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基于PLC控制的恒压供水系统

摘要：智能恒压供水系统改变了传统的水塔供水控制或阀门调节控制，为供

水系统节省了能源，提高了使用效率。该供水系统在保证居民用水安全、稳定的

基础之上，还可以对自身运行状态进行集中管理和监控。本文主要就是针对基于

PLC控制的恒压供水系统来进行分析。

关键词：PLC；恒压供水；变频调速

引言

今天城市高层建筑越来越多，以变频控制恒压供水已普遍采用，随着技术的

不断发展，新的技术也在不断的改革中，使得城市的恒压供水系统将逐渐的完善

起来。基于PLC控制的恒压供水系统其是由PLC、变频器所组成的，调节泵的

水流输出量。此系统是由三台水泵并联在一起而组成的电动机泵组，由变频器或

工频电网供电，电动机泵组的切换频率与运行速度根据系统流量大小及出口水压

力的变化而自动调节，由此就可以充分的保障系统的最佳运行状态。该供水系统

在保障居民用水安全、稳定的根本前提之下，还可以对自身运行状态进行集中行

的管理与监控。与此同时系统可以充分的适应节能减排的潮流趋势，有非常好的

节能性。

1、恒压供水系统的组成及原理

1.1、恒压供水系统的组成

恒压供水所用到的新电工技术包括PLC、变频器控制技术、传感检测技术。

PLC属于核心技术，变频器主要进行调速，在工业控制中使用非常广泛，在风机、

水泵负载中使用有节能的功能。传感检测技术将测量量（如速度、流量、压力等）

变化，信号（0-5V或4-20mA）A/D、D/A转换[A/D模块→PLC→D/A模块]，控

制变频器输出频率起到调节水泵的转速。

恒压供水系统的电气构成有PLC、变频器、A/D、D/A模块、压力传感器，

控制柜面板上有触摸屏、按钮、手动/自动选择变频器操作面板、急停等。

1.2、恒压供水系统的原理

将给定压力与来自压力传感器的反馈压力值进行PID调节，而后用输出值

控制电动机的转速。PID调节可以由PLC指令实现，也可以通过变频器的PID

功能实现。

图1恒压供水系统原理图

2、系统要求

（1）系统速度低恒压值在运行的时候对应生活供水，比较高的恒定值，在

消防供水的时候运行。在本工程设计之中，各种水泵的选择上，消防水泵的功率

要比生活供水的水泵大得多。

（2）依据恒压值的变化，两台泵依按照“先开后停”规则分别退出和接入。

（3）假如一台水泵持续工作时间大于3小时，在供水量不高的状况之下，

系统应该转换启用处在休眠状态的泵。休眠泵可以充分的依据PLC设定的时间

环节自动投入运行，也可以依据管网长时间低压来投入运行。

（4）在系统之中的每一台泵在启动时刻均一定要具备软启动效能。

3、PLC控制系统设计

PLC系统具备的开关量输出点与输入点分别是12个、6个，模拟量输入点、

输出点各1个。在充分的保障正常工作情况之下，考虑到经济的最优性，本系统

的配置主要有一台FX2N-32MR主机、一个模拟量输入扩展模块FX2N-4N、模

拟量输出扩展模块FX2N-2N。系统具体配置图如下所示（见图1）：笔者对于该

系统输出信号统计13个，输入信号共7个，对所有这些输入、输出信号要进行

统一的地址配位。水池水位下限信号是X2，上限信号为X1，此值除非在被水淹

没的时候为0以外，在其他的情况之下都是1。

4、恒压供水设计

4.1、恒压供水系统要求

假定设定压力为3MPa，系统启动后，传感器测量水管中压力，如果水管中

压力小于3MPa，经过PID调节输出值增大，变频为输出频率增大，电机转速增

大，当变频器输出频率到达49Hz，电机由变频运行切换到工频运行，供水量加

大。如果水管压力还达不到设定值，继续把其他电机启动，直至把所有水泵都启

动，达到最大供水要求。

如果供水量大于用水量，水管中压力超过设备值，此时输出值将减少，变频

器输出频率低，当频率降低低于30Hz，把水泵退出运行，如果到深夜没有人用

水，所有水泵退出运行，此时靠气罐保压（休眠状态）。当用水量继续加大，水

管压力到达压力下限，重新把系统自动启动。

三台水泵互为备用（防止长期不用损坏），1#、2#水泵运行8h，3#备用；1#、

3#水泵运行8h，2#备