EC20系列PLC在无负压供水设备中的成功应用
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。
PLC在水处理过程中的应用案例
自动化监测
PLC可以实时监测水质参数，如 pH值、浊度、余氯等，自动调整 处理工艺参数，保证出水水质稳 定达标。
自动化报警
当水质参数超标或设备故障时， PLC可以自动报警并采取相应的应 急措施，避免事故扩大。
实现精确控制，提高处理效率
精确控制
PLC可以根据实时监测的水质参数和处理工艺要求，精确 控制各种设备的运行参数，如流量、压力、温度等，保证 处理效果稳定可靠。
数据采集与分析
PLC可以实时采集水处理过程中 的数据，并进行分析和处理， 为优化水处理工艺提供有力支 持。
02
PLC技术概述
PLC的定义与原理
可编程逻辑控制器（PLC）
一种专为工业环境应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用可编程序的存储器，用 来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通
优化运行
PLC可以根据历史数据和实时数据进行分析和优化，自动 调整处理工艺参数和设备运行参数，提高处理效率和降低 能耗。
多级控制
PLC可以实现多级控制，对不同的处理单元进行分别控制 和管理，提高整个水处理系统的灵活性和可维护性。
方便远程监控与管理，提高运维效率
远程监控
PLC可以通过网络实现远程监控和管理，运维人员可以随时了解 水处理系统的运行情况和设备状态，及时发现和解决问题。
02
传统水处理方法的局限性
传统水处理方法主要依赖人工操作和经验判断，难以实现精确控制，且
效率低下、成本较高。
03
PLC技术的引入
PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）技术作
为一种工业自动化控制手段，具有灵活性、可靠性和高效性等优点，被
PLC在水泵站控制系统中的应用（转载）
PLC在水泵站控制系统中的应用（转载）1 引言某泵站位于水库库尾，供水规模为50万m3/d，投资金额近2百万，是为解决**区中西部片区供水水源不足而新建的应急工程。
该泵站有3套机组，均为异步电动机，其中2套作为工作机组，1套作为备用机组。
总装机2000kW，设计流量5.79m3/s，设计扬程16.4m。
电气主接线为10kv供电系统专线。
电气及自动化控制系统按3套工作机组设计，全微机控制，实现无人值班，少人值守。
泵站的控制系统采用施耐德Modicon TSX Premium系列PLC为控制核心。
Modicon TSX Premium系列PLC适用于大、中型控制系统，具有强大的浮点运算能力。
配套的编程软件PL7Pro可以用指令表、梯形图，结构化文本等语言编程，允许用户创建自己的功能块(DFB)和图形的运行画面。
控制柜上采用专门面向PLC的MT500系列触摸屏人机界面，配套编程软件为Eas Builder500。
上位机操作系统采用微软的Windows 2000 Professional，应用软件为国产的组态王6.5。
控制系统主要分两部分:机组部分和公用部分。
本文主要介绍机组部分。
2 系统方案系统方案如图1所示。
机组高压柜和电容馈线柜中装有ALSTOM 智能保护装置，可将I/O参数通过MODBUS总线传输到PLC中。
机组和辅助设备的各状态接点和控制接点接到PLC上。
数据经过PLC处理后，通过串口通信送到触摸屏显示，通过以太网传输给上位机。
现阶段，工作人员通过触摸屏实现开停机组、开停辅助设备和开关蝶阀的操作。
图1 泵站机组控制系统图3 系统的主要功能和具体实现为便于介绍，下文以1#泵机组为例。
根据泵站控制的工艺要求和系统特点，本控制系统主要实现报警、机组启停、机组辅助设备及蝶阀控制、数据处理和通讯等功能。
