PLC控制系统在恒压供水中的应用

         以前的供水系统一般是把水抽到高水塔上，然后向下供水，这样的供水系统往往使系统里面的水压不稳定，而且水塔会引起二次污染。   随着社会经济的迅速发展, 人们设计出高性能、高节能、能适用于不同领域的PLC控制柜来控制恒压供水系统。恒压供水系统的特点是通过对PLC进行逻辑控制，由变频器进行压力调节。经PID运算，PLC进行控制变频与工频切换，使闭环自动调节恒压进行变量供水。这种系统设计具有压力稳定、结构简单、工作可靠等特点。下面引用黄淑琴讲师的一个经典PLC控制柜控制恒压供水系统的例子.
摘 要 ：可编程序控制器、变频器和 PID调节器等组成的恒压供水控 制 系统的工作原理。 系统结构简朴，运行不乱 ，节约能源。
1、工作原理图 1 为恒压供水系统的原理框图。
        系统由二台水泵,可编程序控制器,变频器和 PID 调节器组成 ，在供水系统的出口装有一个压力传感器和变送器 ，将系统的供水水压反馈回逻辑控制电路,使之组成负反馈闭环控制系统。设该系统用水量在两台水泵的供水能力之内。在用水量较少时，变频器带动一台水泵供水；当用水量不断增加，直至超出一台水泵的供水量后,该水泵切换到工频电网运行，变频器带动另外一台水泵运转 ，调节该水泵的供水量 ，使之符合系统 的供水要求 。当用水量减少 ，直到在一 台水泵的供水量 范围内时 ，运动于工频电网的水泵退出运行 。PLC 控制变频器和两 台电机起动器 的投入 、退 出。PID 调节器则控制变频器的运行，使供水系统保持恒定的供水压力。当变频器泛起故障时，可把变频器退出，由电机起动器直接起动水泵运行。
2 、系统运行
        当供水系统投入运行后 ，PLC 首先投入变频器起动一号水泵运行 ，压力传感器和变送器把系统的供水水压反馈回 PID 调节器和可编程序控制器。PID 调节器将反馈 回的水压和设定水压 比较 ，然后根据设定的常数计算输 出来控制变频器的运行频 率 ，尽量使输 出水压与设定水压相等 ；同时变频器也把实际的运行频率送 到可编程序控制器 中。可编程 序控制器根据输 出水 压和变频 器的运行 频率。判断是否起动第二台水泵，假如输 出水压小于设定水压 ，变频器的运行频率 已达到设定的上限值 ，并且该状况保持 了一段时间(时间设定值 )后 ，则起动二号水泵。
        当需要起动二号水泵时 ，变频器首先退出运行 ，并且把 KM 2 断开 ，K M 1合上 ，一号水 泵接投入市电运行 ；然后 KM 3 合上 ，变频器带动二号水泵运行。依 照同样原理 ，PID 调节器控制变频 器的运行频率 ，使输 出水压与设定值相等。当系统的用水量减少 ，变频器的输 出频率随之降低 ，直至输出频率低于设定值 ，系统 的供水水压仍 高于设定水压 ，并且该状况保持了一定时间后 ，可编程序控制器就把一号水泵退 出，把 K M 1 断开 。这时系统 由变频器带动二号水泵供水 ，此时的情况与系统刚起 动时的情况类似 ：系统由变频器带动一台水泵单独供水 ，PID 调节器控制着供水量，使供水水压稳定在设定值四周 。
3、软件设计与说明
本设计按照图 2 所示的程序流程图进行编程 。 
系统投入运行后 ，先初始化 ，使之回复到原始位置 。
然后进入状态 1；由变频器带动一号水泵供水 ；
当一号水泵供水量不知足系统要求时 ，进入状态 2 ；
一号水泵切换到市电运行 ，变频器带动二号水泵 ，系统由二台水泵一起供水 ；
当用水量减少到一 台水泵的供水量时 ，
系统进入状态 3；一号水泵退出运行 ，变频器带动二号水泵继承供水 ；
当用水量又再增加 ，超出一台水泵的供水量时 ，
系统进入状态 4 ；二号水泵切换到市电运行 ，变频器带动一号水泵 ，系统再由两台水泵一起供水 ；
当用水量又减少到一台水泵的供水量时 ，系统 回到状态 1，开始下一个轮回。
4、结束语  在整个PLC控制柜控制控制的循环中，由于供水系统都保持有一台水泵由变频器带动 ，处于变频供水状态 ，所以能保持供水压力的恒定 ，节省能源 。而且 ，水泵的起动都是通过变频器 ，这起到了变频起动的作用 ，因此不存在电机的起动冲击电流 ，延长了设备的使用寿命。