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[摘 要]随着科学技术的发展，工业发展中出现了很多新的技术并在实际中得到了广泛的应用。可编程控制器（PLC）和变频器技术从出现以后便不断的发展，在供水系统的自动化控制中得到了良好的应用。本文就对PLC与变频器组成的恒压供水系统进行分析，从系统的组成、工作原理和具体的工作流程等众多方面进行分析，为PLC与变频器组成的恒压供水系统的研究工作提供一定的理论依据。
中图分类号：TM241 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）30-0040-01
前言：随着现代社会的而不断发展，为了实现工作的高效，自动化控制已经成为了工业生产中的一项基本要求。在供水系统中应用PLC和变频器就是为了实现对供水系统的自动化控制。但是在近些年的自动化系统的分析中却出现了水源污染和资金的浪费等问题，对此我们对PLC与变频器组成的恒压供水系统进行了系统化的分析，并通过不断的优化系统来解决实际应用中的问题。
1.PLC、变频器与恒压供水系统的概述
1.1 可编程控制器（PLC）技术
可编程控制器（PLC）实质上是一种具有专门为工业环境应用而设计的可以编程的控制器，是一种新型的可靠的工业自动化的控制设备。可编程处理器主要以循环扫描的原理工作，具体包括输入采样，用户程序执行和输出刷新这三个阶段的循环扫描。而它的主要硬件就是计算机的硬件设备，具体包括中央处理器，存储器，输入设备，输出设备，通信接口等。所以综合上述的工作原理和外部设备可以得知可编程控制器操作简单，而且可靠性比较强。而且可编程控制器（PLC）技术也已经比较成熟，在冶金领域和水处理领域已经被广泛使用。
1.2 变频器技术
变频器技术简单来讲就是把电压以及频率不变的交流电变为电压和频率可变的交流电的一种装置。变频器具体的工作原理主要分为两个部分，第一部分是把通过变频器技术把单项或者是三项的交流电变成直流电，第二部分则是把第一步得到的直流电逆变成三相交流电。变频器在调压，调频，稳压，调速方面有着明显的优势，而且在电压的稳定性和设备的操作性以及节能等方面也有着比较明显的优点。
1.3 恒压供水系统
恒压供水系统无论在工业方面还是在国民生活方面都有着非常重要的意义，可以说恒压供水系统是整个国民生活和经济中的最重要的系统，在国家提倡绿色经济的背景下恒压供水系统能更多的减少能源和资源在使用中的浪费。是未来居民供水的一个使用趋势。
2.基于PLC和变频器的恒压供水系统
2.1 系统的组成和原理
基于PLC和变频器的恒压供水系统，主要由可编程控制器（PLC）及其扩展模块、变频器、水泵机组和压力变送器等组成[1]。供水系统的控制主要是通过对供水管道压力的而控制来实现的。根据实际的要求，人为的设定一个水压标准值，变PLC用来检测管内的实时水压，然后自动将检测值与设定值作比较，PLC内部强大的计算能力，计算出为了维持设定水压水泵电机应维持的转速的电压，输出到变频器端，变频器根据接收到PLC输出电压，进而自动化调整到该转速并维持运转，保持恒压的供水状态。当用水量过大，而变频器对水压水泵电机转速的控制不足以维持设定水压时，系统中PLC模块发挥重要的作用，PLC可根据变频器的频率将在变频工作状态下的泵转入工频运行状态，并且自动将备用的变频器和泵启动，用以维持较大的管内水压。而当管内水压下降时，PLC自动转换到变频工作状态，将备用泵关闭。
2.2 系统流程
2.2.1 系统上电
PLC控制元件判断是否有警报信号输入，警报信号包括PLC模块自身故障、变频器故障，供水系统的压力超过设定值等，这些情况如果出现，就会在屏幕上显示警示信号，警示信号一旦显示，我们就应该停止程序，将故障处理以后在进行接下来的流程。
2.2.2 系统运行
首先根据供水的实际情况来设定可以达到供水要求时的管道的水压，设定过程很简单，只需在触摸输入屏上输入电压值即可。在触摸显示屏上还有运行开启的按钮，通过按钮即可实现系统的启动运行。系统运行后，PLC就可以检测实时水压，并通过PID运算的结果控制水泵的转速，使管内水压维持在设定值，系统维持正常工作。
2.2.3 水泵运行条件判断
水泵运行过程中始终是多水泵运行状态，但最多只有一台水泵在变频状态下运行。为了延长水泵的使用寿命和解决维修时的不停产的问题，我们一般在系统中设置多台台水泵，采取轮替工作的模式，当一台水泵运行到一定时间就自动转换到另一台水泵上继续工作。如果出现一些特殊情况使用水量骤增，一台水泵达到最大输出功率仍不能满足用水需求时，此时PLC模块会对采集供水管道的水压进行判断，这是水泵运行中一个最重要的判断点，若判断结果显示实际检测值大于触摸屏上的设定值，这时两台水泵会同时运行，系统继续根据PID算法进行变频控制[2]。
