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基于PLC的给水泵组 变频恒压控制程序设计 温筱茜 电子邮箱：wenxq168@126.com 博客：/wenxq168@126/ 二○○九年八月 基于PLC的给水泵组变频恒压控制程序设计 --使用变频器的PID功能、由PLC控制水泵切换 摘 要 随着社会经济的迅速发展，高层建筑比例的不断增加，人们对给水质量和给水系统可靠性的要求在不断提高，由于能源紧缺，如何利用先进的自动化技术、控制技术，设计出高性能、高节能、能适应不同领域的恒压给水系统成为必然趋势。 本文根据管网和水泵的运行特性曲线，阐明了二次加压给水系统的变频调速节能原理，接着分析了变频恒压给水的原理及系统的组成结构，提出基于PLC的多种不同的控制方案：控制系统有使用自带PID功能的变频器及PLC构成的最简系统，和使用带模拟量输入输出的PLC加上不带PID的变频器构成的系统。应用范围包含常规多泵变频恒压给水系统，无负压变频恒压给水系统，以及高稳定度的多泵变频恒压系统。并详细阐述了系统的构成及相应的PLC程序设计。 本文研究常规多泵变频恒压给水系统：使用变频器的PID功能、由PLC控制水泵切换。 无负压变频恒压给水系统，以及高稳定度的多泵变频器恒压系统将另文介绍。 关键词：PLC；恒压给水；PID控制； 绪 论 随着社会经济的迅速发展，水对人民生活与工业生产的影响日益加强，人民对给水的质量和给水系统可靠性的要求不断提高，其水质、水压、流量的监测与控制，直接影响给水系统的产品质量、服务质量和工作效率。把先进的自动化技术、控制技术、通讯及网络技术等应用到给水领域，成为对给水系统的新要求。 1.1 项目的背景及现状分析[1]-[4] 水是生产生活中不可缺少的重要组成部分，城市的生活生产用水主要由自来水公司的市政管网提供。然而自来水的给水压力通常只能达到0.35Mpa,一般只能达到7～8层楼。随着国家经济的发展，城市内的次高层和高层建筑的比例不断增加。自来水的给水压力已无法满足次高层和高层建筑的生活消防给水的要求，只能依靠二次加压给水设备进行加压。 当前的二次加压生活给水设备的给水方式主要有高位水塔、水箱给水、增压给水，其中增压给水又包括气压给水和变频恒压给水。 高位水塔和高位水箱给水由水箱、水塔直接向用户给水，即为重力给水。给水压力比较稳定，但它需要由位置高度所形成的压力进行给水，为此需要建造水塔或将水箱置于建筑物顶层的最高点。即使如此，还常常不能满足最不利给水点的给水要求，同时由于其存储的水量比较大，在屋顶形成很大的负重，增加了结构的承重和占用楼宇的建筑面积，也妨碍美观，且投资大、增加建筑周期长，还存在二次污染问题。 气压给水系统仅在地下室或某些空余之处设置水泵机组和气压储水罐设备，采用气压增压给水来满足给水要求，即以气压罐代替水塔或高位水箱，利用密闭压力水罐内空气的压力将水加压到管网中去，其优点是不必设高位水箱。但压力采用上下限控制，压力变化较大，耗费动力较多，运行效率低，不节能，橡胶隔膜气压水罐的维护费用较高。 近年来随着电机变频调速技术的成熟、普及和应用，其产品己用来更新改造传统给水系统，使我国的给水行业技术的装备水平经历了一次飞跃。变频调速系统实现了水泵电机无级调速，根据水泵出口的压力情况自动调节水泵电机的转速，从而保持水压恒定，以满足人们对给水系统的高要求。恒压给水系统与传统的水塔、高位水箱或气压给水系统相比，无论是投资的规模，运行的经济性，可靠性，稳定性和自动化程度等方面都优于水塔给水系统和水箱给水系统，而且还有显著的节能效果。 1.2 二次加压给水系统的技术发展趋势 为了满足国家相关标准对恒压生活给水的相关要求，二次加压给水系统的类型除了由高位水箱给水或气压给水发展到变频恒压给水以外，还从带储水箱的变频恒压给水泵组加压系统发展到无负压变频变频恒压给水系统。在技术上还从普通的继电器开关量控制发展到电脑全自动程序控制，从本地控制发展到远程、超程监控。 控制系统的核心通常有单片机或PLC加变频器构成。用于给水控制单片机由于无法达到足够的批量，因而其可靠性、工作稳定性、寿命的持久性均比不上PLC；单片机控制程序固定，无法更新；一旦生产厂服务跟不上，设备出故障用户就无法维修和更换。因而使用PLC构成的控制系统更受用户的欢迎。 目前市面占主流地位的变频器均增设了PID控制功能，采用该类变频器加上一只小型PLC，就可以构成一套最简的变频恒压给水控制核心。其构成成本较低，使用较广。但功能无法扩展。 控制核心采用带模拟量输出输入的高性能PLC与常规变频器构成的系统，变频恒压的PID控制由PLC实现，可扩展液晶显示单元将运行数据传送到液晶显示屏上显示，或通过显示屏方便的修改控制参数。还可以扩展远程通讯模块实现系统的远程和超远程控制。 1.3 项目研究的主要内容 1.3.2