采用PLC控制的变频器一拖三恒压供水技术方案
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。
采用plc控制的变频器一拖三恒压供水技术方案
采用plc控制的变频器一拖三恒压供水技术方案采用PLC控制的变频器一拖三恒压供水技术方案1. 系统控制要求;1.1 实现变频器一拖三控制并可手动/自动切换;1.2自动状态运行时系统启动一台泵后，当压力无法达到设定压力时，系统自动启动第二台泵，当压力还是无法达到设定压力时，系统自动启动第三台泵;当出口压力高于设定压力时应尽快切除掉一台泵………或两台泵，直到满足设定压力为止。
1.3手动状态时，要求手动启/停每一台泵，用于检修及应急;1.4 低液位时，停所有泵并声音及指示灯报警;1.5 管网压力如果大于设定值上限，所有泵停，直至压力下降然后按设定重新逐一启动水泵。
1.6 三台泵均具备软启动功能。
电气原理图:2. 设备选型:2.1 PLC系统选型:选用台湾亚瑞电子(南京)有限公司生产的SR-22MRD 可编程控制器。
该控制器具备14点DC输入，8点模拟量输入端口，模拟量输入端口为DC0—10V(精度为0.1V);8点继电器输出(负载能力为:感性负载2A，非感性负载10A)。
2.2 压力变送器的选择:可选择三线制电压型压力变送器，带LCD数显表头。
压力范围在10Kpa-60Mpa。
2.3 液位开关选用供液电极型液位开关。
2.4 变频器:风机水泵型变频器。
3.电气控制原理及PLC程序说明:3.1 电气控制原理图如图。
3台水泵电机为 M1,M2,M3。
KM1,KM3,KM5分别控制三台泵工频运行;KM2,KM4,KM6分别控制三台泵变频运行。
电路设计为互锁功能。
每台泵均有热继电器作电机过载保护。
QF1-4分别为变频器、泵主回路隔离开关。
QF5为PLC及控制回路提供电源。
SA为手动/自动切换旋纽，打到1位置启动PLC 按设计程序自动运行;打到2位置为手动启动单台泵运行，用于检修、紧急状态下使用。
HL3-HL8为运行状态指示。
HL2为水箱位置报警指示。
3.2 PLC I/0地址及功能如图3.3 程序文字简介:SA旋钮置于自动位置，PLC运行准备。
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。
PLC和变频器控制的恒压供水系统
图4-48 生 对三泵生活／消防双恒压供水系统的基本要求如下。 （1）生活供水时，系统低恒压值运行，消防供水时高恒压 值运行。 （2）三台泵根据恒压的需要，采取“先开先停”的原则接 入和退出。 （3）在用水量小的情况下，如果一台泵连续运行时间超过 ３h，则要切换下一台泵，避免某一台泵工作时间过长。 （4）三台泵都要软启动。 （5）要有完善的报警功能。 （6）对泵的控制要有手动控制功能，以便在应急或检修时 临时使用。
主机单元 FX2N-32MR
模拟量输入模块 FX2N-4AD
模拟量输出模块 FX2N-2DA
图4-49 恒压供水控制系统PLC系统组成
.4.电气控制系统原理图 电气控制系统原理图包括主电路、控制电路及PLC外围接线 图。 1）主电路 图4-50为电控系统主电路。三台电动机分别为M1、M2、M3。 接触器KM1、KM3、KM5分别控制M1、M2、M3的工频运行； 接触器KM2、KM4、KM6分别控制M1、M2、M3的变频运行； FR1、FR2、FR3分别为三台水泵电动机过载保护的热继电器； QS1、QS2、QS3、QS4分别为变频器和三台泵电动机主电路的 隔离开关；FU1为主电路的熔断器，VVVF为通用变频器。
X005
X006 X007 X010
绿灯：待机指示
红灯：禁止下料指示 黄灯：允许下料指示 输 出 信 号 蜂鸣器：气缸未复位提示
HL2
HL3 HL1 HA
Y000
Y001 Y002 Y003
气缸A伸出
气缸A退回 气缸B伸出 气缸B退回
YA1
YA2 YA3 YA4
Y004
Y005 Y006 Y007
电机运转/停止
表4-10 工件分拣装置PLC控制系统输入/输出设备分配
PLC控制变频器的恒压供水系统的设计
PLC控制变频器的恒压供水系统的设计恒压供水系统是一种能够根据管网压力变化自动调节水泵运行速度的系统，常用于公共建筑、工业厂房和住宅小区的水供应系统中。
PLC（可编程逻辑控制器）控制变频器的恒压供水系统设计是一种自动化控制方案，能够有效地提高供水系统的稳定性和能效。
1.系统布局设计：需要根据实际的供水系统布局来确定变频器的安装位置和水泵的布置，以确保系统的整体效果最优。
