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基于PLC的变频器一拖四供水控制系统应用_3

1 引言

  本文是针对某生活小区实际情况,结合用户生活/消防双恒压供水控制的要求进行改造的技术心得,作为变频器在供水控制应用中的案例。

2 双恒压供水系统设计

  2.1 双恒压供水原理

  如图1所示,市网自来水用高低水位控制器eq来控制注水阀yv1,自动把水注满储水水池,只要水位低于高水位,则自动向水箱注水。水池的高低水位信号也直接送给plc,作为水位报警。为了保持供水的连续性,水位上、下限传感器高低距很小。生活用水和消防用水共用四台泵,平时出水电磁阀(3通阀)yv2处于失电状态,关闭消防管网,四台泵根据生活用水的多少,按一定的控制逻辑运行,维持生活恒压供水。当有火灾发生时,电磁阀yv2得电,关闭生活用水管网,四台泵供消防用水使用,并维持消防用水的高恒压值。火灾结束后,四台泵改为生活供水使用。

  2.2 系统控制要求

  (1)生活供水时,系统低恒压运行,消防供水时高恒压值运行。

  (2)四台泵根据恒压的需要,采取先开先停的原则接入和退出。

  (3)在用水量小的情况下,如果一台泵连续运行时间超过1天,则要切换下一台泵,系统具有倒泵功能,避免一台泵工作时间过长。

  (4)四台泵在启动时都要有软启动功能。

  (5)要有完善的报警功能。

  (6)对泵的操作要有手动控制功能;手动只在应急或检修时使用。

3 电控系统设计

  3.1 供水变频器选型

  山东新风光公司的jd-bp32-xf型是专用供水变频器,使用空间电压矢量控制技术适用于宽泛的传动要求,在恒压供水中可以采用这类变频器。jd-bp32-xf型变频器除具有变频器的一般特性外,还具有以下特性:水压高、水压低输出接口,变频器运行上限、下限频率可以任意设定,可以方便地进行双压力控制,内置智能pi控制,非常适用于供水控制要求。在本例中选用jd-bp32-22f(22kw)供水变频器拖动水泵。

  3.2 plc应用设计

  (1)控制系统的i/o点及地址分配。根据图1所示及控制要求,统计控制系统的输入、输出信号的名称,代码及地址编号如下表1所示。

  (2)plc系统选型。选用西门子主机cpu222(8入6继电器出)1台,加上扩展模块em222(8继电器输出)1台。系统共有开关量输入点8个,开关量输出点10个,满足系统供水控制要求。

  (3)压力传感器。在供水系统中,压力传感器既可以采用压力变送器,也可以采用远传压力表。在本例中采用简单廉价的远传压力表,压力表相应接线端子接到变频器主控板。

  3.3 电气控制系统原理图设计

  电气控制系统原理图包括主电路图、控制电路图及plc外围接线图三部分。

  (1)主电路图。图2所示为电控系统主电路。四台电机分别为m1、m2、m3、m4。接触器km1、km3、km5、km7,分别控制m1、m2、m3、m4的工频运行;接触器km2、km4、km6、km8,分别控制m1、m2、m3、m4的变频运行;fr1、fr2、fr3、fr4分别为四台水泵电机过载保护用的热继电器;qs1、qs2、qs3、qs4和qs5分别为变频器和四台泵电机主电路的隔离开关;fu1、fu2、fu3和fu4为主电路的熔断器;bpq为供水专用变频器。

  (2)控制电路图。图3所示为电控系统电路。图中sa为手动/自动转换开关,sa打在1的位置为手动控制状态,打在2的状态为自动控制状态。手动运行时,可用按钮sb1~sb10控制四台泵的起/停和电磁阀yv2的通/断;自动运行时,系统在plc程序控制下运行。图中的hl12为自动运行状态电源指示灯。

  (3)plc接线图。图4所示为plc及扩展模块外围接线图。火灾时,火灾信号sa1被触动,i0.0为1。

  3.4 控制程序设计

  (1)程序中使用的plc内部器件及功能,如下表2所示。

  生活/消防双恒压的两个恒压值是jd-bp32-xf供水专用变频器直接设定的。在本实例中,根据用户要求,生活压力设定为0.35mpa,消防压力设定为0.60mpa。

  压力低、压力高信号分别由变频器内部主控板14脚、15脚给出。

  供水运行下限频率、供水运行上限频率由变频器程序设定。在本系统中,运行下限频率设为22hz,

  运行上限频率设为50hz。plc供水控制系统流程如图5所示。

  (2)系统plc控制程序

4 结束语

  随着变频调速技术的飞速发展,变频调速恒压供水技术在小区已普遍使用。用变频器来实现恒压供水,与其它供水方式相比较而言,其优点是非常明显的。节能效果十分显著,启动平稳,启动电流小,避免了电机启动时对电网的冲击,延长了泵和阀门等的使用寿命,消除了启动和停机时的水锤效应。供水控制系统提高了小区的供水质量。各项控制指标达到使用要求。

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