西门子S7-200 PLC在恒压供水控制系统中的应用及梯形图

以前的供水系统一般是把水抽到高水塔上，然后向下供水，这样的供水系统往往使系统里面的水压不稳定，而且水塔会引起二次污染。

随着社会经济的迅速发展，人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高，同时存在着水、电供应不足的压力。在传统的供水装置中，水泵的选取往往是由最大供水容量来确定，但实际的供水量是时刻变化的，从而导致供水压力不稳、水泵效率低以及导致水资源的浪费。这就要求研究人员设计出更好的供水系统，利用先进的自动化技术以及通信技术，设计出高性能、高节能、能适用于不同领域的恒压供水系统。

本节主要设计PLC控制的变频供水系统，通过PLC进行逻辑控制，由变频器进行压力调节。经PID运算，PLC进行控制变频与工频切换，使闭环自动调节恒压进行变量供水。这种系统设计具有压力稳定、结构简单、工作可靠等特点。

一、恒压供水原理

恒压供水可以实现水管自动保持内部水压功能，管道内存在一个压力探测装置，能够知道当前管道内的水压，并把当前的水压值传递给控制装置。

当用水量过大时，水压减小，控制装置得到水压减小信号，于是控制装置会提高水泵的转速来提升水压。同样，当用水量减少时，控制装置降低水泵的转速，减小水压。这样就可以保持水压恒定。一般情况下，变频调速器给水泵的电动机供电，以便得到较好的调速性能。

变频恒压供水的原理图如图10-6所示。
变频恒压供水原理图

图10-6 变频恒压供水原理图

二、恒压供水控制系统工艺流程

图10-7所示是PLC控制的恒压供水系统示意图，主控泵采用MM440变频器控制。西门子MM4系列变频器，不同的型号具有不同的控制器。MM420为PI（比例积分）控制器，一般应用在传送机、风机、水泵等控制性能要求较低的小功率场合。MM430、MM440为PID（比例积分微分）控制器，MM440可用于矢量控制，可以实现高性能的控制，带内置制动单元，可以快速制动。

在恒压供水系统中，当用水量发生变化时，变频器根据管网的设定压力值和传感器反馈的实际压力值之差，经过PID运算，对主控泵的转速进行调节。在供水量变化较大时，如果主控泵已全频（或最低频，即满载工作）工作，仍不能保证供水管网压力恒定时，就要通过辅控泵投入（或停止）运行，主控泵变速运行，从而保证管网压力稳定，实现管网的恒压供水。

MM4变频器是恒压供水控制系统的核心，此系统中，通过PLC对变频器进行控制，控制功能包括设定或查看变频器的有关功能参数，设定或查看变频器的运行状态，设定压力传感器的量程范围等监控参数，发送变频器启动和停止运行指令。变频器和PLC的组合应用可以对水泵转速的平滑连续性进行调节。水泵电动机实现变频软启动，可以对电网、电气设备和机械设备的冲击进行消除，同时也延长了机电设备的使用寿命。

恒压供水系统的功能要求如下：

(1)手动控制。转换开关置于手动位置，能直接启动每台水泵。

(2)停止。转换开关置于停止位置，设备进入停机状态，任何水泵都不能启动。

(3)自动控制。转换开关置于自动位置，PLC对两台水泵进行自动调控，其控制过程如图10-8所示。
PLC控制的恒压供水系统示意图