3.1 报警功能高压柜和电容馈线柜出现事故和故障、辅助设备出现故障的时候，PLC有专门的输出接点指示。
PLC恒压供水系统的应用
目录一、绪论1.1研究背景 (1)1.2课题主要研究内容 (2)1.3恒压供水系统的国内外研究现状 (3)1.3.1变频调速技术的国内外发展与现状 (3)1.3.2变频恒压供水系统的国内外研究与现状 (3)二、系统理论分析及控制方案确定 (4)2.1恒压供水系统的理论分析 (4)2.1.1电动机的调速原理 (4)2.1.2变频恒压供水系统的节能原理 (5)2.2恒压供水系统控制方案的确定 (6)2.2.1控制方案的比较和确定 (7)2.2.2变频恒压供水系统的组成及原理图 (8)2.2.3变频恒压供水系统控制流程 (9)2.3基于PLC与变频器的恒压供水系统设计 (9)2.3.1多台水泵的切换 (10)2.3.2主电路说明 (10)2.4程序处理 (11)三、系统的硬件设计 (12)3.1系统主要设备的选型 (12)3.1.1PLC及其扩展模块的选型 (12)3.1.2变频器的选择 (13)3.1.3水泵机的选型 (13)3.1.4压力变送器的选择 (13)3.1.5液位变送器选型 (14)3.2系统主电路分析及其设计 (14)3.3系统控制电路分析及其设计 (14)四、系统的软件设计 (15)4.1系统软件设计分析 (15)4.2 PLC程序设计 (17)4.2.1控制系统主程序设计 (17)4.3注意事项 (19)五、结论 (19)谢辞 (21)参考文献 (22)PLC恒压供水系统的应用摘要：针对传统供水系统压力不稳定、能源浪费严重、自动化程度低等缺点,基于PLC和变频器的恒压供水系统的设计。
这个系统使用了频率转换器，PLC和PID调节器构造的闭环自动调节恒压供水系统。
供水系统的控制目标为总管道的出水压力,将给定压力值和反馈的出水压力值相比较,把偏差值送到 CPU中进行处理,从而发出控制指令来调整水泵电动机投入运行的台数和调节水泵电动机的转速,以保持总管道出水压力的稳定。
PLC和逆变器自动调整的增加和泵的数量的减少和泵马达的速度，从而减少了能量的过度消耗。
PLC在城市供水中的应用
文 章 编 号 ：６ １ ７ ８ ２ ０ ） １ ０ ９０ １ ７－ ６ （０ ７ ０— ４—３ ４ ０
Ｐ Ｃ在城市供水中的应用 Ｌ
李 小 绵 ，童 军 ， 改丽 岳
（ 西安科技 大 学 电控 学院 ，西安 ７ ０ ５ ） １０４ ）
摘 要 ：目前 我 国 中小型城 市供 水 系统 基 本上是 人 工手动 控 制 ， 一旦 发 生故 障 ， 发现 、 维修 滞
表 １ 控 制 站 的 设 备 配 置
序 号
１
名 称
电源 模 块
型 号
（ ）加 氯系统 １ 加氯 系统设 有 ３台加 氯机 ， 用 一备 。加 氯 两 系统现 场控制 站 Ｐ Ｃ采集 进 水 流量 和 出水余 氯 Ｌ 值， 实现 对加氯投 加量 的控 制 。
（ ）送水 泵房 ２
后 ， 作 效 率 差 。介 绍 了一 种 基 于 Ｐ Ｃ 的 城 市 供 水 自动 控 制 系统 ， 出 了 该 系统 的 设 计 原 理 工 Ｌ 给
及 组 成 ， 述 了基 于 Ｉ Ｉ 的 上 位 监 控 系统 。 描 ＦＸ 关 键 词 ：ＰＬ Ｆ Ｘ； 市供 水 Ｃ ＩＩ 城
中图分 类号 ： ＴＵ９ １ ９
为例 ， Ｐ Ｃ在城市供水 中的应 用进行 详 细 的说 对 Ｌ
元件 的工作状 态 传送 给 上 位 机 （ 制 现场 上位 机 控
及调 度 中心远 程 控 制 上 位 机 ） 由组 态 软 件 Ｉ Ｉ ， ＦＸ
完成 对数据 的分 析处理 ， 现远程 控制 。 实
