变频恒压供水系统的设计方案.doc

变频恒压供水系统的设计方案
本文介绍了一种简单的变频恒压供水系统的设计方案,本方案采用plc进行逻辑控制,变频器用来调节管网口的压力。通过测得管网口的压力与给定的压力进行比较,由PLC控制变频与工频的切换。后采用OMRON C系列小型PLC控制器结合富士FRENIC 5000G11S系列变频器控制水泵,实现变频恒压供水系统的设计。并结合一些辅助控制器件实现对系统的保护,使系统运行平稳可靠,从而证实了本方案的可行性。
随着变频调速技术的发展和人们对生活用水质量的提高,变频恒压供水系统取代了传统的供水系统,已普遍用于居民用水系统。目前,国内大多数企业仍使用传统恒压泵进行切换加压的供水方式,水压不稳,而且造成能源浪费。所以,开发可靠性高,价格优廉、控制性能好的恒压供水系统具有很高的实用价值。变频恒压供水方式与过去水塔或高位水箱以及气压供水方式相比,不论是设备的投资,运行的经济性,还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有无法比拟的优势,而且具有节能效果。目前变频恒压供水系统正向着高可靠性、全数字化微机控制、多品种系列化的方向发展。本文采用PLC和变频器实现恒压供水控制系统的设计。水压波动小,运行平稳。是当今先进合理的节能供水系统。

系统采用两水泵进行供水,选用FRENIC5000 G11S变频器,PLC选用欧姆龙小型PLC,变频调速控制是恒压供水系统的核心,系统由变频器控制水泵将水直接加压或减压送至管网出口,根据测得的管网出口处的压力,由压力传感器将压力信号送入PID调节器,PID调节器根据压力设定值与压力实际值的偏差,对压力进行PID调节,输出频率给定信号IRF(4~20mA)给变频器,变频器根据频率给定信号IRF控制水泵的转速,并在PID调节器上设定压力的上下限,PID将此信号送入PLC控制器,从而实现两台水泵之间的工频、变频的切换。其系统原理图如图1所示。


主电路设计
系统采用手动和自动两种控制方式,PLC首先使主水泵变频启动,压力传感器将母管压力反馈给PLC,与预先设定的给定压力比较,通过PID运算,调节变频器的输出频率,以维持水压恒定。若用水量大到1台水泵全速运行也不能达到给定压力时,PLC将该水泵由变频运行投入到工频运行,同时将另一台水泵投入到变频运行,增加管网供水量以保证压力稳定。当用水量减少时,PLC首先将工频运行的泵停掉,减少供水量,整个系统保证变频运行时只有1台泵变频恒压供水。系统采用变频泵循环方式,以“先开先关”顺序关泵,既保证了系统有备用泵,又有效的防止备用泵长期不用出现“绣死”现象。系统主电路图如图2所示。

控制电路设计
控制电路如下图3所示,SB1控制系统的启动,SB2控制系统的停止,当水泵出现过载时,A5灯亮。当变频器出现故障时,A6灯亮。A1、A2分别为泵1的变频、工频运行指示灯,A3、A4分别为泵2的变频、工频运行指示灯。