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[摘 要]分析了恒压供水的工作原理和系统设计，对变频器和 PLC 在供水控制系统中应用状况提出了改进措施。
[关键词]变频器；PLC；恒压水控系统；工业应用
中图分类号：TV674 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）39-0006-01
1.恒压水控的工作原理
1.1 恒压水控系统概述
恒压供水是指保持管网中水压的基本恒定，不因用户用水量的多少而改变。在高层建筑中，通常采用恒定管网的压力来维持对高层的供水。恒压供水系统的基本控制策略是：采用可编程控制器也就是我们所说的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，以保证供水管网的压力保持在设定值。运用恒压水控技术，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，为居民供水提供便利。
1.2 PLC、变频器在现代水控系统中的运用
自来水厂的自动控制系统一般分为两大部分，一是水源地深水泵的工作控制，而另外一种则是水厂区变频恒压供水控制。水厂区变频恒压供水控制运用十分广泛，水厂在运用变频恒压供水控制时，水源通过水厂区对水池的水进行消毒处理后，使得加压泵向管路进行恒压供水，其间，就需要选用PLC和上位机组成实时数据采集和监控系统。对深水泵进行远程控制，并且对供水泵采用变频器进行恒压控制，通过PLC、变频器在现代水控系统中的运用，可以保证整个水厂的工作电机安全，可靠地运行。
1.3 运用PLC、变频器水控系统的特性
运用了变频器和PLC的恒压供水系统，变频器可以为电机提供可变频率的电源，实现电机的无级调速。从而使管网水压连续变化。此外壓力变送器还具有检测管网水压的作用。PLC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，实现自动化运行。变频器和PLC的应用为水泵转速的平滑性连续调节提供了方便，对于消除了对电网、电气设备和机械设备的冲击，延长机电设备的使用寿命具有很大的作用[1]。
2.变频器、PLC恒压供水系统的组成设计
变频器、PLC恒压供水系统的组成设计主要包括四个大的板块：一是压力传感器，是水控系统的控制输入量，能否准确采集该信号决定控制系统的精度及可靠性。二是PLC控制器，是整个控制系统的核心，通过对外界输入状态进行检测，对外界输入的数据进行运算处理后，输出相应的控制量。三是变频器，作为核心控制器的后续控制单元，对终端设备进行控制，最终达到控制要求。例如多段调速、变频器调速等。最后还有水泵组成，供水系统的执行机构，通过变频器控制电动机的转速，最后达到控制水泵流量大小的。变频器、PLC恒压供水系统的组成如图1所示。
3.PLC和变频器在水控系统中的运用改进
现代水控系统运用PLC与变频器还存在着一定的局限性。主要体现在主要是PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的：如专用总线、专家通信网络及协议，I/O模板不通用，甚至连机柜、电源模板亦各不相同。编程语言虽多数是梯形图，但组态、寻址、语言结构均不一致，因此各公司的PLC互不兼容。使用变频器时也存在着一些缺点：如使用变频器会产生干扰电波，影响到同一电网的敏感元件。
3.1 电动机过流现象
某水务局一台变频水泵，当变频器输出频率达到16Hz时，总是会出现变频器过流跳闸的现象。通过分析，可以知道因为变频器驱动的是水泵，水泵按平方率特性曲线输出，不会在某频率出现过载情况。那么变频器过流另有原因。断开电动机，空载运行正常，再接入电动机，仍然在16Hz左右出现过流跳闸。换一台电动机，运行正常，说明过流是电动机故障。对此，为了处理电动机的过流问题，可以分解电动机，发现电动机绕组有短路现象。原来变频器的输出频率上升时，电压也在上升，当电压上升到匝间击穿电压时，变频器过流跳闸。
3.2 PLC与变频器在水控系统运用的改进措施
为了提高水控系统的恒压稳定性与安全性，对于PLC与变频器的使用有着一些注意事项以及改进措施。为了实现对设备的分散控制和集中管理，水控系统应当采用了三层网络进行控制，主电路中变频与工频中使用的接触器应采用带有机械联锁的接触器，并且应当严禁将工频电源引入到变频器中。变频器的供电部分除了加装空气开关外，最好加装快速保险，以保证由于过电流造成的损坏PLC编程要考虑的问题。而作为最重要的人机操作界面的变频器操作面板，它不仅能够实现参数的输入功能，还能实现频率、输出功率、输出转矩、端子状态、闭环参数、长度等物理量的监控，以及对这些物理量进行存储与修改。于是，适当的通过变频器的故障报警显示，对上述物理量进行适当修改，来排除变频器的有关故障也显得十分必要。
4.结论
运用了变频器和PLC的水控系统，不仅性能稳定可靠，而且能够非常好地控制可编程序控制器及其有关设备，水控系统与工业控制系统联成一个整体，对于恒压水控系统的功能扩充和设计创新，实为重要。
参考文献
[1] 武欣，王玲.变频器和PLC在水池水位控制系统中的应用[J].内江科技，2009（1）.
