用。
●超越模式：应用于隧道风机的火灾模式；应用于紧急情况下。
●PID调节器：两个独立的内置PID控制器，PID1和PID2。
2.更经济：●直觉特性：噪音最优化，当传动温度降低时增加开关频率；可控的冷却风机，仅在需要时启动；可随机分布开关频率，从而降低噪音，极大改善了电机噪音，降低了传动噪音并提高功效。
●连接性：简单安装，可并排安装，容易连接电缆，通过多种I/O连接和即插式可选件方便地连接到现场总线系统上；减少安装时间，节约安装空间，可靠的电缆连接。
3.更环保●EMC:适用于第一及第二环境的RFI滤波器为标配；不需要额外的外部滤波器。
●电抗器：变感电抗器：根据不同的负载匹配电感量，因此抑制和减少谐波，降低总谐波。
三SPFC功能概述SPFC 功能，又称循环软启动功能，内置在ACS510变频器中。
该功能不同于PFC功能之处在于，SPFC功能每次启动新电机的时候，都是用变频器来启动的，而变频器刚刚拖动过的电机，将投切到工频上。
下面将以1台ACS510变频器拖动3台水泵为例介绍SPFC功能在恒压供水系统中的实现。
[毕业设计精品]水泵供水压力的PLC调节控制系统
![[毕业设计精品]水泵供水压力的PLC调节控制系统](https://img.taocdn.com/s3/m/f1d60103a76e58fafab0034e.png)
1 水泵控制任务描述1.1控制任务如图1.1所示为一恒压供水系统，有四台水泵。
要求主管道压力恒定在一个正常范围之内。
其中各个泵可以自动依次切换，即按一定顺序接通或断开。
其主管道压力通过管道末端压力传感器测得，当压力过高时高电位指示灯亮，当压力过低时低电位指示灯亮。
图1.1水泵图控制示意图系统控制要求如下：1)当主管道压力低于正常压力5s后，接通水泵的开关脉冲，增加一个工作泵，主管道压力增高。
2)当主管道压力高于正常压力5s后，切除水泵的开关脉冲，减少一个工作泵，主管道压力降低。
3)所有水泵的运行时间和接通频率尽可能一致。
4)当需要切除水泵时，先将运行时间最长的那台水泵切除；当需要接通水泵时，先要将休息时间最长的那台水泵接通。
1.2任务分析主管道的压力为整个控制系统的输出，其压力控制示意图如图1.2所示：打开开关关闭开关压力压力过低压力正常压力过高 图1.2水泵图控制示意图当主管道压力升高超出正常压力范围时，执行关闭开关操作；当其压力低于正常压力范围时，执行打开开关操作。
这是系统的主要工作过程。
然后是对泵的切换顺序的控制，即当需要切除水泵时，先将运行时间最长的那台水泵切除；当需要接通水泵时，先要将休息时间最长的那台水泵接通。
课程设计（论文）指导教师成绩评定表题目名称评分项目分值得分评价内涵工作表现20% 01 学习态度 6 遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。
02 科学实践、调研7 通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料。
03 课题工作量7 按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。
能力水平35% 04 综合运用知识的能力10能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。
05 应用文献的能力 5能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。
06设计（实验）能力，方案的设计能力5能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清晰、完整。
多泵自动循环切换恒压供水变频调速系统
多泵自动循环切换恒压供水变频调速系统陈成勇(西门子(中国)有限公司，上海200120)摘要：本文采用变频调速方式自动调节水泵转速或加、减泵。
自动完成泵组软启动及无冲击切换，使水压平稳过渡。
变频器故障时系统仍可运行，保证不间断供水。
系统断电恢复后可自启动。
并详细说明系统硬件构成、软件设计、工作原理、运行方式、参数整定等．系统主要采用三菱PLC和西门子变频，来实现所需要的功能．关键词：恒压供水；变频调速；水泵；PLC中罔分类号：TM921．51文献标识码：B文章编号：1003—7241(2010)01—0ll405Variable Frequency Adjustable Speed System Applied to ConstantPressure Water Supply for Many PumpSCHEN Cheng-yong(Siemens(China)Co．Ltd．，Shanhai200120China) Abstract：Variable frequency adjustable speed is adoopts to adjust the revolutions or add substract number of pumps is discussedin this paper．It can fulfil soft starting and self starting switch over without swash automatically andlet the hydraulicpressure transits smoothly．