CN211172199U - 基于plc控制的恒压供水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型介绍了一种基于PLC控制的恒压供水系统，它包括与外部三相电源相连的第一断路器QF1，所述第一断路器QF1的输出端与变压器T1的初级线圈相连，在第一断路器QF1和变压器T1之间并联连接有第一变频支路、第二变频支路和第三变频支路；所述第一变频支路是由串联连接的第二断路器QF2、第一接触器KM1、第一变频器U1和第一水泵M1构成，所述第二变频支路是由串联连接的第三断路器QF3、第二接触器KM2、第二变频器U2和第二水泵M2构成，所述第三变频支路是由串联连接的第四断路器QF4、第三接触器KM3、第三变频器U3和第三水泵M3构成。本系统在恒压供水中可完成电机启停保护以及报警信号显示功能，同时还可以实现系统供水水压范围维持恒定。

Description

基于PLC控制的恒压供水系统

技术领域

本实用新型涉及供水系统的恒压控制，尤其是一种基于PLC控制的恒压供水系统，属于给排水控制技术领域。

背景技术

以前的供水系统大多采用传统的塔式供水系统，这种高塔供水控制方式简单，操作合理，经济上的优势明显，主要应用于高层建筑。但是它存在以下缺点：基础建设投资较大、电机启动电流大、维护不方便等。

在日常供水系统中，如果供水不稳定，容易造成设备损害，同时还会影响正常的生产生活。如果在住宅区会影响住户的正常生活，工厂生产加工区也会影响到正常的生产运作等。而恒压供水则解决这些问题所造成的影响，因此随着供水技术的发展，大多数给水设备基本能达到恒压供水的目的。恒压供水的优势很明显，它能保证一天24小时供水恒压，具有无负压变频供水设备的优点。此类型的供水设备可根据用水流量而调整水泵转速，在保证恒压供水的同时还能实现节能的效果，也就是在用水低峰期的时候低频运行，在用水高峰期时高频运行，这种智能调节方式全凭PLC控制来进行“操作”，可以说它是给水系统的大脑。

但是现目前的恒压供水系统中，在设计变频器时通常只能一个变频器与一个单一的抽油泵机组组合，几乎没有采用变频器来驱动多个泵机组运行的方式，因此造成投资成本很高。而且该控制系统和其他监控系统（如钡系统）和组态软件很难实现数据通信，且负载能力有限，所以在实际使用中其范围将受到限制。

实用新型内容

针对现有技术中的上述不足，本实用新型的主要目的在于解决现目前的供水系统成本较高，而且负载能力有限的问题，而提供一种具有高可靠性，而且成本相对较低的基于PLC控制的恒压供水系统。

