PLC控制变频器实现自动恒压供水

张雪

（广东省茂名市第二高级技工学校广东茂名 525011）

摘要： PLC自动控制供水设备是在继电器控制供水设备的基础上，利用PLC取代通用继电器、定时器控制的最新技术。而变频调速器目前也因其比传统的高位水箱、水塔等供水方式，有诸多优势。而成为恒压供水设备的主体。茂名市自来水公司河东水厂利用PLC控制变频器实现自动恒压供水安全运行六年，效果良好。

关键词：可编程序控制器；变频器；经济效益

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1110033－02

茂名市自来水公司河东水厂供水泵房95年投入生产，日处另外，可以通过中控室计算机对泵房的工作情况进行监理水量20万t/d，现阶段，采用的控制系统就是可编程控制器控，把配套恒压供水设备的压力信号、水厂供水的流量信号和（简称PLC）控制变频调速技术，投入生产以来运行状况良水泵工作的电流、电压、功率信号，通过数据转换传送到计算好，收到良好的经济效益。机内，PLC之间采用光缆通讯，在计算机上可画出各种参数的

控制曲线和数据统计报表，并将当前数据存储起来，留作打印

1 设备的构成及基本工作原理

或以后查询之用，从而也提高了水厂的自动化管理水平。

1.1 设备的构成

2 PLC控制变频恒压自动供水设备节电效果分析

河东水厂供水泵房采用一台变频器（660V 500KW），控制

的变频电机是（10KV 450KW），一台可编程控制器及一些辅助在供水行业中，电能是在企业成本管理中最有挖掘潜力的电气控制元件，和现场的六台（10KV 450KW）水泵机组、出厂一项，茂名市河东水厂多年来始终把节能降耗工作放在首位，压力传感器一起组成一个完整的闭环自动控制系统。变频器采并把耗电大户供水泵房作为重点来抓，根据我厂的工艺流程，用ABB公司生产的ACS600型变频器，带有DTC直接转矩控制，静工程技术人员不段的采用新技术进行积极的探索。在所有的供态速度控制精度为标称速度的0.1%到0.5%，它还具有多种保护水泵房系统操作中，管网压力是由水泵通过电动机的拖动产生功能，控制盘上可以同时显示4行功能信息，每行20个字符，有的。

四种快速编程语言可供选择，ACS600内部建立的应用宏意味着根据流量Q与流量阻力h按阻力定律变化，

你只需按键就可以选择相应的宏，带有文字显示的控制盘使你即：h=R×Q （1）

不必查书中的代码就可进行快速编程，所有的参数被分成逻辑水泵的功率N与水泵的扬程和流量成正比，

组，操作方便。PLC用的是THYSSEN公司产品，由于考虑到今后即：N=H×Q×r/102（千瓦）（2）

的发展我们采用的是模台块式结构，这样的好处是配置灵活，式中：r-水的重度（公斤/立方米）

装配方便，便于扩展和维修。 H-水泵的扬程（米）

1.2 工作原理

该系统的工作原理，如图1所示，在出厂管上安装一压力。

图1 系统的工作原理

传感器，出厂水压通过变送器输出4～20mA信号，此信号由PLC采样并与压力设定信号比较，求出其偏差。PLC控制程序根据偏差的大小再经PID运算，最后通过模拟输出口，输出一个控制电流4～20mA信号，此控制信号改变了变频调速器的输出频率，从而改变了水泵电机的转速。减少压力偏差E=P S（设定值）P C（出厂压力），当压力偏差E为正值并持续时间T>6秒，同时变频调速器的输出频率FC=50HZ持续时间T>5秒时，PLC进行检测定速泵的运行时间，按时间少的顺序启动定速泵，相反E为负值持续时间T>6秒、FC达到最低设定值持续时间T>5秒时，按运行时间多的顺序停止定速泵运行，经反复调节最终使管网出口压力与设定值保持一致，压力偏差E=0，实现了恒压变量自动供水。

Q-水泵的流量（立方米/时）

从（2）水泵的H－Q曲线与（1）管网的阻力曲线相交，得出特性曲线图2可见，若水泵额定转速为n1，当出口阀门全开时，管道阻力为R1，这时的流量为Q1、扬程为H1，水泵的工作在K1点效率最高，此时水泵功率N是Q1和H1的乘积与矩形H1-K1-Q1-O的面积成正比，如：当关小了水泵出口阀门的开度，而当流量减少为Q2时（如效率50%），系统由原来的工况点K1变到新的工况点K2，这时管道的阻力增加为R2，扬程H1升高到H2，原矩形面积变为矩形H2-K2-Q2-O面积，两个矩形的面积相差不大，说明通过调整阀门开度来改变流量，水泵的功耗变化不大。换句话说，通过开关阀门进行节流调节，并不能使功耗有效地减少。

那么，在供水系统中，通过什么途径能达到节能目的呢？我们知道，通常供水系统运行中，随着用水量的变化，相应有供水量的变化，从流量Q1减少到Q2，我们只需采用变频调速器改变交流电的频率，电动机的转速就按比例变动，电动机的转速n与电源频率f的关系如下式所示：

N=60×f×（1-S）/P

式中：P-极对数；S-转差数。

从n1变为n2，流量由Q1减少到Q2时，管网阻力特性曲线R1维持不变，水泵由工况点K1变到新的工况点K3点，扬程H1大幅度下降H3，矩形H1-K1-Q1-O面积减少为矩形H3-K3-Q3-O的面积，两个矩形面积相差许多，节省的功率损耗N与面积H3-K3-Q3-O成正

3比，水泵轴功率与其转速的三次方成正比，即P2=P1（n1/n2），

水泵功率N显著下降。ACS600变频器DTC提供精确的转矩控制，