基于PLC+变频器的高楼无压365bet英国_365bet娱乐_速发国际365的最新网站 系统

1 引言

      目前的大型高层建筑和住宅小区的365bet英国_365bet娱乐_速发国际365的最新网站 大多仍旧采用传统的固定频率三相交流电机拖动负载，采用高位水箱或气压罐加压等方式。随着季节、昼夜、时间等变化因素的影响，用水量相差很大, 管网水压不恒定，365bet英国_365bet娱乐_速发国际365的最新网站 和用水之间不平衡。采用plc+变频器的调速高楼无压365bet英国_365bet娱乐_速发国际365的最新网站 系统可以解决上述诸多问题。本设计用一台变频器控制多台水泵(一拖n)的控制方案, 具有365bet英国_365bet娱乐_速发国际365的最新网站 系统运行平稳, 对电网冲击小, 节约能源等优点。

2 高楼无压365bet英国_365bet娱乐_速发国际365的最新网站 系统水泵控制特性

      水泵特性控制曲线图1所示。若流量从q1降至q2，恒速泵扬程将升至b，因恒压线在cp处，通过反馈控制，变频器降频运行，水泵由n2减速，维持在n1点，以保持恒压cp，减少了bb′段扬程，节约了电能。根据管网实际需要，设定管网压力，系统配以压力传感器及plc，输出标准信号调节变频器输出频率，控制电机及水泵转速，实现以给定压力为目标的压力闭环自动控制。

3 电子陶瓷传感器pmc原理及特点

      检测元件的精度直接影响系统的控制质量。通常可以选用各种压力传感器检测管网压力。传统的压力传感器有利用弹性元件的，诸如电感压力传感器、电容压力传感器等。pmc系列压力传感器的构造与之不同，属于一体化的高精度仪器。它采用电子陶瓷技术，测量元件完全是固体形式。其工作原理是:使压力直接作用于电子陶瓷膜片，膜片出现位移后所产生的电容量被与其同体的电子元件检测、放大，最后转换成4～20ma的标准信号输出。由于结构的一体化，该元件具有相当强的抗冲击和抗过载能力，过压量达额定量程的百倍以上;由于压力测量元件中不用传统的介质物质，该元件具有极高测量精度，且几乎不受温度梯度的影响;该元件采用pfm方式传输信号，大大减少了现场干扰的影响，信号传输用普通导线完成，简单方便;同时该元件重量轻，体积小，安全可靠[1]。

4 高楼无压365bet英国_365bet娱乐_速发国际365的最新网站 系统“一拖n”控制方案

4.1 控制方案

      以“一拖二”方案为例，先由变频器启动l#水泵运行，若工作频率已达到变频器的上限位50hz而压力仍低于规定值时，将1#水泵切换成工频运行，此时变频器的输出频率迅速下降为0，然后启动2#水泵，365bet英国_365bet娱乐_速发国际365的最新网站 系统处于“一工一变”的运行状态; 若变频器再次达到上限值50hz而压力仍低于规定值时，将2#水泵也切换成工频运行，365bet英国_365bet娱乐_速发国际365的最新网站 系统处于“二工一变”的运行状态。反之，若变频器工作频率已下降至下限位(一般设定为25～35hz)而压力仍高于规定值时，令1#水泵停机，365bet英国_365bet娱乐_速发国际365的最新网站 系统又处于“一工一变”的运行状态; 若变频器工作频率又降至下限值而压力仍高于规定位时，令2#水泵停机，系统回复到一台水泵变频运行状态。如此循环运行。

4.2 变频与工频的切换

      当水泵电机由变频运行切换至工频运行时，必须经延时时间td，进入稳速运行后接触器自动合闸，以防止操作过电压; 而当水泵电机由工频运行切换至变频运行时，也必须经延时时间td后接触器再闭合，防止电动机运转产生的感应电势损坏变频器。td根据水泵电机的功率而定，功率越大，td越大，100kw电机取值约为2.5～3.5s。

4.3 电路触点互锁

      在电路设计和plc程序设计中，控制每台水泵工频/变频切换的两个接触器的辅助触点或者plc内部“软触点”必须相互联锁，以保证可靠切换，防止变频器输出端与工频电源发生短路而损坏。为杜绝切换时接触器主触点意外熔焊、辅助触点误动作而损坏变频器的事故，图2中的k1采用两台连体双重联锁的cjx2-n型联锁接触器。

5 高楼无压365bet英国_365bet娱乐_速发国际365的最新网站 系统构成与功能

5.1 系统构成

      本高楼无压365bet英国_365bet娱乐_速发国际365的最新网站 系统是闭环恒压365bet英国_365bet娱乐_速发国际365的最新网站 系统，以plc为核心。选pmcl33型压力传感器作为出水口端压力检测元件，检测泵出口管网水压力作反馈信号，该元件可承受的相对压力最大测量范围达0～40mpa，最小测量范围为0～1kpa，所需电源要求电压为12.5～30v，精度±0.1%，压力传感器将出水口的压力信号线性转换为4～20ma dc标准信号送到plc。plc选用西门子s7-200系列可编程控制器，进行压力设定值与检测元件反馈值的比较、pi运算等调节器功能，通过参数自整定后输出标准控制信号，该信号再进入到变频控制器模拟信号输入端，控制变频器输出频率，最终达到控制水泵电机的转速，实现闭环控制。配以带有参数设置功能的变频器以及水泵电动机，综合系统365bet英国_365bet娱乐_速发国际365的最新网站 质量及低成本要求，选用东芝vf-s7-170kw变频调速器一台，该变频器可以自动完成软启动，配有参数设置模块，对主要功能参数如加/减速时间、转矩提升、过热保护进行设置等。水泵电机选择变频运行、工频运行和自由停车三种方式，由plc依据压力情况自动切换，变频运行机组与启动柜之间有可靠的电路和软件互锁，以保证系统安全运行。当用户使用流量增大时，根据水泵特性，水泵出口压力降低，压力传感器将压力作反馈信号送到plc，通过调节后刷新输出，送给变频器，使变频器增大输出频率，水泵电机转速也随之增大，管网压力提高。反之亦然。

5.2 高楼无压365bet英国_365bet娱乐_速发国际365的最新网站 系统运行特点

系统经过进一年的试运行，效果良好。技术指标完全达到设计要求。其主要特点是:

(1) 提高了功率因数，改善了电机电源质量，电机的功率与实际负荷相匹配，节能效果达27%左右;

(2) 运行电机软起动, 自由停车。电机均通过变频器由0～50hz缓慢加速起动，减少了机泵因突然高速起动所带来的影响，以及直接起动时起动电流对电网的冲击;

(3) 实现了水压自动控制，被调节量得到平稳的调节，增强了系统的稳定性和可靠性。

6 结束语

      本高楼无压365bet英国_365bet娱乐_速发国际365的最新网站 系统是以plc为核心的闭环变频恒压365bet英国_365bet娱乐_速发国际365的最新网站 系统，实际运行证明，系统运行良好，稳定可靠，达到了预期效果，适合于在高层建筑的365bet英国_365bet娱乐_速发国际365的最新网站 行业中推广应用。