基于 PLC 和变频器控制的恒压供水系统设计
基于PLC的变频恒压供水系统的设计
基于PLC的变频恒压供水系统的设计一、引言随着城市人口的增加和经济的发展，对水资源的需求也越来越大。
传统的供水系统存在着供水压力波动大、能耗高的问题，为了解决这些问题，本文将利用PLC技术设计一种基于变频恒压的供水系统，从而减少能耗，提高供水质量和稳定性。
二、PLC介绍PLC是可编程逻辑控制器的缩写，是一种集数字、模拟输入输出、计数、定时功能于一体的工业自动化控制器。
其核心是CPU模块，包含CPU和内存，可以接收输入信号、进行逻辑处理、控制输出信号。
三、供水系统工作流程设计1. 水泵控制PLC通过传感器采集水泵出水压力信号，并与设定值进行比较，通过调节水泵的转速，使出水压力保持在恒定值。
当压力低于设定值时，PLC将信号发送给变频器，控制水泵转速逐渐增大；当压力超过设定值时，PLC将信号发送给变频器，控制水泵转速逐渐减小。
通过不断调整水泵的转速，使水泵输出的水压保持在恒定值，实现恒压供水。
2. 水箱控制系统还包括一个水箱，可根据水位的高低来控制水泵的工作。
当水箱的水位低于设定值时，PLC将信号发送给水泵，启动水泵工作，将水从水源输送至水箱中；当水箱的水位达到设定值时，PLC将信号发送给水泵，停止水泵工作。
通过控制水泵的启停，可以实现水箱水位的自动控制，保证水箱有足够的水源供应。
3. 水质检测为了保证供水质量，系统还将设置水质检测装置。
PLC可以定时采集水质传感器的数据，并与设定值进行比较。
如果水质偏离设定值范围，PLC将及时发出警报信号，并进行相应的处理，例如关闭水泵。
四、系统优势1. 能耗低传统的供水系统通过开启或关闭水泵来控制供水压力，而PLC基于变频恒压技术可以根据实时压力需求调整水泵的转速，实现恒压供水。
这样既节省了能量，又降低了噪音和设备的磨损。
2. 供水质量稳定PLC可以实时监测水质，并进行相应的调节和处理。
及时发现水质异常，可以通过关闭水泵或其他措施来保证供水质量稳定，提高供水系统的可靠性和安全性。
PLC与变频器控制恒压供水系统设计方案
PLC与变频器控制恒压供水系统设计方案随着变频调速技术的发展和人们对生活饮用水品质要求的不断提高，变频恒压供水系统已逐渐取代原有的水塔供水系统，广泛应用于多层住宅小区生活消防供水系统。
然而，由于新系统多会继续使用原有系统的部分旧设备（如水泵），在对原有供水系统进行变频改造的实践中，往往会出现一些在理论上意想不到的问题。
本文介绍的变频控制恒压供水系统，是在对一个典型的水塔供水系统的技术改造实践中，根据尽量保留原有设备的原则设计的，该系统很好的解决了旧设备需要频繁检修的问题，既体现了变频控制恒压供水的技术优势，同时有效的节省了资金。
1、系统介绍变频恒压供水系统原理，它主要是由PLC、变频器、PID调节器、TC时间控制器、压力传感器、液位传感器、动力控制线路以及3台水泵等组成。
用户通过控制柜面板上的指示灯和按钮、转换开关来了解和控制系统的运行。
通过安装在出水管网上的压力传感器，把出口压力信号送入PID调节器，经运算与给定压力参数进行比较，得出一调节参数，送给变频器，由变频器控制水泵的转速，调节系统供水量，使供水系统管网中的压力保持在给定压力上；当用水量超过一台泵的供水量时，通过PLC控制器加泵。
根据用水量的大小由PLC控制工作泵数量的增减及变频器对水泵的调速，实现恒压供水。
当供水负载变化时，输入电机的电压和频率也随之变化，这样就构成了以设定压力为基准的闭环控制系统。
同时系统配备的时间控制器和PID控制器，使其具有定时换泵运行功能（即钟控功能，由时间控制器实现）和双工作压力设定功能（PID控制器和时间控制器实现）。
此外，系统还设有多种保护功能，尤其是硬件/软件备用水泵功能，充分保证了水泵的及时维修和系统的正常供水。
