PLC在恒压供水系统中应用
引言
在供水系统中，恒压供水是指在供水网系中用水量发生变化时，出口压力保持不变供水方式。本文采用计算机(PC)、可编程控制器(PLC)、变频器组成变频恒压供水监控系统，通过变频调速实现恒压供水、满足节能降耗要求，而且有利于实现生产自动化及远程监测。用水量变化具有随机性，用水顶峰时水压缺乏，低谷时又造成能量浪费。变频恒压供水系统根据公共管网压力变化，通过PLC和变频器自动调节水泵增减、水泵电机运行方式及电机转速，实现恒压供水，既防止了能量空耗，又防止出现电机启动时冲击电流对设备影响。
二工作原理
变频恒压供水系统采用一台变频器拖动两台大功率电动机，可在变频和工频两种方式下运行；一台低功率电机，作为辅助泵电机。
变频调速：根据供水管网流量、压力变化自动控制变频器输出频率，从而调节电动机和水泵转速，实现
恒压供水。如设备输出电压和频率上升到工频仍不能满足供水要求时，PLC发出指令1号泵自动切换到工频电源运行，待1号泵完全退出变频运行，对变频器复位后，2号泵投入变频运行。
多泵切换：根据恒压需要，采取无主次切换，即“先开先停〞原那么接入和退出。在PLC程序中，通过设置变频泵工作号和工频泵台数，由给
定频率是否到达上限频率或下限频率来判断增泵或减泵。在用水量较小情况下，采用辅助泵工作。
为了防止一台泵长期工作，任一泵不能连续变频运行超过3小时。当工频泵台数为零，有一台运行于变频状态时，启动计时器，当到达3小时时，变频泵泵号改变，即切换到另一台泵上。当有泵运行于工频状态，或辅助泵启动时，计时器停顿计时并清零。
故障处理：能对水位下限，变频器、PLC故障等报警。PLC故障，系统从自动转入手动方式。
三PLC控制电路
系统采用S7-200PLC作下位机。S7-200PLC硬件系统包含一定数量输入/输出(I/O)点，同时还可以扩展I/O模块和各种功能模块，在保证系统稳定性根底上，再减低系统本钱，我们选用了UniMAT扩展模块接在CPU 后面。输入点为6个，其中水位上、下限信号分别为I0.0、I0.1。输出点为10个，O0.0-O1.0对应PLC输出端子。对变频器复位是由输出点O1.0通过一个中间继电器KA触点来实现。根据控制系统
I/O点及地址分配可知，系统共有5个开关量输入点，9个开关量输出点;1个模拟量输入点和1个模拟量输出点。可以选用CPU224PLC(14DI/10DO)，再扩展一个UniMAT 模拟量模块EM235(4AI/1AO)。
四电控程序设计
(1)由“恒压〞要求出发工作组数量管理
为了恒定水压，那么在水压降低时，需要升高变频器输出频率，并且在一台水泵工作是不能满足恒压要求时，这时需要启动第二台。这样有一个判断标准来决定是否需要启动新泵即为变频器输出频率是否到达所设定频率上限值。这一功能可以通过比拟指令来实现。为了判断变频器工作频率到达上限确定性，应滤去偶然因素所引起频率波动所到达频率上限值情况，在程序中应考虑采取时间滤波情况。
(2)台组泵站泵组管理标准
由于变频器泵站希望每一次启动电动机均为软启动，有规定各台水泵必须交替使用，那么多台组泵站泵组投入运行需要有一个管理标准。在本次设计中控制要求中规定任意一台水泵连续运行不得超过3h，因此每次需要启动新泵或切换变频泵时候，以新运行泵为变频是合理。具体操作时，将现运行变频器从变频器上切除，并且接上工频电源加以运行，同时将变频器复位并且用于新运行泵启动。除此之外，泵组管理还有一个问题就是泵工作循环控制，在本设计中所使用是用泵号加1方法来实现变频器循环控制即3加上1等于0逻辑，用工频泵总数结合泵号来实现工频泵轮换工作。
根据前面可知，PLC在恒压供水系统中功能比拟多，由于模拟量单元及PID调节都需要编制初始化及中断程序，本程序可以分为三个局部：主程序、子程序和中断程序。
(1)系统初始化一些工作放在初始化子程序中完成，这样可以节省扫描时间。利用定时器中断功能来实现PID控制定时采样及输出控制。初始
化子程序流程框图如图1。在初始化子程序中仅仅在上电和故障完毕时用，其主要用途为节省大量扫描时间加快整个程序运行效率，提高了PID中断准确度。上电处理作用是CPU进展去除内部继电器，复位所有定时器，检查I/O单元连接。
图1初始化程序
(2)主程序流程图如图2。其功能最多，如泵切换信号生成、泵组接触器逻辑控制信号综合及报警处理等等都在主程序中。生活及消防双恒压两个恒压值是采用数字式方式直接在程序中设定。生活供水时系统设定为满量程70%，消防供水时系统设定为满量程90%。本系统中增益和时间常数为：增益Kc=0.25，采样时间Ts=0.2s，积分时间Ti=30min。
图2主控制程序
(3)中断程序如图3，其作用主要用于PID相应计算，在PLC常闭继电器SM0.0作用下工作，它包括：设
定回路输入及输出选项、设定回路参数、设定循环报警选项、为计算指定内存区域、指定初始化子程序及中断程序。
变频器恒压供水
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