变频器恒压供水系统方案.doc

PLC风光变频器一拖五供水控制系统
1.用户现场情况
　　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、下限传感器高低距离较少。生活用水和消防用水共用五台泵，平时电磁阀YV2处于失电状态，关闭消防管网，五台泵根据生活用水的多少，按一定的控制逻辑运行，维持生活用水低恒压。当有火灾发生时，电磁阀YV2得电，关闭生活用水管网，五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，五台泵改为生活供水使用。

图1 生活/消防双恒压供水系统示意图
　　现场设备参数如下:
型号       80GDL54-14×7
流量       54m3/h
扬程       98m
效率       70%
转速       2900r/min
电机功率   22KW
电机数量    5台
3.系统控制要求
　　用户对五台泵生活/消防双恒压供水系统的基本要求是：
⑴生活供水时，系统低恒压运行，消防供水时高恒压值运行。
⑵五台泵根据恒压的需要，采取先开先停的原则接入和退出。
⑶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。
⑷五台泵在启动时都要有软启动功能。
⑸要有完善的报警功能。
⑹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。
4.设备选型
（1）风光JD-BP32-XF型供水变频器
　　JD-BP32-XF型是山东新风光电子科技发展有限公司推出的专用供水变频器，使用空间电压矢量控制技术适用于各类自控场合。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，以上功能非常适用于供水控制要求。在本例中选用JD-BP32-22F（22KW）风光供水变频器拖动用户水泵。
（2）PLC选型
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。水位上、下限信号分别为I0.1、I0.2。
输入输出点/代码及地址编号表1
名             称
代   码
地址编码

输入信号
手动和自动消防信号
SA1
I0.0
水池下限信号
SLL
I0.1
水池上限信号
SLH
I0.2
变频器报警信号
SU
I0.3
消铃按钮
SB7
I0.4
试灯按钮
SB8
I0.5
水压低信号
SY1
I0.6
水压高信号
SY2
I0.7

输出信号

1#泵工频运行接触器及指示灯
KM1,HL1
Q0.0
1#泵变频运行接触器及指示灯
KM2,HL2
Q0.1
2#泵工频运行接触器及指示灯
KM3,HL3
Q0.2
2#泵变频运行接触器及指示灯
KM4,HL4
Q0.3
3#泵工频运行接触器及指示灯
KM5,HL5
Q0.4
3#泵变频运行接触器及指示灯
KM6,HL6
Q0.5
4#泵工频运行接触器及指示灯
KM7,HL7
Q1.0
4#泵变频运行接触器及指示灯
KM8,HL8
Q1.1
5#泵工频运行接触器及指示灯
KM9,HL9
Q1.2
5#泵变频运行接触器及指示灯
KM10,HL10
Q1.3
生活/消防供水转换电磁阀、压力转换
火灾报警指示灯
YV2,HL11
KA1,
Q1.4
水池水位下限报警指示灯
HL12
Q1.5
报警电铃
HA
Q1.6
变频器开停机控制
KA2
Q1.7
②PLC系统选型
　　系统共有开关量输入点8个，开关量输出点14个,选用西门子主机CPU222（8入6继电器输出）1台，加上扩展模块EM222（8继电器输出）1台。即可满足用户供水控制要求
（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。在本例中采用远传压力表，压力表相应接线端子接到变频器主控板3脚、4脚、5脚即可。
5.电气控制系统原理图
　　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
　　如图2所示为电控系统主电路。五台电机分别为M1、M2、M3、M4、M5。接触器KM1、KM3、KM5、KM7、KM9，分别控制M1、M2、M3、M4、M5的工频运行；接触器KM2、KM4、KM6、KM8、KM10，分别控制M1、M2、M3、M4、M5的变频运行；FR1、FR2、FR3、FR4、FR5分别为五台水泵电机过载保护用的热继电器；QS1、QS2、QS3、QS4、QS5、QS6分别为变频器和五台泵电机主电路的隔离开关；FU1、FU2、FU3、FU4、FU5为主电路的熔断器；BPQ为风光供水专用变频器。

图2主电路图
（2）控制电路图
　　如图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~SB12控制五台泵的起/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HL13为自动运行状态电源指示灯。

　图3电控系统控制电路图
（3）PLC接线图
下图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。

　图4双恒压供水控制系统及扩展模块的外围接线图
6.系统程序设计
（1）程序中使用的PLC内部器件及功能，如下表2所示：
器件地址
功   能

器件地址
功   能
VB400
变频工作泵的泵号

M0.4
复位当前变频泵运行脉冲
VB401
工频运行泵的台数

M0.5
当前泵工频运行启动脉冲
VD410
倒泵时间存储器

M0.6
新泵变频启动脉冲
T33
工/变频转换逻辑控制

M2.0
泵工/变频转换逻辑控制
T34
工/变频转换逻辑控制

M2.1
泵工/变频转换逻辑控制
T37
工频泵增泵判断时间控制

M2.2
泵工/变频转换逻辑控制
T38
工频泵减泵判断时间控制

M3.0
故障信号汇总
T39
工/变频转换逻辑控制

M3.1
水位下限故障逻辑
M0.0
故障结束脉冲信号

M3.2
水位下限故障消铃逻辑
M0.1
泵变频启动脉冲

M3.3
变频器故障消铃逻辑
M0.2
-

M3.4
火灾消铃逻辑
M0.3
倒泵变频启动脉冲

　　生活/消防双恒压的两个恒压值是风光供水专用变频器直接设定的。在本系统中，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20Hz, 运行上限频率设为50Hz。
（2）PLC供水控制系统流程图如下图5示:

图5流程图
（3）该系统PLC控制程序如下：