2 、工作原理2.1 运行方式该系统有手动和自动两种运行方式：⑴. 手动运行按下按钮启动或停止水泵，可根据需要分别控制1#-3#泵的启停。
该方式主要供检修及变频器故障时用。
⑵. 自动运行合上自动开关后，1#泵电机通电，变频器输出频率从0Hz上升，同时PID调节器接收到自压力传感器的标准信号，经运算与给定压力参数进行比较，将调节参数送给变频器，如压力不够，则频率上升到50Hz，1#泵由变频切换为工频，启2#变频，变频器逐渐上升频率至给定值，加泵依次类推；如用水量减小，从先启的泵开始减，同时根据PID调节器给的调节参数使系统平稳运行。
基于plc与变频器控制的恒压供水系统
摘要随着人们对生活水平要求的不断提高和经济社会发展的需求；再加上目前能源的紧缺，严重制约着经济社会的发展。
利用现有的成熟技术，设计高性能、高节能、能适应不同领域的恒压供水系统成为必然的趋势。
本文介绍了采用PLC控制的变频调速供水系统，由PLC进行逻辑控制，由变频器进行压力调节。
在经过PID运算，通过PLC控制变频与工频的切换，实现闭环自动调节恒压变量供水。
运行结果表明，该系统具有压力稳定，结构简单，工作可靠等特点。
而本设计是针对居民生活用水而设计的。
电动机泵组成由三台水泵组成，由变频器或工频电网供电，根据供水系统出水口的压力和流量来控制变频器电动机泵的速度和切换，使系统运行在最合理的状态，保证按需供水。
关键词：变频器，恒压供水，PLC目录第一章绪论 (4)1.1变频恒压供水系统的国内研究现状 (4)1.2恒压供水系统的基本构成 (5)1.3课题研究的目的和意义 (5)第二章PLC功能选择及应用 (5)2.1 模拟量输入模块的功能及与PLC系统的连接 (5)2.2 模拟量输入模块缓冲存储器（BFM）的分配 (6)2.3 模拟量输出模块的功能及PLC系统连接 (6)2.4变频器的功能选择及原理 (7)2.4.1 变频器的分类及工作原理 (8)2.4.2 变频器硬件选择 (8)2.5压力传感器的作用及使用方法 (9)第三章系统设计 (10)3.1系统要求....................................................................... (10)3.2控制系统的I/O及地址分配 (10)3.3 PLC系统选型 (11)3.4 电器控制系统原理图 (11)3.4.1 主电路图 (11)3.4.2 控制电路图 (12)第四章系统程序设计 (12)4.1系统要求的工作泵组数量管理 (12)4.2程序的结构及程序功能的实现 (13)4.3 系统的运行分析 (14)总结 (14)致谢 (15)参考文献 (15)第一章绪论随着社会经济的迅速发展，水对人民生活与工业生产的影响日益加强，人民对供水的质量和供水系统可靠性的要求不断提高。
基于PLC和变频器控制的恒压供水系统设计
应用技术
基于 PLC 和变频器控制的恒压供水系统设计
赵华军 钟波
广州铁路职业技术学院
摘要 文章介绍一种基于三菱 PLC 和变频器控制恒压供水系统 详细地介绍了硬件的构成和控制流程 系
统较好地解决高层建筑 工业等恒压供水需求 系统具有节能 工作可靠 自动控制程度高 经济易配置等优点
关键词 变频器 PID PLC 恒压供水
(上接第 17 页)
参考文献
[1] Wonderware Corporation Wonderware FactorySuiteTM INTOUCH User Manual, 2000-6-06.
[2] Rockwell Automation Allen-Bradley Logix5550 Controller User Manual, Cat. No. 1756-L1, L1M1on. http://www.