本实用新型的技术方案：基于PLC控制的恒压供水系统，其特征在于，包括与外部三相电源相连的第一断路器QF1，所述第一断路器QF1的输出端与变压器T1的初级线圈相连，在第一断路器QF1和变压器T1之间并联连接有第一变频支路、第二变频支路和第三变频支路；所述第一变频支路是由串联连接的第二断路器QF2、第一接触器KM1、第一变频器U1和第一水泵M1构成，所述第二变频支路是由串联连接的第三断路器QF3、第二接触器KM2、第二变频器U2和第二水泵M2构成，所述第三变频支路是由串联连接的第四断路器QF4、第三接触器KM3、第三变频器U3和第三水泵M3构成；所述第二断路器QF2的输入端、第三断路器QF3的输入端和第四断路器QF4的输入端均并联连接在第一断路器QF1的输出端上，在第一变频器U1的STF引脚和第一变频器的SD引脚之间还连接有第一继电器KA1，在第二变频器U2的STF引脚和第二变频器的SD引脚之间还连接有第二继电器KA2，在第三变频器U2的STF引脚和第三变频器的SD引脚之间还连接有第三继电器KA3；所述变压器T1次级线圈的第一引脚与第五断路器QF5的一端相连，第五断路器QF5的另一端分别连接第四继电器KA4的一端、开关电源U4的L引脚和保险丝FU1的一端，变压器T1次级线圈的第二引脚分别连接电磁阀YV1的一端、开关电源U4的N引脚和第一逻辑控制器PLC1的N引脚，所述第一逻辑控制器PLC1的型号为FX3U-32MT，第四继电器KA4的另一端与电磁阀YV1的另一端相连，保险丝FU1的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的L引脚，所述第一逻辑控制器PLC1的通讯接口通过通讯线与人机界面HM1的RS422接口相连，所述开关电源U4的PE引脚接地，开关电源U4的L+引脚与保险丝FU2相连后再分别连接保险丝FU3的一端、第四接触器KM4的一端、第五接触器KM5的一端、第六接触器KM6的一端、第五继电器KA5的一端、第六继电器KA6的一端、第七继电器KA7的一端、第八继电器KA8的一端、第一指示灯HL1的一端、第二指示灯HL2的一端、模拟量输入模块PLC2的24V引脚、压力传感器U5的L+引脚和模拟量输出模块PLC3的24V引脚，所述保险丝FU3的另一端连接到人机界面HM1的L+引脚，人机界面HM1的PE引脚接地；所述模拟量输入模块PLC2的型号为FX3U-4AD，所述模拟量输出模块PLC3的型号为FX3U-4DA；所述开关电源U4的M引脚分别连接人机界面HM1的M引脚、保险丝FU4的一端、保险丝FU5的一端、保险丝FU6的一端、保险丝FU7的一端、第一逻辑控制器PLC1的0V引脚、启动按钮SB1的一端、停止按钮SB2的一端、急停按钮SB3的一端、第一开关K1的一端、第二开关K2的一端、第三开关K3的一端、第五开关K5的一端、模拟量输入模块PLC2的0V引脚、压力传感器U5的M引脚和模拟量输出模块PLC3的0V引脚；所述保险丝FU4的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的COM1引脚，保险丝FU5的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的COM2引脚，保险丝FU6的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的COM3引脚，保险丝FU7的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的COM4引脚，第四接触器KM4的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的Y0引脚，第五接触器KM5的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的Y1引脚，第六接触器KM6的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的Y2引脚，第五继电器KA5的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的Y3引脚，第六继电器KA6的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的Y4引脚，第七继电器KA7的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的Y5引脚，第八继电器KA8的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的Y6引脚，第一指示灯HL1的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的Y7引脚，第二指示灯HL2的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的Y8引脚，所述启动按钮SB1的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的X0引脚，停止按钮SB2的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的X1引脚，急停按钮SB3的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的X2引脚，第一开关K1的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的X3引脚，第二开关K2的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的X4引脚，第三开关K3的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的X5引脚，第一开关K5的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的X6引脚，第一逻辑控制器PLC1的PE引脚接地；所述压力传感器U5的COM引脚连接模拟量输入模块PLC2的VI-引脚，压力传感器U5的V+引脚分别连接模拟量输入模块PLC2的V+引脚和模拟量输入模块PLC2I+引脚，所述模拟量输出模块PLC3上CH1通道的I+引脚连接第一变频器U1的4+引脚，模拟量输出模块PLC3上CH1通道的VI-引脚连接第一变频器U1的5-引脚，所述模拟量输出模块PLC3上CH2通道的I+引脚连接第二变频器U2的4+引脚，模拟量输出模块PLC3上CH2通道的VI-引脚连接第二变频器U2的5-引脚，所述模拟量输出模块PLC3上CH3通道的I+引脚连接第三变频器U3的4+引脚，模拟量输出模块PLC3上CH3通道的VI-引脚连接第三变频器U3的5-引脚；所述模拟量输入模块PLC2的PE引脚和模拟量输出模块PLC3的PE引脚均接地。

本实用新型中，所述接触器与变频器的接线，以及变频器与水泵的接线，都是属于本领域人员公知的常识，因此在本文中并未对上述现有技术作详细描述，但是，本领域的技术人员根据本申请的方案以及说明书附图，是能够清楚实现连接安装的。

优化地，所述第一变频器U1、第二变频器U2和第三变频器U3的型号均为FR-F740-5.5K-CHT1。

相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

本系统通过以PLC作为控制核心，结合变频器和压力传感器来实现恒压控制，在恒压供水中可完成电机启停保护以及报警信号显示功能，同时还可以实现系统供水水压范围维持恒定，进一步的，通过PID算法可以实时自动调整调节运行变量；并且还具有进行手动和自动两种运行方式切换的功能，不仅提高了供水时水压的稳定性，而且功能更加丰富，自动化程度更高，可靠性得到明显加强。

