【摘 要】本文以西门子S7-200可编程控制器为基础，分析了变频调速技术在恒压供水系统中的应用，提出基于PLC的变频调速恒压供水控制系统的设计方案，并介绍了系统组成及控制原理，供读者参考。
【关键词】S7-200；变频调速；恒压供水
随着社会的快速发展，高层建筑越来越多，对建筑物内用户供水的可靠性和稳定性的要求也越来越高。一些传统的供水方式（如：恒速泵加压供水、水塔高位水箱供水等）都不同程度的存在能耗高、可靠性差、自动化程度低等缺点，对住户的正常用水带来不利的影响。例如：用水高峰供量不足，用水低谷又供大于求，供水压力不稳定；特别是在用水量较少时，管网长期处于超压运行状态，严重时可能引起水管破裂和设备损坏。
基于PLC的变频调速恒压供水系统，可以根据用水量的变化自动调节系统的运行参数，并作用于变频器对水泵转速实现无极调节，从而维持管网水压的恒定，不光满足了用户对供水的需求，还能有效减小供水水压对管网系统和供水设备的冲击，同时也实现了显著节能的目的。另外，独立的封闭水箱，可实现对自来水的二次净化和消毒，以保证饮用水的水质安全。
1 控制原理
如图1所示，基于PLC的变频调速恒压供水系统是由可编程控制器、变频器、压力变送器和水泵机组等主要设备组成的闭环控制系统。通过安装在用户供水管道上的压力传感器检测当前管网出水压力，并将压力检测值信号反馈至PLC，PLC根据经A/D转换后的压力检测值和给定值之间的偏差进行PID运算，再将经D/A转换后的信号送入变频器，用于调整电源输出频率，从而调整水泵电机的转速，进而改变供水量，最终使管网供水压力稳定在设定值附近，实现恒压供水。
2 PLC控制系统设计
2.1 主电路图设计
系统的主电路如图2所示。电机M1～M3分别拖动3台水泵。接触器KM1、3、5分别控制3台电机的工频运行；KM2、4、6分别控制3台电机的变频运行。必须指出，控制同一台电机工频运行和变频运行的两个回路不允许同时接通，即接触器KM1和KM2、KM3和KM4、KM5和KM6之间必须有可靠的互锁。
为了维持管网水压恒定，三台水泵中需要有一台水泵处于变频运行方式，用以根据用水量的实时变化改变电机转速。当用水量很大，变频工作的水泵已工作于上限频率（50Hz），而管网实际水压仍低于设定值时，就需要新增水泵来提高供水流量，此时应先将变频器从原来的水泵电机中脱出，并将该水泵切换为工频恒速运行，同时用变频器去拖动新增水泵电机，使其处于变频运行状态，以达到恒压供水的目的；反之，当用水量很小，变频工作的水泵已工作于下限频率（15Hz），而管网实际水压仍高于设定值时，应将最先投入运行的水泵电机切除，并停止工作，从而降低供水流量，以达到恒压供水的目的。
2.2 PLC的外部接线设计
系统的输入点数为5个，其中数字量输入点4个、模拟量输入点1个。数字量输入点I0.0接火灾触发信号开关SA1；I0.1接液位变送器送入的水池水位超限报警信号SLHL；I0.2接变频器的故障报警输出信号SU；I0.3接试灯按钮SB7，用于手动检测各指示灯是否能正常工作；扩展模块EM235的模拟量输入点AIW0接受压力传感器送入的管网供水压力。
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