增加水泵的工作数量
执行减泵程序 是 供水压力过高 需要
减少水泵的工作数量
执行水泵轮换程序 是 避免某台水泵长时间
工作 进行水泵轮换
图 4 PLC 程序流程图
基于PLC变频恒压供水控制系统设计
基于PLC变频恒压供水控制系统设计PLC变频恒压供水控制系统的设计供水系统是一种常见的工业和建筑领域常用的系统。
PLC变频恒压供水控制系统是一种可以控制和调节水泵的电气控制系统，以实现恒压供水的目的。
下面将介绍一个基于PLC变频恒压供水控制系统的设计。
设计目标：1.实现恒定的供水压力，不受进水压力和水流量的波动影响。
2.实现多台水泵的协调运行，实现水泵的均衡负荷运行，延长水泵寿命。
3.实现故障自动检测和报警，提高供水系统的可靠性。
系统组成：1.传感器：使用压力传感器和流量传感器来感知进水压力和供水流量。
2.PLC：使用可编程逻辑控制器（PLC）来实现逻辑控制和运算。
3.变频器：使用变频器来控制水泵的转速，从而实现恒扬程供水控制。
4.水泵：使用多台水泵来实现供水。
系统工作原理：1.系统启动：当水泵系统运行时，PLC会控制最初的启动过程，按照设定的启动顺序依次启动水泵，避免同时启动造成的电网冲击。
2.进水压力检测：系统通过压力传感器检测进水压力，当进水压力小于设定的最小进水压力时，PLC会自动启动水泵，以提供足够的进水压力。
3.恒压供水控制：PLC通过控制变频器，改变水泵的转速来实现供水流量和压力的稳定。
当供水压力低于设定的最小供水压力时，PLC会增加水泵的转速以提供足够的供水压力；当供水压力高于设定的最大供水压力时，PLC会降低水泵的转速以避免过高的压力。
4.水泵协调运行：通过PLC控制，多台水泵可以根据供水流量需求实现均衡负载运行，避免其中一台水泵长时间运行。
系统优势：1.系统能够自动检测供水压力，保持恒定的供水压力，避免由于进水压力和水流量的波动而导致的供水压力变化。
2.系统能够实现多台水泵的协调运行，避免单一水泵长时间运行而导致的设备损坏。
3.系统具有快速故障检测和报警功能，及时发现水泵等设备的故障，减少停机时间。
总结：基于PLC变频恒压供水控制系统的设计可以实现恒定的供水压力，提高供水系统的稳定性和可靠性。
基于PLC 和变频器控制的恒压供水系统
基于PLC 和变频器控制的恒压供水系统摘要本文设计介绍了一种基于PLC和变频器的变频恒压供水系统，由PLC 进行逻辑控制，由变频器进行压力调节。
PLC和变频器作为控制系统的核心部件，经过变频器内部的PID运算，通过PLC控制变频与工频的切换，通过传感器反馈压力信号，实现闭环自动调节恒压供水，基本实现了高质量恒压供水，降低电能损耗，延长了加压泵的使用寿命，通过故障处理基本实现了不间断供水。
关键词PLC；变频器；传感器0 引言在城乡供水系统中，随着高层建筑的广泛建设以及居民小区的规模化发展，原有的高位水塔供水系统已经不能满足恒压供水的要求，采用变频恒压控制是现代供水控制系统的新型方式，变频恒压供水系统可有效地降低“水锤”对泵体冲击、节约电能、维持管网水压恒定、实现无人值守等。
具有较大的经济和社会意义。
本文论述了一种基于PLC的变频恒压供水系统。
利用PLC加以不同功能的传感器、变频器，根据压力传感器测得管网压力的大小及变化来控制加压泵的转速及数量，使水管的压力始终保持在合适的范围内，从而达到恒压供水的目的。
1 恒压供水系统原理恒压供水的基本思路是：采用电机调速装置控制泵的转速，并自动调整泵的运行台数，完成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能的目的。
系统的控制目标是泵站总管的出水压力。
系统任意设定供水压力值，其与反馈总管的压力值通过PID调节后控制调速装置，以调节加压泵的运行速度，从而调节系统的供水压力。
与传统的恒速泵供水系统、水塔高位水箱供水系统和气压罐供水系统相比，调速恒压供水系统具有供水质量高、灵活性强、能耗少、电动机起制动平稳、无水锤效应等优点，从而获得了广泛应用。
2 系统总体设计2.1 系统概况本系统拟在控制2台55kW和3台30kW加压泵相互配合完成恒压供水。
本文将以“一拖三”（一台变频器拖动三台加压泵，加压泵功率为30kW），“一拖二”（一台变频器拖动两台加压泵，加压泵功率为55kW）的设备介绍PLC与变频器组成的恒压供水系统的工作原理。
基于PLC和变频器的恒压供水系统设计
本论文结合我国中小城市供水厂的现状，设计了一套基于PLC和变频器的恒压供水自动控制系统。
变频调速恒压供水自动控制系统由可编程控制器、变频器、水泵电机组、传感器、以及控制柜等构成。