通常情况下，变频器和PLC控制器会安装在一个控制柜中，方便集中控制和管理。
2.传感器选择与安装：恒压供水系统需要通过传感器来实时监测管网压力的变化，常用的传感器包括压力传感器和流量传感器。
这些传感器需要适当地安装在管道上，并与PLC控制器相连接，以便实时采集和反馈数据。
3.变频器选择与参数设置：根据水泵的功率和变频器的性能需求，选择合适的变频器，并进行参数设置。
在供水系统中，变频器的作用是通过控制电机的转速来调整水泵的出水量，从而满足恒压供水的需求。
4.PLC程序设计：根据实际的供水系统需求，编写PLC程序进行控制逻辑的设计。
程序中需要包括对传感器数据的采集和处理、对变频器的频率设置和控制、对水泵的启停控制等功能。
5.系统调试与优化：在完成PLC程序的设计后，需要进行系统的调试与优化。
通过实际操作和测试，确定系统的参数设置和控制策略是否满足恒压供水系统的要求，并对系统进行优化，提高供水系统的工作效率和稳定性。
6.联动控制与报警功能设计：为了确保供水系统的安全性和稳定性，在PLC控制变频器的恒压供水系统设计中，还需要考虑系统的联动控制和报警功能。
例如，当系统发生故障或异常情况时，PLC控制器可以发出报警信号，并采取相应的措施来保护设备和系统的运行。
总而言之，PLC控制变频器的恒压供水系统设计是一项复杂而重要的工作，它能够实现供水系统的自动化控制，提高系统的稳定性和能效。
要设计一个好的恒压供水系统，需要充分了解供水系统的要求和实际情况，并合理选择和配置设备，进行有效的控制策略设计和系统优化。
一拖三恒压供水项目PLC[19.11.15]
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C O M 2 (R S -4 8 5) 送 信 要 求
K 10
BM O V
D 1050
D 60
K 10
M o d b u s 通 讯2 # 变 频 接 收
指 令 数 据 处数 据 ： 速 度
理 ， P LC 系
统会自动将 R ST
M 1129
C O M 2 (R S -4 8 5 )接 受 完 成
M O D R D K1
SET H4
M 1122
C O M 2 (R S -4 8 5) 送 信 要 求
K 10
BM O V
D 1050
D 50
K 10
M o d b u s 通 讯1 # 变 频 接 收
指 令 数 据 处数 据 ： 速 度
理 ， P LC 系
统会自动将
R ST
M 1129
C O M 2 (R S -4 8 5 )接 受 完 成
C O M 2 (R S -4 8 5 )M O D R D / M O D W R /M O D R W 指令参数错 M 1142
V F D -A 便 利 指令数据接 收错误
M 1127
C O M 2 (R S -4 8 5) 通 讯 指 令数据传送 接收完毕， S 12
1# 变 频 发 送 写数据
计时
间
>=
D 90
K3
设置变频泵 编号
=
D 90
K0
设置变频泵 编号
=
D 90
K1
设置变频泵 编号
= M 107
D 90
K2
设置变频泵 编号
供水变频器 启动
T 10
变频器暂停
一拖三恒压供水方案
一拖三恒压供水方案一拖三恒压供水方案是一种高效、便捷、节能的供水系统解决方案。
它的设计理念是通过将一个水泵与三个恒压变频器相结合，实现对三个不同水压需求区域的供水控制，确保每个区域的供水需求得到满足。
本文将详细介绍一拖三恒压供水方案的原理、优势和适用场景。
一、方案原理一拖三恒压供水方案采用了恒压变频技术，通过调节水泵的转速来实现恒压供水。
具体而言，方案将一个主水泵与三个恒压变频器相连接，每个变频器控制一个区域的供水。
当某个区域的供水需求发生变化时，相应的变频器会自动调节水泵的转速，以保持该区域的水压恒定。
这种供水方案能够根据实际需求实时调整水泵的运行状态，提高供水系统的稳定性和效率。
二、方案优势1. 灵活性：一拖三恒压供水方案适用于各种不同水压需求的场景。
通过调整恒压变频器的参数，可以实现对不同区域的精准控制，保证每个区域的供水压力恒定。
2. 节能环保：方案采用变频调速技术，可以根据实际需求调整水泵的转速，避免了传统方法中常见的频繁启停现象，降低了能耗。
同时，恒压供水方案能够减少供水过程中的压力波动，降低了水泵的能耗，有利于保护环境。
3. 维护成本低：一拖三恒压供水方案的设备维护成本相对较低。
恒压变频器具有自动报警、故障诊断等功能，可以提前预警并自动记录故障信息，减少了维护人员的巡检和维护时间，降低了运维成本。