2.2.4 系统的故障判断
系统运行的过程中，随时可能出现一些故障，所以PLC模块中始终进行故障的判断，PLC自身的故障可自己检测；变频器发生故障时或者变频器检测到机电发生故障时也会向PLC发出故障信号。此时，PLC只要检测到故障信号时，会自动停机并报警，等待工作人员维护。
3.系统的硬件设计
3.1 变频器硬件设计
变频器根据实际需要，我们选择7.5kW的产品，变频器内部可以通过检测电动机的电流和电压自动运行计算输出频率。变频器的面板上还设有故障警示灯以及恢复启动按钮，方便故障后系统的重新启动。变频器的输出端接一个接触器接到四个泵上面，泵在通过另外四个接触器连接到工频电源上。
3.2 PLC硬件设计
PLC控制器選择西门子一中的CPU224系列，I/O地址分配在控制器的说明书中有具体的展示。PLC的外围接线也较为复杂，根据I/O地址的分配进行接线，使其分别控制一个接触器，PLC还具有模拟量输出功能控制变频器的输出频率，模拟量输入功能检测管网的水压。
3.3 系统原理框图
4.PLC和变频器恒压供水系统的发展前景
当今，PLC和变频器恒压供水系统的技术已经比较成熟，而且也被社会普遍承认，得到了广泛的应用。出现这种情况的主要原因是在于PLC和变频器恒压供水系统在节省电，节水，可控性，耗能，反应速度和自我保护等方面相对于传统的恒压供水系统都有显著的优势和提高。而且随着当今社会科技的高速发展，节能环保呼声的愈长愈高，国家大的政策走向的侧重，PLC和变频器恒压供水系统这种节能而且科技性强的设备的发展前景更是非常光明。所以，我们可以预见PLC和变频器恒压供水系统在以后的生活和工作生产中会得到更加广泛的应用。
结语
综上所述，PLC和变频器的恒压供水系统在工业及生活供水系统的供水中有着广泛的应用，随着相关技术的不断发展，该供水系统在节约能源，可控性强，安全等许多方面显示出一定的优势。通过实践总结也可以看出，PLC与变频器恒压供水系统可实现自动化运行，运行精准，平稳可靠，延长泵的使用寿命，节约了电能，得到了广泛的认可。
参考文献
[1] 李义辈.基于PLC和变频器的恒压供水系统研究[J].经营管理者，2014（12）：380-381.
[2] 姜官武，聂诗良.基于PLC和变频器的恒压供水系统设计[J].海南大学学报自然科学版，2012（2）：130-131.
中图分类号：TM241 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）30-0040-01
前言：随着现代社会的而不断发展，为了实现工作的高效，自动化控制已经成为了工业生产中的一项基本要求。在供水系统中应用PLC和变频器就是为了实现对供水系统的自动化控制。但是在近些年的自动化系统的分析中却出现了水源污染和资金的浪费等问题，对此我们对PLC与变频器组成的恒压供水系统进行了系统化的分析，并通过不断的优化系统来解决实际应用中的问题。
1.PLC、变频器与恒压供水系统的概述
1.1 可编程控制器（PLC）技术
可编程控制器（PLC）实质上是一种具有专门为工业环境应用而设计的可以编程的控制器，是一种新型的可靠的工业自动化的控制设备。可编程处理器主要以循环扫描的原理工作，具体包括输入采样，用户程序执行和输出刷新这三个阶段的循环扫描。而它的主要硬件就是计算机的硬件设备，具体包括中央处理器，存储器，输入设备，输出设备，通信接口等。所以综合上述的工作原理和外部设备可以得知可编程控制器操作简单，而且可靠性比较强。而且可编程控制器（PLC）技术也已经比较成熟，在冶金领域和水处理领域已经被广泛使用。
1.2 变频器技术
变频器技术简单来讲就是把电压以及频率不变的交流电变为电压和频率可变的交流电的一种装置。变频器具体的工作原理主要分为两个部分，第一部分是把通过变频器技术把单项或者是三项的交流电变成直流电，第二部分则是把第一步得到的直流电逆变成三相交流电。变频器在调压，调频，稳压，调速方面有着明显的优势，而且在电压的稳定性和设备的操作性以及节能等方面也有着比较明显的优点。
1.3 恒压供水系统
恒压供水系统无论在工业方面还是在国民生活方面都有着非常重要的意义，可以说恒压供水系统是整个国民生活和经济中的最重要的系统，在国家提倡绿色经济的背景下恒压供水系统能更多的减少能源和资源在使用中的浪费。是未来居民供水的一个使用趋势。
2.基于PLC和变频器的恒压供水系统
