（上海东方泵业（集团）有限公司 上海 201906）
摘要：本文主要分析恒压供水采用变频调速技术和PLC控制技术，该系统可以节能，运行的可靠性高，自动化程度高，切实提升供水的质量。
关键词：恒压供水；变频器；PLC控制；多泵循环
恒压供水在城市自来水管网系统、住宅小区消防用水系统中得到广泛的应用。恒压供水指的是用户端在不同的时刻，在不同用水量下，水压可以保持恒定。在恒压供水系统中，可以结合压力的给定对管网水压的情况进行对照，从而分析变频器的调节。
一、PLC变频恒压供水系统的硬件设计
（一）系统主要配置的选型
在进行水泵机组选型中，结合PLC变频恒压供水系统的应用方式，完善水泵机组、变频器、PLC和扩张模块、压力变送器等设计。水泵机组在设计中，要确保其平稳运行，也要确保其在高效区运行。供水中要采用多台水泵机组，控制好流量范围，扬程一般是60米左右。设置一台小泵作为辅助作用，在小流量中进行供水。提升系统的可靠性，方便检修工作，设计手动功能。设计完善的报警功能，提升水泵的经济性。水泵的外壳采用不锈钢材质，叶轮和导叶采用铸造件，采用经典喷塑处理的方式。电机要采用低噪音的，在严密的机械密封下，完善泄压保护。水利模型的设计中，要结合设备的理化性质，防止弱腐蚀介质的使用。在进行变频器的选型中，要控制好变频器的容量，结合电动机的额定功率，确定额定电流和变频器的容量。在变频器容量选择中，要结合变频器的电流。结合功能的差异，变频器的转速也不同。在PLC和扩展模块选型中，由于PLC在整个变频恒压供水控制系统中居于核心作用，在对系统的输入信号采集中，完成输出单元的控制，实现数据的交换。在PLC选型中，应该对PLC的执行速度、指令程度和内部存储空间进行分析。在压力变动器的选型中，在水管压力信号转换中，主要是采用压力传感器和压力变送器的方式，在对模拟输入模块进行输入后，为了防止信号输入环节中产生干扰与损耗，一般采用4-20mA输出压力变送器。如果压力传感器在运行中发生故障，水量会不足，导致水管中的水压会上升。为了有效的防止水管出现爆裂，应该对压力表的压力上限进行设计。
（二）系统主电路分析和设计
供电系统会对控制系统运行的质量产生直接的影响，所以，在供电系统设计环节中，应该对输入电源的电压进行分析，在输入交流电出现断电的情况后，不能破坏控制器程序。在控制系统不断电的情况下，应该对供电电源的冗余进行分析。变频器中的输入信号中，控制信号可以接受压力传感器发出的信号，电源信号是对变频器的运行和停止进行控制。变频器的输出信号分成超压信号和欠压信号。由于水泵的供水状态存在一定的差异，所以变频器的运行方式也不同。每个水泵都要借助两个以上的接触器，实现变频电源的输出。辅助泵在工频的情况下，只需要一个接触器。在连接中，要确保水泵旋转方向的正确，在进行接触器选型中，要分析电动机的容量。
变频器借助主电路输出端子连接在三相电动机上，如果其旋转的额方向与工频电机的旋转方向相反，那么应该对端子的顺序进行调换。变频器和电动机之间的配线长度一般在100米内，在变频器启动和停止操作中，要借助操作面板进行控制。变频器接地端子应该一直处于接地的状态，确保其安全性，防止噪声的产生。在电动机三相电源输入前，要对电机的电流数值进行测试。
（三）系统控制电路分析和设计
在进行控制电路设计的环节中，应该对弱电和强电之间的距离合理的设计。为了对PLC设备进行保护，PLC输出端不能直接与交流接触器连接起来。在PLC输出端口和交流接触器之间采用中间继电器的方式，从而可以对电机和阀门的运行进行控制。二者保持一定的距离，可以提升系统的使用年限。在控制电路的设计中，应该对电路之间的互锁关系进行分析。变频器的输出端口不能与工频电源连接，防止短路。在控制电路的设计环节中，要对主泵电机的工频和变频进行互锁设计。变频器的容量配置是结合单台电机的容量。在进行控制电路的设计的环节中，还应该充分考虑电机和阀门的工作状态，为了提升PLC输出端口的效率，在电路设计中，应该采用中间继电器防止指示灯熄灭。