4. 稳定可靠：采用了一拖三的供水方案，即一台水泵供水给三个区域，并配备相应的恒压变频器，使得整个供水系统更加稳定可靠。
即使其中一个区域的水泵故障，其他区域的供水依然能够正常进行，大大提高了供水系统的可靠性。
三、适用场景一拖三恒压供水方案适用于各类供水系统，特别是在以下场景中有显著优势：1. 大型住宅小区：大型住宅小区通常包含多个楼栋和不同水压需求的住户。
通过采用一拖三恒压供水方案，可以根据不同楼栋、不同住户的供水需求，实现精确的水压控制，提高居民的供水质量和舒适度。
2. 商业综合体：商业综合体中常常包含商场、写字楼等多个区域，每个区域的供水需求不同。
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采用PLC控制的变频器一拖三恒压供水技术方案
1. 系统控制要求；
1.1 实现变频器一拖三控制并可手动/自动切换；
1.2自动状态运行时系统启动一台泵后，当压力无法达到设定压力时，系统自动启动第二台泵，当压
力还是无法达到设定压力时，系统自动启动第三台泵；当出口压力高于设定压力时应尽快切除掉一台
泵………或两台泵，直到满足设定压力为止。
1.3手动状态时，要求手动启/停每一台泵，用于检修及应急；
1.4 低液位时，停所有泵并声音及指示灯报警；
1.5 管网压力如果大于设定值上限，所有泵停，直至压力下降然后按设定重新逐一启动水泵。
1.6 三台泵均具备软启动功能。
电气原理图：
2. 设备选型：
2.1 PLC系统选型：选用台湾亚瑞电子（南京）有限公司生产的SR-22MRD 可编程控制器。
该控制器具备14点DC输入，8点模拟量输入端口，模拟量输入端口为DC0—10V(精度为0.1V)；8点继电器输出（负载能力为：感性负载2A，非感性负载10A）。
2.2 压力变送器的选择：可选择三线制电压型压力变送器，带LCD数显表头。
压力范围在
10Kpa-60Mpa。
2.3 液位开关选用供液电极型液位开关。
2.4 变频器：风机水泵型变频器。
3.电气控制原理及PLC程序说明：
3.1 电气控制原理图如图。
3台水泵电机为M1,M2,M3。
KM1,KM3,KM5分别控制三台泵工频运行；KM2,KM4,KM6分别控制三台泵变频运行。
电路设计为互锁功能。
每台泵均有热继电器作电机过载保护。
QF1-4分别为变频器、泵主回路隔离开关。
QF5为PLC及控制回路提供电源。
SA为手动/自动切换旋纽，打到1位置启动PLC按设计程序自动运行；打到2位置为手动启动单台泵运行，用于检修、紧急状态下使用。
HL3-HL8为运行状态指示。
HL2为水箱位置报警指示。
3.2 PLC I/0地址及功能如图
3.3 程序文字简介：
SA旋钮置于自动位置，PLC运行准备。
当液位传感信号为1，如果压力信号<=2V，3号泵变频运行，1、2号泵工频运行补水；当压力信号<=2.5V, 1号泵工频、2号泵变频运行；压力信号〉=2.5V ,小于3V 时，1号泵变频运行。
如果信号大于3V,将所有泵置零，即停止三台泵所有方式的运行，待压力下降重新逐一起动水泵运行。
变频与工频切换时，考虑到电机中的残余电压，不能将电机立即切换到工频，而是延时一段时间，到电机中的残余电压下降到较小值，这个值保证电源电压与残余电压不同相时造成的切换电流冲击较小，故设置延时时间为700ms(可根据现场情况调节），之后接入工频。
变频器设置为自由停车。
本程序关键部位功能块解读：
1. 程序开始采用TBLS功能块作为程序的启动与停止（包括急停），启动按钮定义为S置位信号。
停止按钮定义R端复位；
2 .大量采用&逻辑功能块，各条件均满足经过判断后用于输出；
3. 灵活使用反向器，例如变频器的一拖三功能和变频与旁路的切换均为反向器实现。
压力传感器信号<2.5V且>2V,则由CMPR模块（模拟量比较器）引出一路至反向器1#，经过反向后控制1#变频输出为零，再经过一个反向器控制1#工频输出。
所以变频器一拖三功能，变频与旁路的切换换都是通过反向器及其后接延时接通TRG模块实现。
变频器的启/停控制也由三段压力信号约束(三段经比较后的压力信号接入或逻辑模块作为RS的置位信号，三路控制变频输出的反信号接入另一&逻辑模块作为RS复位端控制变频
器的启/停，由此实现变频输出的平滑切换。
）
假如液位传感器信号为0，即：水满，程序置零，工频变频运行停止，输出为零，直到信号为1开始
补水。
SA置于手动位置可通过外围控制电路启动各台泵单独工频运行，便于检修与应急。
以下为编辑完成的程序界面：
以下为I/O设备地址及功能：
以下为压力信号电压小于3V时的仿真运行画面：。