SIEMENS山东省枣庄市西门子（授权）中国一级代理-西门子变频器伺服电机总代理

随着控制技术的发展与完善，变频器及plc在各个行业的应用愈来愈广，plc与变频器的可靠性与灵活性得到了用户的认可。同时传统的水塔供水方式暴露了很多缺点：水的二次污染，用水高低峰的不平衡，管道阀门易损坏，维修保养费用过高等等。在此条件下各种恒压供水方式应运而生，其中由变频器、plc控制的方式尤为普遍，这种方式的特点：系统稳定，功能强大，变频器用于供水更加节能，所以广泛应用在多层住宅小区生活消防供水系统中，现在好多场合也有应用，比如中央空调系统、供水加压站、集中供热等，这种方式经受了时间的考验，已有很多的应用实例。本文介绍的系统在宝鸡某电厂家属区已从98年运行至今，系统稳定，性能可靠，得到了用户的肯定和好评。

1、原理框图：参见图一所示。

2、系统概述：

该系统由四台大泵(22kw)与一台小泵(5.5kw)组成;plc部分由西门子可编程控制器s7-200系列的cpu226，文本显示器td200组成;变频器采用三菱fr-a540系列，功率22kw。

用户所需的生活用水压力、消防用水压力、运行方式等参数在td200文本显示器上设定，压力传感器把用户管网压力转换为0-10v标准信号送进plc模拟量模块em235，plc通过采样程序及pid闭环程序与用户设定压力构成闭环，运算后转换为plc模拟量输出信号送给变频器，调节水泵电机转速，达到恒压供水的目的。

该系统有各个泵的运行时间累计功能，通过plc的数据区保持可以断电记忆。每次起动时先起动1#小泵，当用水量超过一台泵的供水能力时，plc通过程序实现泵的延时上行切换，切换原则为当前未运行的大泵累计运行时间zui少的先投入;当压力超过时，plc通过程序实现泵的延时下行切换，切换原则为当前正在运行的大泵运行时间zui多的先撤出。直到满足设定压力为止。追求的zui终目标为压力恒定。

当供水负载变化时，变频器的输出电压与频率变化自动调节泵的电机转速，实现恒压供水。

系统还可通过plc的实时时钟自动定时供水，用户在td200上设定每天zui多6段(段数也可设定)定时供水，比如早上6：00到8：30，中午11：20到1：30等。

系统可动态显示各种参数，如设定压力，运行压力，水位高度，运行方式，实时时间，日历，各个泵的运行时间累计(jingque到秒)，运行状态，故障信息等等。为了不使系统中td200画面显得死板，在plc程序中控制td200中的画面定时切换，动态显示;

系统还有故障自诊断功能，各泵发生过载、缺相、短路、传感器断线、传感器短路、水位下限、水压超高、水压超低、变频器故障等，都会有声光报警，td200上同时显示故障类型，通知设备维修人员处理，并可记忆故障发生时间及班次，以便追查原因及相关责任。

3、工作原理：

3.1 自动手动方式

(1)手动运行时，可按下按钮起动停止水泵在工频状态下运行，完全脱离开plc及变频器的控制，该功能主要用在检修及自动系统出现故障时的应急供水方式中。

(2)自动运行时，全部泵的运行依程序自动工作。

上行过程：当在自动运行方式时，按下td200上的起动软健，系统先起动1#小泵，plc程序控制模拟量模块em235给定变频器一固定频率输出，此时若用pid运算输出直接控制变频器则(设定压力大，运行压力为零，所以运算输出zui大)变频器依设定的上升时间运行，升速太快，系统冲击很大。等泵运行一会儿，管网压力积累后，再用pid运算输出控制变频器。具体时间和频率与管网系统有关，在现场调试时这两个参数在td200上设定调整。管网越大，时间越长。

当1#小泵到达50hz后，系统压力仍偏低，则延时一段时间后，系统靠plc程序把1#泵切换到工频运行，同时由plc输出一个开关量给变频器的mrs端子，变频器瞬间禁止输出，此时plc把运行时间zui少的泵变频接触器接通后，撤掉禁止输出，相应的泵变频起动运行;延时切断1#小泵，系统中相应的一台大泵变频运行，压力自动调节，若系统压力平衡，则频率稳定在一个相对的范围，若频率到达50hz后压力仍然偏低，则再投入一台大泵，比较剩下的泵的累计运行时间，时间少的先行投入，以此类推。注意，上行中，只要有一台大泵运行，则1#小泵要断开，大泵与小泵同时运行时，小泵的效率很低。

下行过程：当系统压力偏高，变频器运行在18hz左右(18hz以下泵的效率很低，经验值)时，plc程序判断运行在工频状态的泵累计运行时间(若只有一台泵不作判断)，运行时间zui多的泵延时先行撤出，在撤出的瞬间，plc控制变频器运行频率在50hz，要不系统冲击过大，容易有水垂现象，延时一会儿后，再把pid运算输出投入即可;以此类推。注意：下行过程中，到zui后一台大泵运行时，频率在18hz左右，系统压力仍然偏高时，则把1#小泵切换到变频运行。这种情况在夜间可能发生，当供水管网很大时，也许没有这个可能性。