和利時lm系列plc在恆壓頻比變頻供水系統中的應用
摘要：本文介紹了hollias lm系列小型plc(以下簡稱lm)在恆壓變頻供水系統上的應用，系統可根據管網用水需求自動實現3臺幫浦的投切轉換和工頻/變頻轉換，並可根據儲水罐壓力以pid方式自動調節幫浦的執行頻率。滿足節能節水的環保理念。
1引言隨著社會經濟的迅速發展，人們生活水平的不斷提高，城市中各類小區建設發展十分迅速，同時也對小區的基礎設施建設提出了更高的要求。小區供水系統的建設是其中重要的一方面，供水的可靠性、穩定性、經濟性直接影響到小區住戶的正常工作和生活。傳統的供水方式中很多是採用高位水塔方式供水，存在浪費水力、電力資源、效率低、可靠性差、自動化程度不高等缺點，嚴重影響了居民的生活用水。
本文設計一套基於hollias lm plc+恆壓頻比變頻器的變頻恆壓供水系統以進一步提高變頻恆壓供水系統的穩定性和節能性，系統操作更加簡捷，故障報警及時迅速，使得變頻恆壓供水技術更好的應用於小區的生活用水供給。
2變頻恆壓供水系統概述
2.1系統結構
供水系統主要包括的裝置有控制裝置、變頻器、水幫浦機組、壓力感測器、儲水罐等。
控制裝置是整個變頻恆壓供水系統中最重要的組成部分，主要完成各種訊號的採集處理以及結果的運算輸出。通過變頻器改變交流電的頻率，實現對水幫浦的控制達到節能、調速的目的。水幫浦機組是水壓的發生裝置，一般有2到4臺水幫浦組成，為供水系統中的使用者主管網提供壓力。
壓力感測器用於檢測使用者主管網的出水壓力，從而控制變頻器的頻率調節以及水幫浦的工作台數。儲水罐主要是對直接來自水廠的水起到快取的作用。
系統的總體布局圖如圖1所示:
圖1 系統的總體布局圖
2.2 變頻工作原理
圖2是系統的基本框圖，如下：
圖2 plc變頻恆壓供水系統框圖
在工作過程中，通過plc控制取水電動閥的啟停將儲水罐的液位保持在一定的範圍內。壓力感測器將使用者主管網水壓變換為4 20ma的電流訊號，經模擬量輸入模組送入plc，plc根據給定的壓力設定值與實際檢測值進行pid運算，輸出控制訊號經模擬量輸出模組至變頻器，調節變頻幫浦的執行頻率。當用水量大到變頻幫浦全速執行也無法保證使用者主管網的壓力達到設定值時，產生高頻報警訊號，自動將原工作在變頻狀態下的幫浦投入工頻執行，同時將下一台幫浦用變頻器起動後投入變頻執行，以加大供水管網的供水量來保證恆壓供水的目的。
若此時仍不能滿足要求，則將工作在變頻狀態下的幫浦投入到工頻執行，再將下一台幫浦投入變頻執行直至管網壓力穩定。當用水量減少時，產生低頻報警訊號，plc則將最先工頻執行的幫浦關閉以減少供水量，若此時仍不能滿足要求，則再關閉下一台水幫浦，乃至只有一台水幫浦工作在變頻狀態下以達到恆壓供水的目的。
2.3水幫浦投切流程
水幫浦的投切採取先啟先停、後啟後停、先停先啟、後停後啟的控制原則，從而增加水幫浦的使用壽命。幫浦投切的程式流程圖如圖3所示。
圖3 水幫浦投切流程圖
通過對流程圖的分析，幫浦的投切控制有三種模式。
三種模式包括：一台幫浦（變頻幫浦）、兩台幫浦（一台變頻和一台工頻）、三颱幫浦（一台變頻幫浦和兩台工頻幫浦）。
3控制系統介紹
3.1 控制系統方案
系統主要由和利時lm系列plc、變頻器mm430、hd2400l可程式設計文字顯示器、壓力感測器、液位感測器、控制接觸器、軟啟動器pss及儲水罐等組成。
控制系統上位機採用和利時hd2000文字顯示器，cpu選用和利時lm3109 plc控制器，lm3330採集處理液位和壓力訊號，上、下位機之間通過基於modbus協議的rs232串列埠進行通訊。
下圖4為控制系統接線圖。
圖4 控制系統接線圖
3.2控制系統硬體
3.2.1可程式設計邏輯控制器-plc
1）cpu模組：lm3109模組的額定工作電壓為ac220v，自帶40點i/o，提供24路dc24v輸入/16路繼電器輸出處理。具有1個rs232和1個rs485通訊介面，支援專有協議（僅rs232）/modbus rtu協議/自由協議。
2）模擬量擴充套件模組：lm3330提供4通道模擬量輸入和1通道模擬量輸出，輸入範圍0-10v、0-20ma和4-20ma可選，輸出範圍0-10v、0-20ma可選，模數轉換時間低於200us，精度可達0.5%fs。
既能完成模擬量訊號輸入處理，也能同時完成模擬量訊號輸出處理。
下表1為系統i/o分配表。
3.2.2 人機介面-hmi
人機監控部分採用和利時hd2400l文字顯示器，配以程式設計軟體來完成。文字顯示器上可以修改和調整pid引數，設定不同時段壓力引數，顯示裝置執行狀態，以及實時顯示現場故障報警資訊。圖5-圖8為上位部分監控畫面。
圖4主畫面
圖5 pid引數設定
圖6 手動選擇
圖7 裝置執行狀態
4結論。該系統不僅適用於小區供水，也適用於家庭別墅式的用水需求，節能環保，是符合國家節能減排環保理念的一種生活用水控制技術。
參考文獻
p;[ 1 ] 周亞軍.電氣控制與plc原理及應用[m].西安：西安電子科技大學出版社，2008：77-98.
[ 2 ] 祁增慧.基於plc控制的城市恆壓供水系統[d].天津：天津大學，2008.
[ 3 ] 方大千，等編著.變頻器、軟啟動器及plc實用技術問答[m]. 北京：人民郵電出版社，2007：171-176.
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