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一、供水系统结构 供水系统采用两台30KW的水泵组成，每台泵的出水管均装有手动阀，以供维修和调节水量之用，两台泵的协调工作以满足供水需要。系统组成如图1所示。 图1 恒压供水系统 变频恒压供水系统采用三菱FX2NPLC作为控制器，变频器MM440是频率调节器，交流接触器和电动机作为执行机构，压力传感器作为控制的反馈元件控制柜及相关设备组成。三菱FX2NPLC选用内部控制模块CPU224，模拟量2路输入通用模块、模拟量2路输出通用模块和PID模块。CPU224有14路输入/10路输出，对于小型的控制系统而言够用。PID模块使用方便，在软件中只需要配置PID的每个参数。 利用一台变频器可以控制两台30KW水泵的运转，改造后，两台30KW水泵由变频器的控制实现交替运行。 二、系统原理 变频恒水位供水系统是由三相异步电动机带动水泵旋转来供水，通过变频器调节输入交流电的频率而调节异步电动机的转速，从而改变水泵的出水量来调节供水系统的水位。 在恒水位供水系统中，压力传感器将水位的变化转换为电压信号（0~100%水位对应着模拟电压0~10V），该信号即为系统的反馈信号，送入模拟量扩展模块EM235的A+、A-端，经A/D转换后存储于AIW0。PID控制系统根据水位的变化，将运算结果AQW0经D/A转换后从EM235的M0、V0端输出0~10V模拟电压，送到变频器的模拟量控制端，从而控制变频器的输出频率。为了避免1#水泵或2#水泵长时间地工作，利用PLC控制两台水泵交替运行，即1#水泵工作后，下次启动用2#水泵，第三次启动用1#水泵。该系统组成简单，系统成本低，可靠性高。 三、系统功能 该系统选用S7-200型可编程控制器，MM440型6SE6400-2UD33-0EB1变频器，EM235型模拟量模块。 该系统具有的功能： 1.运行模式 变频器提供二种不同的工作方式供用户选择： 方式1：人工操作方式。变频器始终固定驱动一台泵并实时根据其输出频率控制，当水位低于40%时，自动启动水泵；当水位高于80%时自动停止工作。该方式还可供检修及变频器故障时使用。 方式2：自动交替工作方式，变频器通常固定驱动某台水泵，并实时根据水位情况控制其输出频率，控制水泵的工作与停止。此方式与方式1不同之处在于若前一次泵启动的顺序是1#水泵→2#水泵，当变频器输出停止时，下一次启动顺序变为2#水泵→1#水泵。若有电源瞬时停电的情况，则系统停机；待电源恢复正常后，系统自动恢复运行，然后按自动运行方式启动1#水泵，直到在给定水位处水泵才停止工作。 2.PID过程控制的调节功能 由压力传感器反馈的水压信号(0~ 10V)直接送入PLC的A/D口，设定给定水位值（最低水位40%与最高水位80%），PID参数值，并经PLC分析计算确定何时需切换水泵的操作完成系统控制，系统参数在实际运行中调整，使系统控制响应趋于完整。 3.通讯功能 该系统具有计算机的通讯功能，PLC.变频器均提供有RS232接口，利用PLC同时可以监测：电流、电压、频率、转速、压力等也可以控制变频器的各类参数。 4.其它功能 此外该系统还具有手动/自动操作，故障报警，运行状态，电流，电压、频率状态显示缺水保护等功能。 四、变频器MM440的参数设置 变频器MM440主要使用的是模拟输入口A+和A-，模拟电压信号输入后通过A/D转换器得到数字信号。由PLC模拟输出口输出模拟控制电压信号，输入到变频器的模拟口中，变频器的频率和控制电压一一对应。系统使用变频器的模拟端口，最高频率设置为50HZ最低频率为25HZ。 五、结束语 在供水系统中采用变频调速运行方式，系统可以根据实际设定水压自动调节水泵电机的转速，使供水系统管网中的压力保持在一个给定值，从而实现节能，并使系统处于可靠运行的状态，实现恒水位供水；同时系统采用“先启先停”的切换方式，确保每个水泵的使用频率；压力闭环控制，确保水管网的压力不变。目前该系统已投入运行，效果明显。 [1]吴丽.《电气控制与PLC应用技术》(第4版)[M].机械工业出版社2008.2. [2]《Siemens》变频器MM440手册[M].
