PLC恒压供水系统设计+梯形图(3)

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（3）综上所说，进行系统整体控制方案设计。硬件设备选择、PLC的选型，所需的I/O点估计， I/O模块的选择，得出系统的硬件连接图：包括硬件配置、I/O连接图， I/O点分布，列出I/O分配表，熟练利用相关软件，设计梯形图控制程序，调试和修正程序并设计监控系统。

2 恒压供水系统控制方案确定

2.1 变频恒压供水系统的理论分析

2.1.1 电动机的调速原理

水泵电机多采用三相异步电动机，而其转速公式为式(2-1)： (2-1)

式中：f为电源频率，p为电动机极对数，s为转差率。

从上式可知，三相异步电动机的调速方法有：

(l) 改变电源频率；

(2) 改变电机极对数；

(3) 改变转差率。

根据公式，当转差率变化不大时，异步电动机的转速n基本上与电源频率f成正比。持续调节电源频率，就能够连续地改变电动机的转速。

2.1.2 变频恒压供水系统的节能原理

在供水系统中，流量通常作为主要控制目的，阀门控制法和转速控制法是两种常用的控制方法。阀门控制法：在水泵电机恒速的基础上，通过改变阀门开度来改变流量。这种方法是通过改变水路中的阻力来改变流量，因此管网阻力将随阀门开度的变化而变化，但是扬程特性保持不变。而生活用水时，人们对水的需求量是变化的，倘若在一段时间内阀门开度保持不变，必然会出现超压或欠压现象。转速控制法：在阀门开度保持不变的基础上，通过改变水泵电机的转动速度来改变流量。这种方法是通过调节水的动能调节流量。因此，变频调速供水方式选用转速控制法。此方法所需功率比阀门控制法要小得多，节能效果显著。

2.2 变频恒压供水系统的组成

恒压供水系统主要有：PLC、变频器、压力变送器和现场的水泵机组，由这些组成完整的闭环调节系统，该系统的控制结构如图2.1所示。

图2.1 变频恒压供水系统结构图

系统可分为：执行机构、信号检测机构、控制机构三大部分：

(l) 执行机构：3台水泵作为该设计的执行机构，它们把水送入用户管网，3台水泵中其中有1台变频运行，另外2台工频运行，由变频器控制变频泵的转速，根据用户用水量的变化来调整电机的转速，来保持管网压力恒定；工频泵只有启、停两种运行状态，在用水量很大的情况下才投入工作。

(2) 信号检测机构：在过程控制系统中的信号检测机制，包括管道水压信号、水池水位信号和报警信号检测信号。管网水压信号作为恒压供水控制的主要反馈信号，它反映的是用户管网的当前水压值，该信号是模拟量，在读入PLC之前，需要进行A/D转换器。同时通过对供水的上、下限压力用电接点压力表进行检测，来加强系统的实用性和可靠性，检测的数字量读入PLC；水池水位信号反映水泵进水的可用性。选用安装在水池中液位传感器输出此信号；报警信号为开关量信号，该信号包括变频器是否有故障、系统是否正常运行和水泵电机是否过载。

(3) 控制机构： PLC、变频器和电控设备组成了该系统的控制机构。PLC作为供水控制系统的核心。PLC系统采集的信号有：压力、液位、报警信号，分析来自人机接口和通讯接口的数据信息、实施控制算法，从而得出如何控制执行机构，经过变频器和接触器控制执行机构；水泵转速控制的单元是变频器，它根据供水控制器送来的信号改变水泵的运行频率，完成对变频泵的转速控制。