基于PLC变频恒压供水控制系统的设计

伍春霞，候 海

(重庆科创职业学院，重庆 永川 402160)

随着我国社会经济的飞速发展，城市的高层建筑也在不断增多，居民对供水质量和供水系统可靠性、稳定性、经济性有了新认识和需求，水塔式、高位水箱供水等传统的供水方式已经不能满足现代居民的生活要求。设计高性能、高节能的变频恒压供水系统成为了当前社会发展、居民需求的必然趋势[2]。

1 传统与变频恒压供水控制系统的区别

传统的供水方式存在效率低、成本高、维修(维护)不便、供水质量差、饮用水存在二次污染现象。变频恒压供水系统采用可编程控制器与变频器相结合的软起软停，具有效率高、成本低、设备磨损小等特点。具体区别见表1所示。

表1 传统式供水系统与变频恒压式供水系统的比较

2 变频恒压供水控制系统总体方案设计

2.1 变频恒压供水控制系统的工作原理

变频恒压供水控制系统是通过压力传感器检测管网压力，将电信号传送于可编程控制器，经处理，将信号传送至变频器来控制水泵电机的转速，使供水系统自动恒稳在设定的压力值范围，如果用水量增加，频率升高，对应的水泵转速就会加快，供水量相应增大；如果用水量小，频率就会降低，对应的水泵转速将会减慢，供水量也相对减小。通过软启动，使多台水泵顺序运行，由远程压力表设定一定值，通过指针的上下浮动来控制水泵频率的升高或降低。变频恒压供水系统控制示意图如图1所示[3]。

图1 变频恒压供水系统控制示意图

2.2 变频恒压供水控制系统的组成

变频恒压供水系统主要是由变频控制柜、压力传感器、水泵机组、气压罐等组成。

变频控制柜主要由断路器、变频器、接触器、中间继电器、可编程控制器等组成。

水泵机组主要是由三台主泵和一个辅助泵构成，当水流量运行较小时，主泵会停止运行，启动辅助泵。

气压罐是一种密封容器，当压力罐内没有水时，控制器启动水泵往压力罐注水，水位上升，罐内的空气被压缩，压力升高,水位至高水位时，控制器控制水泵停机；当用户用水时，罐内净水在压缩空气的作用下向用户供水，随着罐内水量减少，压力下降，下降至低水位，启动水泵向罐内注水。

2.3 变频恒压供水控制系统的设计

2.3.1 变频恒压供水控制系统主电路设计

变频恒压供水系统采用手动和自动两种工作模式。通过可编程控制器使主水泵变频启动，依据预先设定的给定压力比较，调节变频器的输出频率，保持水压恒定。当1台水泵全速运行也达不到用水需求时，可编程控制器将水泵由变频运行转为工频运行，并同时启动第2台水泵进入变频运行中，以此来保证用水量压力的稳定。当用水量减小时，为保证水压稳定，可编程控制器将停止工频运行中的水泵，通过1台水泵变频恒压进行供水。变频恒压供水系统主电路设计如图2所示[4]。

图2 变频恒压供水系统主电路

2.3.2 变频恒压供水控制系统控制电路设计

图3 变频恒压供水系统控制电路

2.3.3 变频恒压供水控制系统可编程控制器及变频器的选择

变频恒压供水控制系统选用三菱FX2N-48MR-001，FX-2N是FX系列中功能最强、速度最高的PLC，能实现微积分控制、模数转换等，该型号的设备继电器输出24点，输入24点 。

变频恒压供水控制系统选用的变频器是施耐德ATV38型，该型号设备主要应用于泵和风机中，具有节能、抗污染等功能。

2.3.4 变频恒压供水控制系统PLC部分输入输出点分配

变频恒压供水控制系统，核心控制器采用三菱可编程逻辑控制器FX2N-48MR。输入信号主要包括控制四个水泵组起动、停止的按钮，液位信号及变频器故障的信号等。输出信号主要包括四个水泵组的工作运行状态，PLC故障输出，四个水泵组的故障报警指示灯等。其部分的输入/输出设备分配表见表2。

表2 变频恒压供水控制系统部分输入/输出分配表

2.3.5 ATV38变频器的端子连接

图4 ATV38变频器端子连接图

2.3.6 变频恒压供水控制系统硬件连线图

根据PLC输入/输出分配表，变频恒压供水控制系统硬件连线图如图5所示。

图5 变频恒压供水控制系统硬件连线图

3 结束语

供水系统是人们生活中不可缺少的重要环节，传统的供水系统由于用水数量的不确定，时常导致管网水压不稳定，给人们生活带来不便的同时也造成设备的损坏。应用三菱FX2N-48MR和ATV38变频调速技术设计的变频恒压供水控制系统，不仅能提高供水质量、降低能耗，减少二次污染，而且用于消防中，可避免因为供水压力不足，不能及时扑救所引起的人员和财产的损失。

[1] 杨月,贺鑫.一种简单的变频恒压供水系统的设计方案(DB/OL).[2019-10-16].http://www.elecfans.com/kongzhijishu/PLC_PAC/336086.html.

[2] 包一辰. 基于PLC及变频调速小区恒压供水系统的设计[J].机电工程技术，2017(2):42-48.

[3] 刘美俊.变频器的工程应用实例(DB/OL).[2015-07-02].http://www.docin.com/p-1212053290.html.

[4] 变频恒压供水控制系统设(DB/OL).[2018-10-06].http://www.doc88.com/p-5905848846461.html.