明 。关村 水 厂 自动控制 系统包括 １ 个水 厂调度 系 统 和 两个 现场控 制 站 （ 即送 水 泵房 控 制站 和 加 氯 间控制 站） 。水 厂调 度 系统 主 要 完成 整个 水 厂 的 管理控制 ， 与公 司 总调 度 中心 通讯 。两 个 现 场 并 控 制站 独立工 作 。现 场控 制 站 的 Ｐ Ｃ均 采用 施 Ｌ 耐德公 司的 Ｑｕ ｎ ｕ 系列 产 品 。两 个 现 场 控制 ａ ｔｍ 站 分别通 过各 自 Ｐ Ｃ的 以太 网模 块 接 口接 入 以 Ｌ 太 网交换 机 ， 过 以太 网无 线 扩频 装 置与 公 司 总 通 调度 中心进行通讯 。
基于PLC的变频调速恒压供水系统设计与实现
基于PLC的变频调速恒压供水系统设计与实现一、本文概述随着工业自动化的发展，变频调速技术在供水系统中的应用越来越广泛。
基于PLC（可编程逻辑控制器）的变频调速恒压供水系统，以其高效、稳定、节能的特点，成为当前供水系统设计的重要趋势。
本文旨在探讨基于PLC的变频调速恒压供水系统的设计与实现方法，以期为相关领域的工程应用提供有益的参考。
文章首先介绍了供水系统的基本构成和功能需求，包括恒压供水的重要性以及变频调速技术在供水系统中的应用优势。
随后，详细阐述了基于PLC的变频调速恒压供水系统的总体设计方案，包括硬件选型、软件编程、系统控制策略等方面。
在此基础上，文章重点探讨了系统实现过程中的关键技术问题，如PLC编程实现、变频器的选择与配置、压力传感器信号的采集与处理等。
通过本文的研究，期望能够为供水系统的设计与实现提供一种有效、可靠的解决方案，同时推动变频调速技术在供水领域的应用和发展。
二、系统需求分析和设计目标随着现代工业技术的快速发展，供水系统的稳定性和效率成为了评价一个城市或企业基础设施水平的重要指标。
传统的供水系统往往存在能耗高、调节性差、压力不稳定等问题，无法满足现代供水系统的要求。
为了解决这些问题，本文提出了一种基于PLC的变频调速恒压供水系统设计方案。
稳定性需求：供水系统需要保持长时间的稳定运行，确保供水压力的稳定性，避免因压力波动对供水质量造成影响。
节能性需求：传统的供水系统往往存在能耗高的问题，新的供水系统需要采用先进的控制技术，降低能耗，提高能源利用效率。
调节性需求：供水系统需要能够根据实际需求，自动调节供水流量和压力，以满足不同时段、不同区域的供水需求。
实现供水系统的恒压供水：通过PLC控制系统，实时监测供水压力，根据压力变化自动调节变频器的输出频率，从而控制水泵的转速，实现恒压供水。
提高供水系统的稳定性：采用先进的控制算法，确保供水系统在各种工况下都能保持稳定的运行状态，避免因压力波动对供水质量造成影响。
(完整word版)plc变频器控制恒压供水系统
城市恒压供水系统一、前言1、供水系统概述城市规模的不断扩大，高层建筑的不断增长，对于高层的用户来说，在白天或者用水高峰时供水系统的电动机负荷最大，常常需要满负荷或超负荷运行，而在晚上或休闲是,所需水量减少很多，但是电动机依然处于满负荷运行状态,这样既浪费了大量的资源，对电动机的损耗也较大。
所以需要根据不同的需求条件来调节电动机的转速以实现恒压供水。
在供水系统中，当用水量需要变化时，传统的调节方法是通过人工改变阀门的开度来调整, 但是此类方法无法对供水管道内的压力和水位变化做出及时、恰当的反应，往往会造成用水高峰期时供水压力不足，用水低峰期时供水压力过高，不仅十分浪费能源而且存在事故隐患（例如压力过高容易造成爆管事故）。
因此无法满足城市供水系统的要求。
采用变频调速的供水系统可以有效解决以上的问题。
根据用水量的大小，控制水泵的转速，即用水量增大时，调高变频，使水泵转速升高，增加供水量。
当用水量超过一台水泵的供水量时启动新的水泵以增加供水量，当用水量减少时，使水泵转速降低或减少投入运行的水泵数量，减少供水量。
2、供水系统功能城市供水系统的主要功能是在用水量不断变化的情况下，维持管内的压力在一定范围内,既能满足用水的需求,又能最大程度节约能源,延长设备寿命。
