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FRA540，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。
f图1供水系统方案图
图2主电路接线图
系统设计
31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。32接触器与PLC连接如图3，图中Y0Y5分别接接触器KM0KM5
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