附图说明

图1为本实用新型基于PLC控制的恒压供水系统的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，一种基于PLC控制的恒压供水系统，包括与外部三相电源相连的第一断路器QF1，所述第一断路器QF1的输出端与变压器T1的初级线圈相连，在第一断路器QF1和变压器T1之间并联连接有第一变频支路、第二变频支路和第三变频支路；所述第一变频支路是由串联连接的第二断路器QF2、第一接触器KM1、第一变频器U1和第一水泵M1构成，所述第二变频支路是由串联连接的第三断路器QF3、第二接触器KM2、第二变频器U2和第二水泵M2构成，所述第三变频支路是由串联连接的第四断路器QF4、第三接触器KM3、第三变频器U3和第三水泵M3构成；所述第二断路器QF2的输入端、第三断路器QF3的输入端和第四断路器QF4的输入端均并联连接在第一断路器QF1的输出端上，在第一变频器U1的STF引脚和第一变频器的SD引脚之间还连接有第一继电器KA1，在第二变频器U2的STF引脚和第二变频器的SD引脚之间还连接有第二继电器KA2，在第三变频器U2的STF引脚和第三变频器的SD引脚之间还连接有第三继电器KA3；所述变压器T1次级线圈的第一引脚与第五断路器QF5的一端相连，第五断路器QF5的另一端分别连接第四继电器KA4的一端、开关电源U4的L引脚和保险丝FU1的一端，变压器T1次级线圈的第二引脚分别连接电磁阀YV1的一端、开关电源U4的N引脚和第一逻辑控制器PLC1的N引脚，所述第一逻辑控制器PLC1的型号为FX3U-32MT，第四继电器KA4的另一端与电磁阀YV1的另一端相连，保险丝FU1的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的L引脚，所述第一逻辑控制器PLC1的通讯接口通过通讯线与人机界面HM1的RS422接口相连，所述开关电源U4的PE引脚接地，开关电源U4的L+引脚与保险丝FU2相连后再分别连接保险丝FU3的一端、第四接触器KM4的一端、第五接触器KM5的一端、第六接触器KM6的一端、第五继电器KA5的一端、第六继电器KA6的一端、第七继电器KA7的一端、第八继电器KA8的一端、第一指示灯HL1的一端、第二指示灯HL2的一端、模拟量输入模块PLC2的24V引脚、压力传感器U5的L+引脚和模拟量输出模块PLC3的24V引脚，所述保险丝FU3的另一端连接到人机界面HM1的L+引脚，人机界面HM1的PE引脚接地；所述模拟量输入模块PLC2的型号为FX3U-4AD，所述模拟量输出模块PLC3的型号为FX3U-4DA；所述开关电源U4的M引脚分别连接人机界面HM1的M引脚、保险丝FU4的一端、保险丝FU5的一端、保险丝FU6的一端、保险丝FU7的一端、第一逻辑控制器PLC1的0V引脚、启动按钮SB1的一端、停止按钮SB2的一端、急停按钮SB3的一端、第一开关K1的一端、第二开关K2的一端、第三开关K3的一端、第五开关K5的一端、模拟量输入模块PLC2的0V引脚、压力传感器U5的M引脚和模拟量输出模块PLC3的0V引脚；所述保险丝FU4的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的COM1引脚，保险丝FU5的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的COM2引脚，保险丝FU6的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的COM3引脚，保险丝FU7的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的COM4引脚，第四接触器KM4的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的Y0引脚，第五接触器KM5的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的Y1引脚，第六接触器KM6的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的Y2引脚，第五继电器KA5的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的Y3引脚，第六继电器KA6的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的Y4引脚，第七继电器KA7的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的Y5引脚，第八继电器KA8的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的Y6引脚，第一指示灯HL1的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的Y7引脚，第二指示灯HL2的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的Y8引脚，所述启动按钮SB1的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的X0引脚，停止按钮SB2的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的X1引脚，急停按钮SB3的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的X2引脚，第一开关K1的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的X3引脚，第二开关K2的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的X4引脚，第三开关K3的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的X5引脚，第一开关K5的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的X6引脚，第一逻辑控制器PLC1的PE引脚接地；所述压力传感器U5的COM引脚连接模拟量输入模块PLC2的VI-引脚，压力传感器U5的V+引脚分别连接模拟量输入模块PLC2的V+引脚和模拟量输入模块PLC2I+引脚，所述模拟量输出模块PLC3上CH1通道的I+引脚连接第一变频器U1的4+引脚，模拟量输出模块PLC3上CH1通道的VI-引脚连接第一变频器U1的5-引脚，所述模拟量输出模块PLC3上CH2通道的I+引脚连接第二变频器U2的4+引脚，模拟量输出模块PLC3上CH2通道的VI-引脚连接第二变频器U2的5-引脚，所述模拟量输出模块PLC3上CH3通道的I+引脚连接第三变频器U3的4+引脚，模拟量输出模块PLC3上CH3通道的VI-引脚连接第三变频器U3的5-引脚；所述模拟量输入模块PLC2的PE引脚和模拟量输出模块PLC3的PE引脚均接地。