在变频调速恒压供水系统中，三台水泵的调节是通过变频器来改变电源的频率f来改变电机的转速n，从而改变水泵性能曲线得以实现的。
变频调速恒压供水自动控制系统的控制器经历了从继电器—接触器，到单片机，再到PLC。
而变频器也从多端速度控制、模拟量输入控制，发展到专用变频器。
从而实现了城市供水系统简单、高效、低耗能的功能，而且还实现自动化的控制过程。
通过编程软件设计了一个用于供水系统压力控制的PID控制器，PID控制器内置在PLC中，该控制器对于压力给定值与测量值的偏差进行处理，实时控制变频器的输出电压和频率，进而改变水泵电动机的转速来改变水泵出水口流量，实现整个供水的压力的自动调节，使压力稳定在设定值附近。
关键词：PLC 变频调速恒压供水节能运行摘要 (I)1 绪论 (1)1.1 恒压供水问题的提出 (1)1.2 恒压供水系统的国内外研究现状 (1)1.3 本课题的主要工作 (2)2 变频恒压供水的工作原理 (3)2.1 供水系统的基本特性 (3)2.2 变频与变压(VVVF)原理 (3)2.3 变频调速的原理 (4)2.4 水泵调速运行的节能原理 (5)2.5 变频恒压供水的特点 (7)3 变频恒压供水系统的硬件设计 (8)3.1 变频恒压供水系统方案设计 (8)3.2 变频恒压供水系统结构设计 (9)3.3 变频恒压供水系统的构成 (10)3.3.1 压力传感器选择 (10)3.3.2 系统主要配置的选型 (11)3.3.3 MM420变频器概述 (14)3.4 基于S7-200 PLC恒压供水系统设计 (17)3.4.1 S7-200 PLC概述 (17)3.4.2 系统主电路设计 (19)3.4.3 控制系统接线图 (20)3.4.4 PLC外围接线图 (21)4 变频恒压供水系统软件设计 (23)4.1 恒压供水系统的控制流程 (23)4.2 供水系统加减水泵分析 (24)4.3 恒压供水中PID控制设计 (24)4.4 控制系统程序设计 (27)4.4.1供水系统的I/O分配 (27)4.4.2 供水系统所用软元件配置 (28)4.4.3手动自动设计 (30)4.4.4 水泵变/工频程序设计 (32)4.4.5 PLC和变频器通讯 (37)4.5 控制系统的调试 (39)结论 (41)致谢 (42)参考文献 (43)1 绪论1.1 恒压供水问题的提出众所周知，水是人类生活、生产中不可缺少的重要物质，在节水节能已成为时代特征的现实条件下，我们这个水资源和电能短缺的国家，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，自动化程度低，而随着我国社会经济的发展，人们生活水平的不断提高，以及住房制度改革的不断深入，城市建设发展十分迅速，同时也对城市的基础设施建设提出了更高的要求。
《基于PLC恒压变频供水系统的设计与实现》范文
《基于PLC恒压变频供水系统的设计与实现》篇一一、引言随着现代工业和城市化的快速发展，供水系统的稳定性和效率成为了关键性的问题。
恒压供水系统作为解决这一问题的有效手段，已经得到了广泛的应用。
其中，基于PLC（可编程逻辑控制器）的恒压变频供水系统以其高效、稳定、智能的特点，在供水领域得到了极大的关注。
本文将详细介绍基于PLC恒压变频供水系统的设计与实现。
二、系统设计1. 系统架构设计本系统主要由三部分组成：PLC控制器、变频器和供水泵站。
其中，PLC控制器负责接收压力传感器传来的信号，通过运算处理后，控制变频器调节供水泵的转速，从而达到恒压供水的目的。
2. PLC控制器设计PLC控制器是本系统的核心部分，它需要接收压力传感器的实时数据，对数据进行处理和计算，然后发出控制指令。
此外，还需要具有与其他设备通信的能力。
在设计过程中，应充分考虑PLC的稳定性、可扩展性、抗干扰能力等因素。
3. 变频器与供水泵站设计变频器是连接PLC控制器和供水泵站的桥梁，它接收PLC 的控制指令，调节供水泵的转速。
供水泵站则负责实际的供水任务。
在设计过程中，应考虑泵站的布局、管道的设计、泵的选型等因素，以确保整个系统的稳定性和效率。
三、系统实现1. 硬件实现硬件部分主要包括PLC控制器、变频器、压力传感器、供水泵站等设备的选型和安装。
在选型过程中，应充分考虑设备的性能、价格、维护等因素。
安装过程中，应遵循相关的安全规范，确保系统的稳定性和安全性。
2. 软件实现软件部分主要包括PLC程序的编写和调试。
在编写过程中，应充分考虑系统的控制逻辑、数据处理、通信协议等因素。
在调试过程中，应对系统进行反复测试和优化，确保系统的稳定性和准确性。
四、系统测试与运行1. 系统测试在系统安装完成后，应进行系统测试。