[2] 王永华.分现代电气控制及PLC应用技术[M].北京航空航天大学出版社，2008.
[关键词]变频器；PLC；恒压水控系统；工业应用
中图分类号：TV674 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）39-0006-01
1.恒压水控的工作原理
1.1 恒压水控系统概述
恒压供水是指保持管网中水压的基本恒定，不因用户用水量的多少而改变。在高层建筑中，通常采用恒定管网的压力来维持对高层的供水。恒压供水系统的基本控制策略是：采用可编程控制器也就是我们所说的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，以保证供水管网的压力保持在设定值。运用恒压水控技术，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，为居民供水提供便利。
1.2 PLC、变频器在现代水控系统中的运用
自来水厂的自动控制系统一般分为两大部分，一是水源地深水泵的工作控制，而另外一种则是水厂区变频恒压供水控制。水厂区变频恒压供水控制运用十分广泛，水厂在运用变频恒压供水控制时，水源通过水厂区对水池的水进行消毒处理后，使得加压泵向管路进行恒压供水，其间，就需要选用PLC和上位机组成实时数据采集和监控系统。对深水泵进行远程控制，并且对供水泵采用变频器进行恒压控制，通过PLC、变频器在现代水控系统中的运用，可以保证整个水厂的工作电机安全，可靠地运行。
1.3 运用PLC、变频器水控系统的特性
运用了变频器和PLC的恒压供水系统，变频器可以为电机提供可变频率的电源，实现电机的无级调速。从而使管网水压连续变化。此外壓力变送器还具有检测管网水压的作用。PLC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，实现自动化运行。变频器和PLC的应用为水泵转速的平滑性连续调节提供了方便，对于消除了对电网、电气设备和机械设备的冲击，延长机电设备的使用寿命具有很大的作用[1]。
2.变频器、PLC恒压供水系统的组成设计
变频器、PLC恒压供水系统的组成设计主要包括四个大的板块：一是压力传感器，是水控系统的控制输入量，能否准确采集该信号决定控制系统的精度及可靠性。二是PLC控制器，是整个控制系统的核心，通过对外界输入状态进行检测，对外界输入的数据进行运算处理后，输出相应的控制量。三是变频器，作为核心控制器的后续控制单元，对终端设备进行控制，最终达到控制要求。例如多段调速、变频器调速等。最后还有水泵组成，供水系统的执行机构，通过变频器控制电动机的转速，最后达到控制水泵流量大小的。变频器、PLC恒压供水系统的组成如图1所示。
3.PLC和变频器在水控系统中的运用改进
现代水控系统运用PLC与变频器还存在着一定的局限性。主要体现在主要是PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的：如专用总线、专家通信网络及协议，I/O模板不通用，甚至连机柜、电源模板亦各不相同。编程语言虽多数是梯形图，但组态、寻址、语言结构均不一致，因此各公司的PLC互不兼容。使用变频器时也存在着一些缺点：如使用变频器会产生干扰电波，影响到同一电网的敏感元件。
3.1 电动机过流现象
某水务局一台变频水泵，当变频器输出频率达到16Hz时，总是会出现变频器过流跳闸的现象。通过分析，可以知道因为变频器驱动的是水泵，水泵按平方率特性曲线输出，不会在某频率出现过载情况。那么变频器过流另有原因。断开电动机，空载运行正常，再接入电动机，仍然在16Hz左右出现过流跳闸。换一台电动机，运行正常，说明过流是电动机故障。对此，为了处理电动机的过流问题，可以分解电动机，发现电动机绕组有短路现象。原来变频器的输出频率上升时，电压也在上升，当电压上升到匝间击穿电压时，变频器过流跳闸。
3.2 PLC与变频器在水控系统运用的改进措施
为了提高水控系统的恒压稳定性与安全性，对于PLC与变频器的使用有着一些注意事项以及改进措施。为了实现对设备的分散控制和集中管理，水控系统应当采用了三层网络进行控制，主电路中变频与工频中使用的接触器应采用带有机械联锁的接触器，并且应当严禁将工频电源引入到变频器中。变频器的供电部分除了加装空气开关外，最好加装快速保险，以保证由于过电流造成的损坏PLC编程要考虑的问题。而作为最重要的人机操作界面的变频器操作面板，它不仅能够实现参数的输入功能，还能实现频率、输出功率、输出转矩、端子状态、闭环参数、长度等物理量的监控，以及对这些物理量进行存储与修改。于是，适当的通过变频器的故障报警显示，对上述物理量进行适当修改，来排除变频器的有关故障也显得十分必要。
4.结论
运用了变频器和PLC的水控系统，不仅性能稳定可靠，而且能够非常好地控制可编程序控制器及其有关设备，水控系统与工业控制系统联成一个整体，对于恒压水控系统的功能扩充和设计创新，实为重要。
参考文献
[1] 武欣，王玲.变频器和PLC在水池水位控制系统中的应用[J].内江科技，2009（1）.
[2] 王永华.分现代电气控制及PLC应用技术[M].北京航空航天大学出版社，2008.