本实用新型中，所述第一变频器U1、第二变频器U2和第三变频器U3的型号均为FR-F740-5.5K-CHT1。

本实用新型的供水系统可同时满足多台水泵工作，在此以三台供水泵的控制进行说明：

本系统中，主电路供电为AC380V，使用安全变压器不仅可以将电压转换为PLC所需要的220V,还可以增加系统的安全性。另外使用开关电源输出24V直流电，给整个控制部分元器件供电，实现强弱电分开，保证人的安全。

本系统中，采用三菱电机FX2N系列PLC，配备FX2N-4AD模拟量输入模块和压力传感器，用来控制变频器的频率，实现恒压供水。系统采用PID控制算法使供水压力维持在恒定范围内，大大提高了供水的稳定性，使用变频控制技术节约了能源。

本系统选用FX3U系列PLC，它的优点是：具有快速、高级功能、逻辑选件和定位控制等。而FX2N型号的特点为，可以从16到256点输入/输出的选择方案；能够应用于许多的定位控制及模拟控制和其他特殊用途的关系基本组件，可编程控制器可用于800步RAM可以使用储物箱，最大可以扩展到16K。

本系统中的压力传感器双线系统，一线连接电源正极，另一条线是信号线通过连接到电源线的负极，压力传感器三线系统是基于1线，这条线是直接连接到电源的负级，与2线比较麻烦。四线压力传感器绝对是双电源输入，另一个是信号输出端。四线制不是4 ~ 20毫安输出，4 ~ 20毫安称为压力变送器，采用二线制的多数。通常压力传感器输出信号保持不变，压力传感器在内部放大电路和满量程输出0 ~ 2伏特。

本设计是基于PLC控制的恒压供水系统，采用变频器的闭环控制及PID调节方式，能更精确的控制水压，使系统稳定运行。通过进行程序的模拟运行等实验，本系统基本达到设计目的，满足了预期的功能，本次设计使用了触摸屏进行程序模拟运行，使用PID控制方式。当系统的功能增加时，硬件接线上只需增加行程开关输入信号。原来的接线不需改变，软件上只需增加相应程序以及输出的功能，要改动的地方较少。达到了设计的要求，表明了该设计方案可行性。

需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型技术方案进行的修改或者等同替换，不能脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型权利要求范围当中。

Claims (2)