The system still can run during the frequency converter is in trouble，and ensure the water isstill continued．The system can self start after power out is recovered．This paper illustrate the composition of hardware，design of software，working principle，operating mode，parameters’setting of the system in detail．The system adoptsM itsubish’S PLC and Siemens’frequency converter to realize the function demanded．Key word：constant pressure water supply；variable frequency adjustable speed；water supply；PLC1引言恒压供水变频调速系统的优越性能，已成为设计的主流。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
多台水泵的变频恒压控制系统解决案例
对于多台水泵的供水系统，除了上述的控制过程外，还有一个增减泵的控制，一般情况下需要增加一个plc（或类似的控制装置）。
其控制过程为：当管网压力PV低于设定压力SV时，PID输出增加，变频器频率增加，电动转速增加，随着水泵的加速，PV增加，PID的输出一直增大到最大(20mA)时，变频器的输出频率达到最高频率(50Hz)，水泵转速达到额定转速；如果PV仍低于SV，则PID输出压力低的报警（开关量）信号，PLC接到该压力低报警信号，延时一定的时间（一般为30s~15min）；如果PV一直小于SV，则说明一台水泵已经不够用了，应使PLC控制第二台水泵投入运行，一直到开泵台数满足要求为止，PV值基本稳定在SV值附近。
当管网压力PV大于设定值SV时，如果PID的输出已经最小(4mA)，调速水泵停止运行，如果此时PV仍大于SV，则PID输出压力高的报警信号，PLC接收到此输入信号，延时一定的时间(30s~15min)，PLC 控制关掉一台水泵，知道关泵台数满足要求为止，PV值基本稳定在SV值附近。
案例分享
以3台泵为例，3台泵的恒压变频控制系统电气控制图如下图所示。
目前，很多变频器本身自带PID和PLC，这样造价也低，所以在选型
时可以选择这样的变频器，如富士公司的FRENIC5000-P11变频器、西门子公司的M430变频器和爱默生公司的TD2100变频器等。
在图中，万能转换开关SA2在右边“手动”位置时，①和②接通，③和④接通，⑤和⑥断开，按下起动按钮SB2，交流接触器KM1吸合，电动机M1工频起动；
按下停止按钮SB1，交流接触器KM1释放，电动机M1停止运行；
按下起动按钮SB4，交流接触器KM2吸合，电动机M2工频起动；
按下停止按钮SB3，交流接触器KM2释放，电动机M2停止运行。
在图中，万能转换开关SA2在左边“自动”位置时，①和②断开，③和④断开，⑤和⑥接通，KA3吸合，PLC控制变频器的起动，PID的压力高报警信号和压力低报警信号接在PLC的输入端，PLC测量到压力高报警信号或压力低报警信号，如果一直存在该信号，延时一定时间，则PLC控制电动机M1和电动机M2起动或停止。
PLC输出控制继电器KA1吸合时，交流接触器KM1吸合，电动机M1
工频起动；
PLC输出控制继电器KA1断开时，交流接触器KM1失电释放，电动机M1停止运行；
PLC控制继电器KA2吸合时，交流接触器KM2吸合，电动机M2工频起动；
PLC控制继电器KA2断开时，交流接触器KM2失电释放，电动机M2停止运行。
压力传感器P测量管道中水的压力，根据压力的大小输出3~340Ω的模拟信号到PID控制器，PID根据误差e(=SV-PV)，运算后输出4~20mA 的调节信号到变频器的速度控制输入端，改变水泵电动机的转速，从而实现压力的恒定控制。
注意：万能转换开关SA2的②和④触头不能合并为一个触头，否则“自动”时，继电器KA1和KA2线圈吸合会造成手动按钮也能起动水泵电动机。
利用PLC实现恒压控制
在第三张图中，如果不用PID和阀门定位器，而是利用PLC对阀门电动机直接进行开阀、关阀和停止3个动作的控制也可以实现恒压控制。
利用PLC实现恒压控制如下图所示。
管网压力PV低于SV时，PLC输出打开阀门控制信号，随着阀门打开角度增加管网压力PV升高，当PLC判别到PV=SV时，PLC输出停止阀门运行信号，阀门停在使PV=SV的位置上。
当PV大于SV时，PLC 控制阀门关，阀门打开角度减小，当PV=SV时，PLC输出阀门停止运行信号。
3台泵恒压变频控制系统元件清单见下表。
初学者请注意：断路器有电动机型和线路型之分，由于电动机的起动
电流大，所以，电动机型的断路器，在较大的电动机起动冲击电流下不出现跳闸，如果选成线路型的，则可能出现断路器在电动机起动时跳闸的问题。
目前，变频恒压供水设备在工业用水、市政输水、建筑用水及民用小区供水等领域大量应用，它避免了用阀门调节压力时造成的节流损失，使用也十分方便。
两者的控制系统基本一样，只是用变频器调节电动机的转速代替了控制阀门开度的调节方法。