测试过程中，应检查各部分的连接是否正常，系统运行是否稳定，数据是否准确等。
如果发现问题，应及时进行排查和修复。
2. 系统运行经过测试后，系统可以正式投入运行。
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基于 PLC 和变频器控制的恒压供水系统设计
赵华军钟波
（广州铁路职业技术学院）
摘要：文章介绍一种基于三菱PLC 和变频器控制恒压供水系统，详细地介绍了硬件的构成和控制流程。
系
统较好地解决高层建筑、工业等恒压供水需求。
系统具有节能、工作可靠、自动控制程度高、经济易配置等优点。
关键词：变频器；PID；PLC；恒压供水
1 引言
目前，在城市供水系统中，还有很多高楼、生活
小区、边郊企业等采用高位水塔供水方式。
这样，由
于用水量具有很大随机性，常常出现在用水高峰时供
水量很小甚至没有水用的问题；且采用高位水塔，很
容易造成自来水的二次污染问题。
针对这一情况，本
文设计了一套基于变频器内置PID 功能的恒压供水
系统，采用了PLC 控制及交流变频调速技术对传统
水塔供水系统的技术改造。
该系统根据用水量的变
化，经过压力传感器将水压变化情况反馈给系统，使
得系统能自动调节变频器输出频率，从而控制水泵转
速，调节输出数量，使得水量变化时可保持水压恒定；
可取代高位水塔或直接水泵加压供水方式，为城市供
水系统的建设提出了一条极具推广、应用的新途径[1]。
2 工作原理
本文采用的变频器是三菱FR-A540，该变频器内
置PID 控制功能；供水系统方案如图1 所示。
将通往用户供水管中的压力变化经传感器采集
到变频器，与变频器中的设定值进行比
较，根据变频器内置的PID 功能，进行数
据处理，将数据处理的结果以运行频率的
形式进行输出[2]。
当供水的压力低于设定压力，变频器
就会将运行频率升高，反之则降低，且可
根据压力变化的快慢进行差分调节。
由于
本系统采取了负反馈，当压力在上升到接
近设定值时，反馈值接近设定值，偏差减小，PID 运算会自动减小执行量，从而降低变频器输
出频率的波动，进而稳定压力。
在水网中的用水量增大时，会出现“变频泵”
效率不够的情况，这时就需要增加水泵参与供水，通
过PLC 控制的交流接触器组负责水泵的切换工作；
PLC 是通过检测变频器频率输出的上下限信号，来判
断变频器的工作频率，从而控制接触器组是否应该增
加或减小水泵的工作数量。
图 1 供水系统方案图
图2 主电路接线图
系统设计
3.1 主电路
主电路如图2，KM1、KM3、KM5 分别为电动机M1、M2、M3 工频运行时接通电源的控制接触器，
KM0、KM2、KM4 分别为电动机M1、M2、M3 变
频运行时接通电源的控制接触器，KM6 为由PLC 控
制，作为接通变频器电源用的接触器，变频器的启动
由PLC 控制Y7 实现。
3.2 接触器与 PLC 连接
如图3，图中Y0~Y5 分别接接触器KM0~KM5
为了防止出现某台电动机既接工频电又接变频电，设计了电气互锁，如在同是控制M1 电动机的两个接触器KM1、KM0 线圈中，分别串入了对方的常闭触头形成电气互锁。
供水压力设定值通过变频器的2 和5 端子（0～5V）设定，频率检测的上/下限信号分别通过OL 和FU 输出至PLC 的X2 与X3 输入端，作为PLC 增泵、减泵控制信号。
3.3 变频器的参数设置[3]
虽然系统对调速的精度要求不高，但要使供水系
统运行性能稳定，工作可靠，必须正确设置变频器的各种性能。
具体设置如表1。
、、、
.4 程序设计
由于供水系统惯性较大，因此在设计思想上以查
询方式为主，本系统PLC 控制程序流程如图4
系统启动时，KM0 闭合，1＃水泵以变频方式运
行。
如果水压过低，而变频器已经达到上限设定值
时，OL 发出“发出频率上限”动作信号，PLC 启动增泵程序；PLC 通过这个上限信号将KM0 断开KM1 吸合，1#水泵由变频运行转为工频运行，同时KM2 吸合变频启动2＃水泵。
此时电动机M1 工频运行，M2 为变频运行。
如果再次接收到变频器上限输出信号，则KM2
断开KM3 吸合，2＃水泵由变频转为工频，同时KM4 闭合3＃水泵变频运行，这时电动机M1、M2 为工频运行，M3 为变频运行。
如果变频器频率偏低，即压力过高，输出的下限
信号，PLC 启动减泵程序，将正在使用的“变频泵”切除，将另一台“工频泵”切换为“变频泵”，使PLC 关闭KM4、KM3，开启KM2，2＃水泵变频启动，此时电动机M1 工频运行，M2 为变频运行。
若再次收到下限信号就关闭KM2、KM1，吸合
KM0，只剩1#水泵变频工作。
4 结语
当流量减少，水泵转速下降时，其电动机输出。