西门子200恒压供水梯形图_S7-200 PLC控制的变频调速恒压供水系统设计

通过安装在出水管网上的压力传感器，把出口压力信号变成 4-20mA 的标准信号经西门子模拟量扩展单元EM235 送入S7-200PLC，经与给定压力参数进行比较、运算后，发出控制信号送给变频器，由变频器控制水泵的转速，调节系统供水量，使供水系统管网中的压力保持在给定压力上；当用水量超过一台泵的供水量时，通过PLC 控制增加水泵。根据用水量的大小由PLC控制工作泵数量的增减及变频器对水泵的调速，实现恒压供水。同时系统通过软件设计具有定时换泵和系统声、光报警及多种保护功能。

3、运行方式

系统应具有手动和自动两种运行方式(通过变频／工频选择开关选择)：

⑴ 手动运行

按下按钮启动或停止水泵，可根据需要分别控制1＃—4＃泵的启停。该方式主要供检修及变频器故障时用。

⑵ 自动运行

合上自动开关后，1＃泵电机通电，变频器输出频率从0Hz上升，S7-200PLC 接受压力传感器的标准信号，经运算与给定压力参数进行比较，将调节参数送给变频器，如压力不够，则频率上升到50Ｈｚ，1＃泵由变频切换为工频，启动2＃泵变频，变频器逐渐上升频率至给定值，加泵依次类推；如用水量减小，从先启的泵开始减，同时根据系统的PID算法调节参数使系统平稳运行。

4、故障处理

⑴　故障报警

当出现缺相、变频器故障、液位下限、超压、差压等情况时，系统皆能发出声、光报警信号；通知维修人员前来维修。此外，变频器故障时，系统自动停机，此时可切换至手动方式保证系统不间断供水。

⑵ 水泵检修

为维护和检修水泵，要求在系统正常供水状态下，在一段时间间隔内使某一台水泵停运，系统应设有水泵强制备用功能(硬件备用)，可随意备用某一台水泵，同时不影响系统正常运行；为了使水泵进行轮休，系统还应设有软件备用功能，工作泵与备用泵应具有周期定时切换功能。

㈡ PLC控制系统

该系统采用西门子S7-200PLC CPU224，本机I/O点数为14入／10 出，另为获取和发出模拟信号选用4入／2出的EM235一块，PLC编程采用STEP7软件，它是西门子PLC的视窗软件支持工具，提供完整的编程环境，可进行离线编程和在线连接和调试，并能实现梯形图与语句表的相互转换。

控制过程：泵组的切换开始时，若硬件、软件皆无备用(两者同时有效时硬件优先)，1＃泵变频启动，转速从０开始随频率上升，如变频器频率到达50Hz，而此时水压还在下限值，延时一段时间(由PLC内部时间继电器控制，目的是避免由于干扰而引起误动作)后，1＃泵切换至工频运行，同时变频器频率由50Hz滑停至0Hz，2＃泵变频启动，如水压仍不满足，则依次启动3＃、4＃泵；若开始时1＃泵备用，则直接启2＃变频，转速从０开始随频率上升，如变频器频率到达50Hz，而此时水压还在下限值，延时一段时间后，2＃泵切换至工频运行，同时变频器频率由50 Hz滑停至0 Hz，3＃泵变频启动，如水压仍不满足，则启动4＃泵；若1＃、2＃泵都备用，则直接启3＃变频，具体泵的切换过程与上述类同。

同样，如水压在上限值，若３台泵(假设为1＃、2＃和3＃)运行时，3＃泵变频运行降到 0Hz，此时水压仍处于上限值，则延时一段时间后使1＃泵停止，3＃泵变频器频率从０Hz 迅速上升，若此后水压仍处于上限值，则延时一段时间后使2＃泵停止。这样的切换过程，有效地减少泵的频繁启停，同时在实际管网对水压波动做出反应之前，由变频器迅速调节，使水压平稳过渡。以往的变频恒压供水系统在水压高时，通常是采用停变频泵，再将变频器以工频运行方式切换到正在以工频运行的泵上进行调节。这种切换的方式，理论上要比直接切工频的方式先进，但其容易引起泵组的频繁启停，从而减少设备的使用寿命。而我们这次的设计的系统中，要求直接停工频泵，同时由变频器迅速调节，只要参数设置合适，即可实现泵组的无冲击切换，使水压过渡平稳，有效的防止水压的大范围波动及水压太低时的短时缺水现象，提高供水品质。

㈢ 注意事项

1、变频转工频开关切换时间T

设置Ｔ是为了确保在加泵时，泵由变频转为工频的过程中，同一台泵的变频运行和工频运行各自对应的交流接触器不会同时吸合而损坏变频器，同时为了避免工频启动时启动电流过大而对电网产生的冲击，所以在允许范围内Ｔ必须尽可能的小。

2、上下限频率持续时间TH和TL

变频器运行的频率随管网用水量增大而升高，系统以变频器运行的频率是否达到上限(下限)、并保持一定的时间为依据来判断是否加泵(减泵)，这个判断的时间就是TH(TL)。如果设定值过大，系统就不能迅速的对管网用水量的变化做出反应；如果设定值过小，管网用水量变化时就很可能引起频繁的加减泵动作；两种情况下都会影响恒压供水的质量。

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来源：懒床上的猫