广东生益科技股份有限公司 广东东莞 523000
概述: 这是我2022年负责、主导及承担完成的一个设备项目。该控制系统主要由PLC、变频器、压力变送器等设备构成，其核心就是变频恒压供水，具有自控程度高及节能效果好的特点。同时系统还设计有设备异常短信报警装置，进一步提高了供水的保障性。
关键字：变频恒压、自控程度高、节能、保障性
一、引述：
随着生产工艺要求的变化及生产设备的增加，以及公司松八期厂房的即将投产，我司软水房已经无法单靠市政自来水的供水压力就可以产出足够的软水来满足生产的需求，所以需要设计一套自来水增压控制系统来提高软水房的产水压力，从而提高软水的产水量。项目改善后的供水流程流示意图如图1所示：
图1 软水的供水流程流程图
二、控制系统
2.1硬件配置主要电控件清单如表1所示:
表1 电控件清单
序号 | 物品名称 | 型号规格 | 数量 | 单位 | 备注 |
1 | 水泵 | 型号JM3-160MJ-3 V1 | 2 | 台 | 上海凯泉 |
2 | PLC模块 | FX3U-16MR | 1 | 块 | 三菱 |
3 | 变频器 | F800 | 1 | 台 | 三菱 |
4 | 变频器 | A700 | 1 | 台 | 三菱 |
5 | 小型断路器 | 施耐德 | 3 | 个 | 施耐德 |
6 | 交流接触器 | LC1D32 | 2 | 个 | 施耐德 |
7 | 中间继电器 | 施耐德，220V | 14 | 个 | 施耐德 |
8 | 电源开关模块 | S-60-24 | 1 | 块 | 明纬 |
9 | 压力变送器 | 型号：JYB-K0-HAG;量程：0-1MPa | 1 | 个 | 昆仑工控 |
2.2PLC的I/O地址分配如表2所示：
表2 PLC的I/O地址分配
输入点（I） | 注释说明 | 输出点（O） | 注释说明 |
X000 | 选择自动 | Y000 | 1#泵变频器启动KA1 |
X001 | 管道补水阀门打开信号 | Y001 | 1#水泵继电器KA2 |
X002 | 1#水泵自动 | Y002 | 2#水泵继电器KA3 |
X003 | 2#水泵自动 | Y003 | 蜂鸣器工作状态KA4 |
X004 | 1#变频器故障输出 | Y004 | 总补水电磁阀状态KA7 |
X005 | 2#变频器故障输出 | Y005 | 2#水泵变频器启动KA9 |
X006 | Y006 | 变频器异常(短信输出)KA6 | |
X007 | Y007 |
2.3接线图
2.3.1水泵主回路接线图如图2所示：
图2 水泵主回路接线图
2.3.2PLC的外部接线图如图3所示:
图3 PLC的外部接线图
2.3.3变频器的接线图图4所示：
图4 变频器A700/F700外部端子接线图
变频器在PID控制模式，变频器A700端子 RT与SD需要短接；变频器F800端子RT与PC需要短接；压力变送器通过继电器KA10的常开/常闭触点转换给变频器4-20mA的电流信号。
2.4PLC程序编程：
2.4.1系统控制要求：
1、楼顶储水池的水位下降到低水位时，就启动水泵进行变频加压产水。设置压力为3.5斤，水泵在设定范围上进行恒压的PID控制。
2、两台水泵轮流工作， 根据PLC程序设定的时间进行切换。
3、可以自由选择某台水泵工作。水泵有自动手动停止模式，两台水泵在PLC程序上是互锁的，即操作上只能选择一台泵运行控制。
4、当1#水泵或2#水泵相应的变频器故障时，可以切换到正常的水泵去工作。
2.4.2PLC程序编程
PLC采用纯净水系统的三菱FX3U-16MR，主要程序编程如下:
三、变频器的PID控制
所谓PID控制就是变频器经过PID运算后得到的执行量，来控制输出频率的变化。本系统采用的是PID负作用模式，所谓负作用就是当偏差△（设定值-反馈值）为正时，增加执行量（增加水泵频率），如果偏差为负时，就减少执行量（减少水泵频率）。信号变化情况下图所示。
变频器主要参数设定如表3：
表3变频器主要的参数设置
参数及设定值 | 说明 |
Pr▪7=30 | 设置加速时间 |
Pr▪8=30 | 设置减速时间 |
Pr▪77=2 | 设置参数写入模式 |
Pr▪79=3 | 设置运行模式 |
Pr▪128=20 | 将端子4设为PID控制的压力检测输入端 |
Pr▪129=30 | 设置PID的比例调节 |
Pr▪130=50 | 设置PID的积分时间 |
Pr▪131=100% | 设置PID的上限范围 |
Pr▪132=0 | 设置PID的下限范围 |
Pr▪133=22% | 设置PID的控制值（压力设定） |
Pr▪134=3s | 设置PID的积分常数 |
Pr▪183=14 | 将变频器RT端子设定为PID控制端，用于PID控制 |
Pr▪192=16 | 设置IPF端子输出正反转信号 |
Pr▪193=14 | 设置OL端子输出下限信号 |
Pr▪194=15 | 设置FU端子输出上限信号 |
Pr▪194=100 | 设置ABC2端子 |
四、结束语
此项目的完成，保障了我司软水房的软水正常供给，满足了生产用水的需求。同时由于水泵为变频器PID恒压控制，供水压力平稳，节能效果明显。此项目获得了公司持续改善合理化建议三类乙等好评。
五、参考文献
[1]蔡杏山编著.PLC、变频器与人机界面实战手册.机械工业出版社
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