收稿日期：2020-02-26
第一作者简介：刘建生（1962—），男，毕业于重庆大学，本科，电气工程师研究方向为自动化。
DOI:10.16525/jki.14-1362/n.2020.05.27
总第191期2020年第5期Total of 191No.5，2020
两化融合
恒压供水自动控制系统设计
刘建生
（太原市滨河体育中心，山西
太原
03006）
摘
要：通过基于PLC 恒压供水控制系统的设计，然后分析了PLC 的工作原理以及交流电机利用变频器的调
速原理，从而完成小区恒压供水系统硬件设计和通过梯形图进行软件设计，该系统保证了居民的用水质量且高效节能。
关键词：节能；恒压；变频调速；PLC 中图分类号：TP273
文献标识码：A
文章编号：2095-0748（2020）05-0066-03
现代工业经济和信息化
Modern Industrial Economy and Informationization 引言
在供水系统中，通常以流量为控制目的；其工作原理是根据用户需水量的变化调整水泵电机的转速，使管网压力始终保持恒定。
本设计课题任务主要是基于PLC 的恒压供水系统，该系统由两台水泵供水，水泵电机分别为M1、M2；
由交流接触器KM1和KM2控制。监测管网中水压由装在泵站出口传感器PT 完成。采用闭环单回路反馈控制，系统不断采集管网内压力信号与给定压力设定值进行比较，经过运算后将偏差值送给PLC 进行调节，PLC 输出信号送给执行机构，执行机构接收到指令来改变自己的工作运行方式，从而使管内的压力发生变化。如此循环直到管网压力保持在一个恒定的状态[1]。1基本原
理
恒压供水控制不但可以提高供水的质量，而且可以通过变频技术降低能耗，提高设备运行的可靠性。当用水量增大时电机加速，用水量减小时电机减速，如此循环直到管网压力保持在一个恒定的工作状态[2]
。
流量特性：阀门开度和水泵转速一定，流量越大，扬程越小。
管阻特性：阀门开度和水泵转速一定，流量越大，扬程越大
。
电机采用交流三相异步电动机，其转速公式为：
n =60f p
（1-s ）.
（1）
变频器恒压供水
式中：n 为电机转速；f 为电机电源频率；p 为电动机
极对数；s 为转差率。
随着电力电子器件的发展，旋转变频机组已经无例外地让位给静止式的变压变频器了，该设计使用交-交变压变频器
。
在连续供水控制系统中，常采用比例、积分、微分控制方式，称为PID 控制。它是一种线性控制器，比例环节的作用是根据系统信号偏差来成比例地控制，减少偏差，实现闭环单回路反馈控制。积分环节的作用是控制器输出信号与偏差持续时间的关系，只要偏差存在，控制器就要发生改变，直至系统偏差为零。微分环节的作用是在偏差信号变得太大之前引入一个早期修正信号，加快动作速度，减少调节时间。
PID 控制公式：y （t ）=K p [e （t ）+1
T i
乙e （t ）d t+T d
d e （t ）d t
].
（2）
式中：K p 比例系数；T i 积分时间常数；T d 为微分时间常数。
如图1所示，该项目由二台水泵，一台变频调速器，一台PLC 和一个压力传感器及若干辅助部件构
图1系统原理图
控制
面板器
切换逻辑
压力传感器
用户管网
控制版面
PLC