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发表于：2009-08-13 12:42:13

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基于PLC的给水泵组变频恒压控制程序设计

第三章变频给水泵组及控制要求及控制系统

3.1变频给水泵组
变频给水泵组通常由2~4台相同功率及类型相同的水泵并联运行，为维修、安装及减振需要，每台泵的进出水管上必须装有阀门、止回阀、橡胶接头等配件。由4台水泵构成的变频泵组实例如下图：

图3-1 变频给水泵组
1、自来水进水阀 2、液压水位控制阀 3、浮球阀 4、储水箱 5、阀门
6、橡胶接头7、水泵 8、橡胶接头 9、止回阀 10、阀门 11、出水总管

3.2 泵组的控制要求
对变频给水泵组的控制要求是PLC程序设计的依据，因此在设计控制系统及程序之前必须确定具体的控制要求。
为节省控制成本，可采用一台变频器对4台水泵进行变频控制。常规的变频器均集成有PID闭环控制功能，如使用变频器的PID功能，则PLC就仅负责控制水泵的切换。
控制系统为闭环控制系统，通过压力传感器对用户管网压力进行实时采样，并与设定压力值比较，根据压力偏差来控制变频泵的速度及定量泵的启、停，实现恒压、变量的供水，以达到节能、恒压的目的。
其控制要求是：
当用户管网压力低于设定压力时，控制器通过压力传感器检测，输出控制信号启动其中一台水泵作变频运行，通过控制变频泵使用户管网压力与设定压力值相等。如用户用水量较大，变频器输出频率达到50Hz , 变频泵达到最高转速，而用户管网压力仍然低于设定压力，控制器将变频泵切换成工频运行，待变频器输出频率下降至最低值时再变频软启动另一台水泵，由一台工频泵和一台变量泵同时供水。经过变量泵的切换调节，如管网压力仍低于设定值，控制器则以同样的方式将运行频率为50Hz的变频泵切换成工频运行，而后继续软启动另外一台水泵作变频运行，直至满足用户用水要求为止。
当用户用水量较少，变量泵转速降到一定程度时，控制器自动停止最先运行的定量泵，并根据管网压力调整变量泵转速，使管网压力始终保持恒定。这样，每台水泵的启动均经变频器控制，全部机组实现循环软启动，即每台泵的启动频率都从设定的最低频率开始逐渐上升。停机时遵循“先开的泵先停，先停的泵先开”的原则。各泵循环轮换工作，使水泵均衡运行。设备还可以通过时控器控制水泵的强行切换。
3.3控制系统设计：
3.3.1系统主回路见图3-2：

图3-2 变频控制系统主回路
图中：QL：空气开关；1KM、3KM、5KM、7KM:工频交流接触器
2KM、4KM、6KM、8KM：变频交流接触器

3.3.2系统的PLC的I/O`接线图见图3-3：

图3-3 PLC接线图

3.3.3 系统的二次控制回路见图3-4：

图3-4二次控制回路

3.3.4控制柜面板指示灯回路见图3-5：

图3-5控制柜面板指示灯回路

3.3.5可编程序控制器PLC的输出输入信号说明：
控制系统的PLC采用西门子S7-224产品。
PLC的输入信号是：
I0.0:缺水保护信号；I0.1变频频率下限；I0.2变频频率上限；I0.5 时控信号。
PLC的输出信号是：
Q0.0: 1＃泵变频运行；Q0.1：1＃泵工频运行；
Q0.2：2＃泵变频运行；Q0.3：2＃泵工频运行；
Q0.4：3＃泵变频运行；Q0.5：3＃泵工频运行；
Q0.6：4＃泵变频运行；Q0.7：4＃泵工频运行。
3.3.6变频器的控制回路说明：
变频器采用西门子440（也可用430，但其过载能力较差，对输入电压的偏差要求较高）
压力传感器接到变频器的1#模拟输入口。本设计使用的压力传感器为远传压力表，远传压力表要求的输入单元不大于5V，因此必须串连一个500Ω左右的电阻后连接到变频器的+10V端子1。
变频器的18脚为频率下限信号，与PLC的I0.1相连，用于控制水泵的停机；
变频器的22脚为频率上限信号，与PLC的I0.2相连，用于控制变频泵切换为工频运行，然后软启动另一台水泵。

3.4 小结
本章确定变频给水泵组及其控制功能要求，然后对控制系统的一、二次控制电路包括变频器及PLC的控制电路进行了设计。