变频供水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，为实现城市供水系统简单、高效、低能耗的功能，并且实现自动化的控制过程，采用PLC作为核心控制器是个较好的方案。
（完整word版）plc变频器控制恒压供水系统PLC具有体积小、设计周期短、数据处理和通信方便、易于维护和操作、明显降低成本等优点，可满足城市供水系统的控制要求.除此以外，PLC作为城市供水控制系统使设计过程变得更加简单，可实现的功能变得更多。
由于PLC的CPU强大的网络通信能力，是城市供水系统的数据传输与通信变得可能,并且也可以实现其远程监控.利用「1。
PLC技术在水电站电气设备自动化控制中的应用
PLC技术在水电站电气设备自动化控制中的应用云南德宏679300摘要：PLC技术是一种具有较强功能的工业自动化控制技术，能够在较大范围内对电气设备进行自动化控制，在水电站中的应用可以有效提高水电站的工作效率，增强水电站的稳定性，并且能够有效降低运行成本。
本文研究了 PLC技术在水电站电气设备自动化控制中的具体应用，指出 PLC技术在电气设备自动化控制中具有重要作用，能够提高电气设备的运行效率，保证水电站稳定、高效地运行。
关键词：PLC技术；水电站；电气设备；自动化控制引言：PLC技术是一种新型的计算机控制系统，在电气设备自动化控制中得到了广泛地应用。
PLC技术的应用提高了水电站电气设备的自动化水平，减少了人力资源的使用，降低了能源浪费，保证了电力系统稳定运行。
因此，对 PLC技术在水电站电气设备自动化控制中的应用进行研究是十分有必要的。
一、PLC技术在水电站电气设备自动化控制中的具体应用（一）PLC技术PLC技术是一种可以根据程序指令进行运算的控制器，在 PLC技术中，有许多重要的部件和部件，例如：处理器、存储器、输入/输出模块、通讯模块等。
在 PLC技术中，通过这些部件和部件的相互配合，可以实现对水电站电气设备的有效控制。
PLC技术的应用，可以将电气设备的运行状态和运行参数实时监测出来，并利用计算机技术对监测数据进行处理和分析。
在水电站电气设备自动化控制中应用 PLC技术，可以根据监测数据和反馈信息做出合理的分析和判断，从而确定电气设备的运行状态，为水电站电气设备自动化控制提供科学依据。
PLC技术在水电站电气设备自动化控制中的应用，可以实现对电气设备运行状态的实时监测。
根据判断结果，可以确定电气设备运行参数是否满足要求。
如果不符合要求，需要对电气设备进行调整，直到满足要求为止。
在水电站电气设备自动化控制中应用 PLC技术，可以提高水电站的运行效率[1]。
（二）计算机技术计算机技术在水电站电气设备自动化控制中的应用，主要是通过计算机技术将 PLC技术、自动化控制技术等整合起来，从而实现水电站电气设备的自动化控制。
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1
EC20系列PLC在无负压供水设备中的成功
应用
一、设备概述
随着我国城市化水平的提高，城市人口急剧增加，居民小区不断建设
且楼房层数越来越高，使原来自来水管网压力出现不足，很多城市普
遍存在着用水高峰期高层楼房上不去水的现象，导致高层居民用水难。
目前，一般的解决办法是修建水池或水箱，通过水泵二次加压供水。
为解决此类问题，当前均采用先进的全自动无负压供水设备，此供水
设备可直接与自来水管网串接，通过负压消除器和稳压平衡器保护自
来水管网不形成负压，避免了修建混凝土蓄水池或设水箱的麻烦。此
设备充分利用了自来水管网的原有压力，在原有压力的基础上叠加一
部分压力，差多少，补多少，使二次加压设备的选型减小，节省投资，
同时在使用过程中也可大大节能，是目前最先进最新的二次供水方式。
二、设备应用范围
1、流量范围：1.5-1600吨/小时；
2、扬程范围：21.6-225米;
3、稳流罐：0.5立方-50立方；
4、压力范围 0 ～ 2.5MPA
5、压力调节精度：±0.01兆帕；
6、环境温度：０-40℃.
