可编程控制器和变频器的恒压供水系统控制的铆接设备硅胶辊蒸压釜开槽螺母织袜机

可编程控制器和变频器的恒压供水系统控制的研究

1 引言

随着变频器技术的日益成熟，变频调速技术在各个领域得到了广泛的应用。变频调速恒压供水设备以其节能、安全、高品质的供水质量等优点，在小区供水和工厂供水控制中发挥了很大的作用。

根据某洗衣机进水电磁阀生产厂家的需要，为了给该厂电磁阀性能测试生产线提供基准恒压水源，本文利用PLC控制技术和变频调速技术设计的全自动恒压供水系统,能较好地满足生产需求，水压精度较高。为了不浪费水资源，系统还具有自动水循环功能。

2 系统组成及实现原理

恒压供水的基本控制策略是:采用可编程控制器（plc）与变频调速装置构成控制系统，进行优化控制泵组的调速运行，并自动调整泵组的运行台数，完成供水压力的闭环控制，即根据实际设定水压自动调节水泵电机的转速和水泵的数量,自动补偿用水量的变化，以保证供水管的压力保持在设定值,既可以满足生产供水要求，还可节约电能，使系统处于可靠工作状态，实现恒压供水。

图1恒压供水系统控制原理框图

变频调速恒压供水系统由变频器、泵组电机、供水管、储水箱、智能pid调节器、压力变送器、plc控制单元等部分组成，控制系统原理图如图1所示。

其中变频器的作用是为电机提供可变频率的电源，实现电机的无级调速，从而使管水压连续变化，同时变频器还可作为电机软启动装置，限制电机的启动电流。压力变送器的作用是检测管水压。智能pid调节器实现管水压的pid调节。plc控制单元则是泵组管理的执行设备，同时还是变频器的驱动控制，根据用水量的实际变化，自动调整其它工频泵的运行台数。变频器和plc的应用为水泵转速宜兴的平滑性连续调节提供了方便。水泵电机实现变频软启动,消除了对电、电气设备和机械设备的冲击，延长机电设备的使用寿命。

3 控制系统硬件设计

本系统采用三套机械式疲劳弹簧实验机是由机电通过公道的流程摹拟和放大、减速机连接 凸轮带动连杆做往复运动电机-水泵对水进行恒压供水，每台电机均可工作在变频方式或工频方式，但每次仅有一台电机工作在变频调速状态。工作时可根据实际情况选择，变频器根据实际水压的变化,不断地调整水泵转速,通过调节流量达到恒定水压的目的。另外,可编程序控制器根据当前水泵的供水情况对其进行合理切换,及时增泵和减泵，实现最佳匹配。

3.1主控电路设计

电控系统的主电路由3台电机分别为m1、m2和m3。接触器km1、km2、km箱包革3分别控制电机m1、m2和m3变频或工频运行，fr1、fr2、fr3分别为3台水泵电机过载保护的热继电器，qs1、qs2、qs3、qs4分别为变频器和3台水泵电机主电路的隔离开关，fu1为主电路的熔断器，vvvf为通用变频器。

3.2智能pid调节器和变频器接线图

变频器选用三垦力达电气有限公司的shf系列，功率分别为7.5kw，1.5kw和15kw，变频器采用模拟量控制方式。通过新增高新技术企业3家变频器对电机水泵实现软启动功能。图2为pid调节器和变频器的接线图。变频器根据pid调节器输出信号，及时调节输出频率，改变电机和水泵的转速,调节系统供水量,使供水管中的压力稳定在设定压力值上。

图2pid调节器和变频器接线图

3.3plc输入/输出地址分配

根据对控制系统的分析，本系统选用中达电通公司的dvp60es00t2plc实现控制，共有60点输入输出，其中36个输入点，24个晶体管输出点，交流供电，其环境温度、抗冲击、抗噪声等性能指标均能满足要求，附表为plc输入/输出地址分配表。

附表plc输入/输出地址分配表

4 系统软件设计

系统的软件设计包括plc的程序设计和变频器的功能参数设定。这里主要讨论plc的程序设计。

plc的程序设计包括手动控制和自动控制的程序设计，手动部分是通过按钮控制电机在工频下运行和停止，主金属油墨要考虑系统调试或检修时用。

当选择开关打到"自动"时，系统能够进入自动工作状态，由plc和变频器联合控制各台电机的投入或切除、工频或变频运行方式。供水系统共有3台泵组电机，在根据水压决定投入泵组台数后，只有最初投入的电机进行变频调速，其它后投入的电机则在工频下全速运行，泵组电机的切换过程由逻辑控制单元plc实现。

图3系统控制流程图

图3为选择p1泵为变频泵，p2、p3泵为工园林频泵时的plc状态转移图。假设增泵顺序为p1、p3和p2，当供水设备开始工作时，先起动变频泵p1，当管水压达到设定值时，变频器的输出频率则稳定在一定数值上。当用水量增加时，水压降低，压力变送器把水管出口变化了的总管实际压力信号变成4～20ma的标准信号送入智能pid调节器,pid回路调节器经运算,得出调节参数送给变频器，使变频器的输出频率上升，水泵的转速提高，水压上升。如果用水量增加很多，使变频器的输出频率达到最大值（50hz）时，若供水压力仍不能使管水压达到设定值，延时20s后，pid调节器就发出控制信号，通过PLC控制单元起动一台工频泵p3泵，若管水压仍不能达到设定值，则延时20s后，继续起动工频泵。反之，当用水量减少，供水压力大于设定值时，变频器的输出频率降低，水泵转速下降，变频器的输出频率达到最小值（30hz）时，延时20s后，则发出减少一台工频泵的命令，其他泵依次类推。

5结束语

自行设计的变频调速恒压供水系统实现简单,成本低廉，投入运行以来，工作可靠，具有较好的控制效果。主要体现在:

（1）系统供水压力平稳，压力变化在0.01mpa以内;

（2）高效节能，系统有plc和变频器管理，可有效解决不同用水量时电机轻载或空载时节能问题;

（3）整个系统自动化程度高，不需人员职守，故障时可以自动保护并发出报警信号。

（4）自动水循环，实现了有效的节水。

另外，系统采用plc控制，容易随时修改程序，以改变工作状况，满足不同控制要求，有较大的灵活性和通用性，有一定的推广应用价值。