1.基于PLC控制的恒压供水系统，其特征在于，包括与外部三相电源相连的第一断路器QF1，所述第一断路器QF1的输出端与变压器T1的初级线圈相连，在第一断路器QF1和变压器T1之间并联连接有第一变频支路、第二变频支路和第三变频支路；所述第一变频支路是由串联连接的第二断路器QF2、第一接触器KM1、第一变频器U1和第一水泵M1构成，所述第二变频支路是由串联连接的第三断路器QF3、第二接触器KM2、第二变频器U2和第二水泵M2构成，所述第三变频支路是由串联连接的第四断路器QF4、第三接触器KM3、第三变频器U3和第三水泵M3构成；所述第二断路器QF2的输入端、第三断路器QF3的输入端和第四断路器QF4的输入端均并联连接在第一断路器QF1的输出端上，在第一变频器U1的STF引脚和第一变频器的SD引脚之间还连接有第一继电器KA1，在第二变频器U2的STF引脚和第二变频器的SD引脚之间还连接有第二继电器KA2，在第三变频器U2的STF引脚和第三变频器的SD引脚之间还连接有第三继电器KA3；所述变压器T1次级线圈的第一引脚与第五断路器QF5的一端相连，第五断路器QF5的另一端分别连接第四继电器KA4的一端、开关电源U4的L引脚和保险丝FU1的一端，变压器T1次级线圈的第二引脚分别连接电磁阀YV1的一端、开关电源U4的N引脚和第一逻辑控制器PLC1的N引脚，所述第一逻辑控制器PLC1的型号为FX3U-32MT，第四继电器KA4的另一端与电磁阀YV1的另一端相连，保险丝FU1的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的L引脚，所述第一逻辑控制器PLC1的通讯接口通过通讯线与人机界面HM1的RS422接口相连，所述开关电源U4的PE引脚接地，开关电源U4的L+引脚与保险丝FU2相连后再分别连接保险丝FU3的一端、第四接触器KM4的一端、第五接触器KM5的一端、第六接触器KM6的一端、第五继电器KA5的一端、第六继电器KA6的一端、第七继电器KA7的一端、第八继电器KA8的一端、第一指示灯HL1的一端、第二指示灯HL2的一端、模拟量输入模块PLC2的24V引脚、压力传感器U5的L+引脚和模拟量输出模块PLC3的24V引脚，所述保险丝FU3的另一端连接到人机界面HM1的L+引脚，人机界面HM1的PE引脚接地；所述模拟量输入模块PLC2的型号为FX3U-4AD，所述模拟量输出模块PLC3的型号为FX3U-4DA；所述开关电源U4的M引脚分别连接人机界面HM1的M引脚、保险丝FU4的一端、保险丝FU5的一端、保险丝FU6的一端、保险丝FU7的一端、第一逻辑控制器PLC1的0V引脚、启动按钮SB1的一端、停止按钮SB2的一端、急停按钮SB3的一端、第一开关K1的一端、第二开关K2的一端、第三开关K3的一端、第五开关K5的一端、模拟量输入模块PLC2的0V引脚、压力传感器U5的M引脚和模拟量输出模块PLC3的0V引脚；所述保险丝FU4的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的COM1引脚，保险丝FU5的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的COM2引脚，保险丝FU6的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的COM3引脚，保险丝FU7的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的COM4引脚，第四接触器KM4的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的Y0引脚，第五接触器KM5的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的Y1引脚，第六接触器KM6的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的Y2引脚，第五继电器KA5的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的Y3引脚，第六继电器KA6的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的Y4引脚，第七继电器KA7的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的Y5引脚，第八继电器KA8的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的Y6引脚，第一指示灯HL1的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的Y7引脚，第二指示灯HL2的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的Y8引脚，所述启动按钮SB1的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的X0引脚，停止按钮SB2的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的X1引脚，急停按钮SB3的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的X2引脚，第一开关K1的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的X3引脚，第二开关K2的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的X4引脚，第三开关K3的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的X5引脚，第一开关K5的另一端连接第一逻辑控制器PLC1的X6引脚，第一逻辑控制器PLC1的PE引脚接地；所述压力传感器U5的COM引脚连接模拟量输入模块PLC2的VI-引脚，压力传感器U5的V+引脚分别连接模拟量输入模块PLC2的V+引脚和模拟量输入模块PLC2I+引脚，所述模拟量输出模块PLC3上CH1通道的I+引脚连接第一变频器U1的4+引脚，模拟量输出模块PLC3上CH1通道的VI-引脚连接第一变频器U1的5-引脚，所述模拟量输出模块PLC3上CH2通道的I+引脚连接第二变频器U2的4+引脚，模拟量输出模块PLC3上CH2通道的VI-引脚连接第二变频器U2的5-引脚，所述模拟量输出模块PLC3上CH3通道的I+引脚连接第三变频器U3的4+引脚，模拟量输出模块PLC3上CH3通道的VI-引脚连接第三变频器U3的5-引脚；所述模拟量输入模块PLC2的PE引脚和模拟量输出模块PLC3的PE引脚均接地。

2.根据权利要求1所述的基于PLC控制的恒压供水系统，其特征在于，所述第一变频器U1、第二变频器U2和第三变频器U3的型号均为FR-F740-5.5K-CHT1。

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