2
7、相对湿度 90 % 以下（电控部分）
8、电源 380v(1 ± 10 % ) ；50HZ ± 2HZ
9、控制方式 单台，恒压
三、设备方案：
本设备主要由变频控制柜、稳流调节器、负压抑制器、水泵机组、仪
表、阀门及管路等组成。
1、在本自动控制系统中，变频器我们采用了美国艾默生，同时，为
方便用户进行实时监控设备运行状态以及便于维修，我们采用了人机
界面触摸屏，控制器采用了艾默生EC20，由于它具有两个通讯端口，
并且可任意选择通讯协议，组网方式如下：
2、EC20控制器通过COM0
端口与人机界面通讯，人机界面作为主站，通过EMERSON PROTOCOL
协议与可编程通讯，控制器为从站，通过MODBUS协议通讯。通过
COM1端口与变频器通讯，可编程控制器此时作为主站，变频器为从
3
站，采用的是自由口通讯协议。
3、通过此种组网方式，用户对于压力设定、输出
频率、辅泵频率、PID数值、切换时间、 延时时间、超压设定、压力
反馈等数十种参数可在触摸屏上显示、 设置、修改，方便操作。对
水泵工作状态、变频器工作状态 和系统水位等多个参数，实现了即
时跟踪。满足远距离监测、监控及控制功能。
同时，还可方便
监测设备故障，方便维修。具有故障实时记忆功能。
4
四、 控制部分：
1、本设备具有手动和自动两种控制方式。
2、在自动运行中无水停机、有水自动开机，两台泵循环运行，先启
先停，定期切换。
3、PID调节：PID闭环调节实现水泵恒压运行。采用EC20的PID指
令，由于本设备直接连于自来水管网，当自来水压力低于用户所需要
的设定压力时，微机控制水泵启动运行，直到管路的实际压力等于设
定压力，此时变频器控制的水泵以一恒定转速运行，保持管网压力为
设定值。自来水压力越高，变频器转速越低，自来水压力越低，变频
器转速越高。当自来水压力达到设定值时，设备停止运行。充分利用
自来水管网压力，又确保用户所需的恒定压力。
4、零流量停机控制功能：不论是在一台还是两台泵运行时，自来水
满足要求压力时，设备就停止工作，由自来水直供，变频器处于休眠
状态。自来水压力不足时，设备工作，此方式充分利用自来水管道原
有的压力差多少，补多少，节能效果极其显著，可达20％- 70％以上。
5
五、PLC程序要点
1、压力调节：通过CONTROLSTAR编程软件中PID指令向导，自动生
成PID_SET和PID_EXE 2个子程序，其中PID_SET是参数设置程序，
PID_EXE是PID调用，见下图：
6
2、变频器控制
CONTROLSTAR编程软件有专门的变频器指令，可实现EC20和艾默生
变频器的无缝连接。
2.1 通过系统块界面设置EC20的通讯端口1的自由口协议参数，
包括波特率、奇偶校验、数据位、停止位、帧间超时时间等。用户不
需要复杂的编程。
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2.2 通过
“变频器连接表”可方便列出挂在端口1网络上的变频器设备。包括站
号、型号、协议等。
2.3 通
8
过集成在CONTROLSTAR编程软件中的专用变频器指令,包括FRQ(给定
频率)、FWD(正转)、GET(读变频器频率、电流、转速)、REV(反转)、
STP(停止)，可以方便实现变频器的启停、读写频率
六、
总结：
在本案例中，我们采用艾默生高性能变频器以及先进的可编程控制器，
满足了用户在无负压供水中的应用。
1、智能化程度高 微机控制全自动运行，性能稳定可靠，泵房可实现
无人职守。
2、恒压：PLC的PID闭环调节，恒压精度高，将水泵的运行严格遵照
高效曲线执行，从而使得系统在接近理想状态下工作，压力输出值精
度有效保证在±0.01兆帕范围内。在水压波动下，具有过载、短路、
过流等各种自动、保护功能。
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3、节能 变频器的零流量停机功能，使设备在管网压力达到设定值后，
停机，处于休眠状态，待压力不足时，重新启动。真正实现节能功能。
4、良好的通讯方式，方便用户远距离监控、监测及控制设备和变频
器等。同时利用通讯功能，不需再使用模拟量模块，安装维护方便，
进一步节约成本。