2.1 系统的组成和原理
基于PLC和变频器的恒压供水系统，主要由可编程控制器（PLC）及其扩展模块、变频器、水泵机组和压力变送器等组成[1]。供水系统的控制主要是通过对供水管道压力的而控制来实现的。根据实际的要求，人为的设定一个水压标准值，变PLC用来检测管内的实时水压，然后自动将检测值与设定值作比较，PLC内部强大的计算能力，计算出为了维持设定水压水泵电机应维持的转速的电压，输出到变频器端，变频器根据接收到PLC输出电压，进而自动化调整到该转速并维持运转，保持恒压的供水状态。当用水量过大，而变频器对水压水泵电机转速的控制不足以维持设定水压时，系统中PLC模块发挥重要的作用，PLC可根据变频器的频率将在变频工作状态下的泵转入工频运行状态，并且自动将备用的变频器和泵启动，用以维持较大的管内水压。而当管内水压下降时，PLC自动转换到变频工作状态，将备用泵关闭。
2.2 系统流程
2.2.1 系统上电
PLC控制元件判断是否有警报信号输入，警报信号包括PLC模块自身故障、变频器故障，供水系统的压力超过设定值等，这些情况如果出现，就会在屏幕上显示警示信号，警示信号一旦显示，我们就应该停止程序，将故障处理以后在进行接下来的流程。
2.2.2 系统运行
首先根据供水的实际情况来设定可以达到供水要求时的管道的水压，设定过程很简单，只需在触摸输入屏上输入电压值即可。在触摸显示屏上还有运行开启的按钮，通过按钮即可实现系统的启动运行。系统运行后，PLC就可以检测实时水压，并通过PID运算的结果控制水泵的转速，使管内水压维持在设定值，系统维持正常工作。
2.2.3 水泵运行条件判断
水泵运行过程中始终是多水泵运行状态，但最多只有一台水泵在变频状态下运行。为了延长水泵的使用寿命和解决维修时的不停产的问题，我们一般在系统中设置多台台水泵，采取轮替工作的模式，当一台水泵运行到一定时间就自动转换到另一台水泵上继续工作。如果出现一些特殊情况使用水量骤增，一台水泵达到最大输出功率仍不能满足用水需求时，此时PLC模块会对采集供水管道的水压进行判断，这是水泵运行中一个最重要的判断点，若判断结果显示实际检测值大于触摸屏上的设定值，这时两台水泵会同时运行，系统继续根据PID算法进行变频控制[2]。
2.2.4 系统的故障判断
系统运行的过程中，随时可能出现一些故障，所以PLC模块中始终进行故障的判断，PLC自身的故障可自己检测；变频器发生故障时或者变频器检测到机电发生故障时也会向PLC发出故障信号。此时，PLC只要检测到故障信号时，会自动停机并报警，等待工作人员维护。
3.系统的硬件设计
3.1 变频器硬件设计
变频器根据实际需要，我们选择7.5kW的产品，变频器内部可以通过检测电动机的电流和电压自动运行计算输出频率。变频器的面板上还设有故障警示灯以及恢复启动按钮，方便故障后系统的重新启动。变频器的输出端接一个接触器接到四个泵上面，泵在通过另外四个接触器连接到工频电源上。
3.2 PLC硬件设计
PLC控制器選择西门子一中的CPU224系列，I/O地址分配在控制器的说明书中有具体的展示。PLC的外围接线也较为复杂，根据I/O地址的分配进行接线，使其分别控制一个接触器，PLC还具有模拟量输出功能控制变频器的输出频率，模拟量输入功能检测管网的水压。
3.3 系统原理框图
4.PLC和变频器恒压供水系统的发展前景
当今，PLC和变频器恒压供水系统的技术已经比较成熟，而且也被社会普遍承认，得到了广泛的应用。出现这种情况的主要原因是在于PLC和变频器恒压供水系统在节省电，节水，可控性，耗能，反应速度和自我保护等方面相对于传统的恒压供水系统都有显著的优势和提高。而且随着当今社会科技的高速发展，节能环保呼声的愈长愈高，国家大的政策走向的侧重，PLC和变频器恒压供水系统这种节能而且科技性强的设备的发展前景更是非常光明。所以，我们可以预见PLC和变频器恒压供水系统在以后的生活和工作生产中会得到更加广泛的应用。
结语
综上所述，PLC和变频器的恒压供水系统在工业及生活供水系统的供水中有着广泛的应用，随着相关技术的不断发展，该供水系统在节约能源，可控性强，安全等许多方面显示出一定的优势。通过实践总结也可以看出，PLC与变频器恒压供水系统可实现自动化运行，运行精准，平稳可靠，延长泵的使用寿命，节约了电能，得到了广泛的认可。
参考文献
[1] 李义辈.基于PLC和变频器的恒压供水系统研究[J].经营管理者，2014（12）：380-381.
[2] 姜官武，聂诗良.基于PLC和变频器的恒压供水系统设计[J].海南大学学报自然科学版，2012（2）：130-131.