用富士变频器和PLC实现供水系统的自动恒压控制.pdfVIP

中国电机工程学会第十届青年学术会议 ·吉林 用富士变频器和 PLC 实现供水系统的自动恒压控制 侯强 1 2 1 1 3 汪涛 史兴才 李广波 史昕烨 （1. 东北电力大学 吉林省 吉林市 132012； 2.北华大学 吉林省 吉林市 132021； 3.齐齐哈尔供电局 黑龙江省 齐齐哈尔市 161000） 摘要:分析了水泵运行特点,介绍了一种基于PLC控制器和富士变频器的变频调速供水系统。该系统结构简单，运行稳定， 节约能源。 关键词:供水系统；变频调速；PLC控制器；变频器 1 引言 随着我国工业生产的迅速发展，电力工业虽然有了长足进步，但能源的浪费却是相当惊人的。据有关 资料报导，我国风机、水泵、空气压缩机总量约 4200 万台，装机容量约 1.1 亿千瓦。但系统实际运行效 率仅为 30～40%，其损耗电能占总发电量的 38%以上。这是由于许多风机、水泵的拖动电机处于恒速运转 状态，而生产中的风、水流量要求处于变工况运行；还有许多企业在进行系统设计时，容量选择得较大， 系统匹配不合理，往往是“大马拉小车”，造成大量的能源浪费。因此，搞好风机、水泵的节能工作，对 国民经济的发展具有重要意义。 变频调速技术用于水泵控制系统，具有调速性能好、节能效果显著、运行工艺安全可靠等优点。在大 力提倡节约能源的今天，推广使用这种集现代先进电力电子技术和计算机技术于一体的高科技节能装置， 对于提高劳动生产率、降低能耗具有现实意义。可以说，变频调速技术是一项利国利民、有广泛应用前景 的高新技术。本文介绍了一种富士变频器、PLC控制器，实现供水系统自动恒压控制。 水泵运行特点： 水泵的扬程与转速、转矩与转速的平方成正比。 水泵不允许反向运行，因此不需要可逆控制。 水泵不需要快速反应，为了避免水锤效应，水泵转速变化不宜太快。 水泵调速精度要求不高，一般在 ±1%左右。 2 工作原理 图 1 为变频恒压供水系统的示意图。外界来的自来水通过浮球式液位开关排入储水容器（地下水池、 地上水池、水塔等）。水泵由变频器控制向用户供水，由压力传感器检测出口压力，作为反馈信号。在 PLC 控制器中设定一个现场所需的压力值与反馈信号相比较，比较的差值经控制器中所编制的 PID 程序进行运 算，运算结果作为频率指令输出给变频器，从而调节水泵的转速，使出口压力保持在恒定的范围内。 富士变频器所有参数的读取和写入都在操作面板上，它还能作为显示窗口，动态监视变频器的运行状 态（如输出频率、电压、电流等），能自动显示故障状态，具有良好的过电压、过电流、过热、缺相等保 护功能。变频器选用 FRN××P11S-4CX 系列。 压力传感器的形式有多种，此系统选用的是远传压力表，型号：YTZ-150。它是在外部提供一个 DC6V 的情况下，改变内部电阻的阻值，通过分压来反映出口压力的变化，并且它能象普通压力表一样显示压力 值。 PLC 控制器选用富士 NB1-P24R3-AC，模拟输入输出单元选用 NB-AXY4-11。另外，为了保证系统的安全 可靠运行，本系统设置水位检测装置，以保证水泵不在空载情况下运行。还有此系统中有手动/自动转换 功能，如果自动系统出现故障，可以转换到手动运行，手动调节变频器来控制水泵运行，保证用户压力。 图 2 为电气原理及连线。 3 程序设计 系统 PLC 软件采用模块化编程，由手动运行模块、自动运行模块和故障诊断与报警模块、PID 处理与 输出模块等组成。 - 2236 - 中国电机工程学会第十届青年学术会议 ·吉林 3.1 手动运行模块 按系统运行的要求，在系统处于手动运行时，系统处于开环状态，调速信号由控制柜面板上电位器给 定，PLC 只