基于PLC 及变频器的一拖五供水控制系统应用

0 引言

本文是针对某生活小区实际情况，结合用户生活/消防双恒压供水控制的要求，进行变频技术改造的一些心得。现将其中的改造情况介绍如下，供读者参考。

1 用户现场情况

现场供水情况如图1 所示，市网自来水用高低水位控制器EQ来控制注水阀YV1，自动把水注满储水水池，只要水位低于高水位，则自动向水箱注水。水池的高低水位信号也直接送给PLC，作为水位报警。为了保持供水的连续性，水位上、下限传感器高低距离较近。生活用水和消防用水共用5 台泵，平时电磁阀YV2 处于失电状态，关闭消防管网，5台泵根据生活用水的多少，按一定的控制逻辑运行，维持生活用水低恒压。当有火灾发生时，电磁阀YV2 得电，关闭生活用水管网，5 台泵供消防用水使用，并维持消防用水的高恒压值。火灾结束后，5 台泵改为生活供水使用。

水泵现场设备参数如下。

型号80GDL54-14*7

流量54 m3/h

扬程98 m

效率70 %

转速2 900 r/min

电机功率22 kW

电机数量5台

2 系统控制要求

用户对5 台泵生活/消防双恒压供水系统的基本要求是：

1)生活供水时，系统低恒压运行，消防供水时高恒压值运行;

2)5 台泵根据恒压的需要，采取先开先停的原则接入和退出;

3)在用水量小的情况下，如果一台泵连续运行时间超过1 天，则要切换下一台泵，系统具有倒泵功能，避免一台泵工作时间过长;

4)5 台泵在启动时都要有软启动功能;

5)要有完善的报警功能;

6)对泵的操作还要具有手动控制功能，手动只在应急或检修时使用。

3 设备选型

3.1 风光JD-BP32-XF型供水变频器

JD-BP32-XF 型是山东新风光电子科技发展有限公司推出的专用供水变频器，使用空间电压矢量控制技术，适用于各类自控场合，在恒压供水中可以采用这类变频器。JD-BP32-XF 型变频器除具有变频器的一般特性外，驱动水泵时，还具有以下特性：水压高、水压低输出接口，变频器运行上限、下限频率(可以任意设定)，可以方便地进行双压力控制，内置智能PI 控制，以上功能非常适用于供水控制要求。所以在本例中选用JD-BP32-22F(22 kW)风光供水变频器拖动用户水泵。

3.2 PLC选型

1)控制系统的I/O点及地址分配根据图1 所示及控制要求，统计控制系统的输入、输出信号的名称、代码及地址编号，如表1所列。水位上、下限信号分别为I0.1、I0.2。

2)PLC系统选型系统共有开关量输入点8 个，开关量输出点14 个，选用西门子主机CPU222(8 入6 继电器输出)1 台，加上扩展模块EM222(8 继电器输出)1台，即可满足用户供水控制要求。

3.3 压力传感器

在供水系统中，压力传感器既可以采用压力变送器，也可以采用远传压力表。在本例中采用远传压力表，压力表相应接线端子接到变频器主控板的脚3、脚4、脚5即可。

4 电气控制系统原理图

电气控制系统原理图包括主电路图、控制电路图及PLC外围接线图三部分。

4.1 主电路图

电控系统主电路如图2 所示。5 台电机分别为M1、M2、M3、M4、M5。接触器KM1、KM3、KM5、KM7、KM9，分别控制M1、M2、M3、M4、M5的工频运行;接触器KM2、KM4、KM6、KM8、KM10，分别控制M1、M2、M3、M4、M5 的变频运行;FR1、FR2、FR3、FR4、FR5分别为5 台水泵电机过载保护用的热继电器;

QS1、QS2、QS3、QS4、QS5、QS6 分别为变频器和5 台泵电机主电路的隔离开关;FU1、FU2、FU3、FU4、FU5为主电路的熔断器;BPQ为风光供水专用变频器。

4.2 控制电路图

电控系统电路如图3 所示。图中SA 为手动/自动转换开关，SA 打在位置1 为手动控制状态，打在状态2 为自动控制状态。手动运行时，可用按钮SB1~SB12 控制5 台泵的起/停和电磁阀YV2 的通/断;自动运行时，系统在PLC 程序控制下运行。

图中的HL13为自动运行状态电源指示灯。

4.3 PLC接线图

PLC及扩展模块外围接线如图4所示。火灾时，火灾信号SA1 被触动，I0.0 为1。

5 系统程序设计

5.1 程序中使用的PLC内部器件及功能

程序中使用的PLC 内部器件及功能，如表2 所列。

生活/消防双恒压的两个恒压值是我公司生产的风光供水专用变频器直接设定的。在本实例中，根据用户要求，生活压力设定为0.35MPa，消防压力设定为0.60 MPa。

压力低、压力高信号分别由变频器内部主控板的脚14、脚15 给出。供水运行下限频率、供水运行上限频率由变频器程序设定。在本系统中，运行下限频率设为20 Hz，运行上限频率设为50 Hz。

5.2 PLC供水控制系统流程图本设计中PLC 供水控制系统流程图如图5 所示。

6 结语

本文作为风光变频器在供水行业应用的系列篇,详细介绍了采用变频器及PLC 进行+拖5 实现恒压控制供水系统如其设计方案, 包括了PLC 程序实现过程。供有兴趣的读者参考。