基于PLC 及變頻器的一拖五供水控制系統(tǒng)應用

0 引言

本文是針對某生活小區(qū)實際情況，結合用戶生活/消防雙恒壓供水控制的要求，進行變頻技術改造的一些心得?，F(xiàn)將其中的改造情況介紹如下，供讀者參考。

1 用戶現(xiàn)場情況

現(xiàn)場供水情況如圖1 所示，市網(wǎng)自來水用高低水位控制器EQ來控制注水閥YV1，自動把水注滿儲水水池，只要水位低于高水位，則自動向水箱注水。水池的高低水位信號也直接送給PLC，作為水位報警。為了保持供水的連續(xù)性，水位上、下限傳感器高低距離較近。生活用水和消防用水共用5 臺泵，平時電磁閥YV2 處于失電狀態(tài)，關閉消防管網(wǎng)，5臺泵根據(jù)生活用水的多少，按一定的控制邏輯運行，維持生活用水低恒壓。當有火災發(fā)生時，電磁閥YV2 得電，關閉生活用水管網(wǎng)，5 臺泵供消防用水使用，并維持消防用水的高恒壓值?；馂慕Y束后，5 臺泵改為生活供水使用。

水泵現(xiàn)場設備參數(shù)如下。

型號80GDL54-14*7

流量54 m3/h

揚程98 m

效率70 %

轉速2 900 r/min

電機功率22 kW

電機數(shù)量5臺

2 系統(tǒng)控制要求

用戶對5 臺泵生活/消防雙恒壓供水系統(tǒng)的基本要求是：

1)生活供水時，系統(tǒng)低恒壓運行，消防供水時高恒壓值運行;

2)5 臺泵根據(jù)恒壓的需要，采取先開先停的原則接入和退出;

3)在用水量小的情況下，如果一臺泵連續(xù)運行時間超過1 天，則要切換下一臺泵，系統(tǒng)具有倒泵功能，避免一臺泵工作時間過長;

4)5 臺泵在啟動時都要有軟啟動功能;

5)要有完善的報警功能;

6)對泵的操作還要具有手動控制功能，手動只在應急或檢修時使用。

3 設備選型

3.1 風光JD-BP32-XF型供水變頻器

JD-BP32-XF 型是山東新風光電子科技發(fā)展有限公司推出的專用供水變頻器，使用空間電壓矢量控制技術，適用于各類自控場合，在恒壓供水中可以采用這類變頻器。JD-BP32-XF 型變頻器除具有變頻器的一般特性外，驅動水泵時，還具有以下特性：水壓高、水壓低輸出接口，變頻器運行上限、下限頻率(可以任意設定)，可以方便地進行雙壓力控制，內置智能PI 控制，以上功能非常適用于供水控制要求。所以在本例中選用JD-BP32-22F(22 kW)風光供水變頻器拖動用戶水泵。

3.2 PLC選型

1)控制系統(tǒng)的I/O點及地址分配根據(jù)圖1 所示及控制要求，統(tǒng)計控制系統(tǒng)的輸入、輸出信號的名稱、代碼及地址編號，如表1所列。水位上、下限信號分別為I0.1、I0.2。

2)PLC系統(tǒng)選型系統(tǒng)共有開關量輸入點8 個，開關量輸出點14 個，選用西門子主機CPU222(8 入6 繼電器輸出)1 臺，加上擴展模塊EM222(8 繼電器輸出)1臺，即可滿足用戶供水控制要求。

3.3 壓力傳感器

在供水系統(tǒng)中，壓力傳感器既可以采用壓力變送器，也可以采用遠傳壓力表。在本例中采用遠傳壓力表，壓力表相應接線端子接到變頻器主控板的腳3、腳4、腳5即可。

4 電氣控制系統(tǒng)原理圖

電氣控制系統(tǒng)原理圖包括主電路圖、控制電路圖及PLC外圍接線圖三部分。

4.1 主電路圖

電控系統(tǒng)主電路如圖2 所示。5 臺電機分別為M1、M2、M3、M4、M5。接觸器KM1、KM3、KM5、KM7、KM9，分別控制M1、M2、M3、M4、M5的工頻運行;接觸器KM2、KM4、KM6、KM8、KM10，分別控制M1、M2、M3、M4、M5 的變頻運行;FR1、FR2、FR3、FR4、FR5分別為5 臺水泵電機過載保護用的熱繼電器;

QS1、QS2、QS3、QS4、QS5、QS6 分別為變頻器和5 臺泵電機主電路的隔離開關;FU1、FU2、FU3、FU4、FU5為主電路的熔斷器;BPQ為風光供水專用變頻器。

4.2 控制電路圖

電控系統(tǒng)電路如圖3 所示。圖中SA 為手動/自動轉換開關，SA 打在位置1 為手動控制狀態(tài)，打在狀態(tài)2 為自動控制狀態(tài)。手動運行時，可用按鈕SB1~SB12 控制5 臺泵的起/停和電磁閥YV2 的通/斷;自動運行時，系統(tǒng)在PLC 程序控制下運行。

圖中的HL13為自動運行狀態(tài)電源指示燈。

4.3 PLC接線圖

PLC及擴展模塊外圍接線如圖4所示?；馂臅r，火災信號SA1 被觸動，I0.0 為1。

5 系統(tǒng)程序設計

5.1 程序中使用的PLC內部器件及功能

程序中使用的PLC 內部器件及功能，如表2 所列。

生活/消防雙恒壓的兩個恒壓值是我公司生產的風光供水專用變頻器直接設定的。在本實例中，根據(jù)用戶要求，生活壓力設定為0.35MPa，消防壓力設定為0.60 MPa。

壓力低、壓力高信號分別由變頻器內部主控板的腳14、腳15 給出。供水運行下限頻率、供水運行上限頻率由變頻器程序設定。在本系統(tǒng)中，運行下限頻率設為20 Hz，運行上限頻率設為50 Hz。

5.2 PLC供水控制系統(tǒng)流程圖本設計中PLC 供水控制系統(tǒng)流程圖如圖5 所示。

6 結語

本文作為風光變頻器在供水行業(yè)應用的系列篇,詳細介紹了采用變頻器及PLC 進行+拖5 實現(xiàn)恒壓控制供水系統(tǒng)如其設計方案, 包括了PLC 程序實現(xiàn)過程。供有興趣的讀者參考。