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（四）变频器连接和功能的设计
在进行最高频率设计环节中，水泵一般是平方律负载，其转矩和转速一般呈正比。如果转速超过了额定转速后，转矩也会提升，导致电机出现过载的情况。在进行上限频率设计中，由于变频器具有内部转差补偿的功能，在一定的功率下，水泵在变频运行环节中的实际转速要比工频时高，导致电动机的负载非常大。在进行下限功率设计中，在供水系统中，如果转速比较小，水泵的基本扬程就会非常小，导致水泵的运转不畅。下限频率的设计中，不能太小。在进行启动频率的设计中，叶轮会一直在水中。在启动环节中，会存在一定的阻力，在启动的一定时间内，要设计好预制启动频率值。
二、PLC变频恒压供水系统的软件设计
（一）系统水泵运行状态和转换过程分析
结合变频恒压供水方案和控制系统设计的基础上，结合PLC的应用步骤进行设计。程序控制的主要目的是为了确保供水系统在恒压下运行，所以在控制变频器频率的基础上，要对供水量的变化进行分析。不论控制方式是采用变频循环式还是变频固定的方式，在水泵平均使用量一致的情况下使用。在系统运行中，变频器仅仅对水泵负责。在变频器启动后，要采用辅助稳压泵确保持续的供水。如果用水量非常大，那么辅助泵的最大供水能力就不能确保管道内水压的合理性。采用PLC变频器启动主泵，将辅助泵关闭。在主泵供水的环节中，变频器应该结合水压的变化，对水泵的转速进行调整，确保水压处于恒定的状态。如果用水量一直在增加，那么变频器输出率会达到上限，但是压力还是不稳定，这时应该采用PLC输出信号。在用水量持续增加的情况下，如果采用两个水泵也不能满足水压要求，应该继续增加水泵的数量。在增加水泵数量的时候，要确保原有的工作在变频运行状态下。如果用水量减少，通过调节器对水泵的转速进行调节。如果变频器输出频率达到了下限值，水压还是非常高，那么应该采用PLC输出信号，将水泵关闭。
（二）PLC程序设计方法
PLC结合了继电器系统，是一类新型的自动化装置。对过程进行控制，采用PLC编程语言，程序的表达主要有指令表、高级语言等。在对用户逻辑进行分解中，应该结合梯形图的方式，自上而下进行，按照扫描的方式，进行执行程序的分析。在梯形图设计中，可以防止约束关系导致联锁电路，简化了电路的设计。在编写指令程序中采用梯形图的方式，可以遵循一定的原则。在PLC运行的环节中，用户程序中的执行程序非常多，但是中央处理器并不能在同一时间进行多个程序的处理，所以应该按照顺序进行逐一操作。顺序扫描的方式非常实用，简化了设计的流程，提升了PLC的可靠性。在指令被执行后，可以借助中央处理器分析扫描的时间，防止内部故障。在程序开始执行中，通过扫描的顺序，对输入信号的状态进行分析，实现输入信号的采样。在程序执行期间，可以将信息存储。
结语
如今，多泵循环变频恒压供水系统的应用非常广泛，改善了供水系统的性能，而且节能环保，发展前景良好。
参考文献
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论文作者:闫刚
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/21
标签：变频器论文; 水泵论文; 供水系统论文; 水压论文; 信号论文; 接触器论文; 转速论文; 《电力设备》2018年第23期论文;