摘 要：传统的供水方式主要有：恒速泵加压供水、水塔高位水箱供水、单片机变频调速供水等，无论是在系统的可靠性、供水效率或者节约能源的问题上都是存在着许多的不足和缺陷。现在的供水模式向着高效节能、自动化程度较高的方向发展，所以利用最新的科学技术手段，通过变频技术控制的恒压供水自动化系统在我们日常生活中得到了越来越广泛的应用。
关键词：PLC;恒压供水;控制系统;设计
1 恒压供水的控制目标
满足用户对流量的要求是供水系统的控制目标，而流量的大小取决于水泵的扬程，但是对水泵扬程的测量与控制比较困难。设Qg为供水能力，Qn为用水需求量，p为管道中水压，则三者之间的平衡关系如下：
当供水能力Qg大于用水需求量Qn时，则水压p上升;
当供水能力Qg小于用水需求量Qn时，则水压p下降;
当供水流量Qg等于用水需求量Qn时，则水压p不变。
所谓供水能力是指水泵所能提供的水流量，其大小取决于水泵的容量大小和管道的阻力情况。而用水流量是指用户实际使用的需求量，其大小取决于用户的用水量。因此，供水能力和用水流量之间的矛盾主要反应在水压力的变化上。所以，控制了水压力也就相应地控制了流量，这就是恒压供水所要控制的最根本目标。
2 系统控制方案
系统的外部设备主要为主供水回路、备用回路、清水池及泵房。其中，泵房里有三台水泵电机，在出水管道中均装有手动或电动蝶阀，以供维修和调节水量之用。三台水泵由变频器控制转速，根据用水量的变化不断调节以维持生活用水的恒压供应。根据系统的设计要求提出通用变频器+PLC 的控制方式。这种控制方式通用性强，灵活可靠。用户可根据不同的控制要求组成不同规模的系统。
2.1 系统构成
压力传感器通常被安放在泵站的出水口位置，其主要作用是对管網中的水压进行检测。一般来说，在用水量较大的时段，水压通常偏低;在用水量较小的时段，水压通常会升高。对于这种压力的变化，压力传感器通常会把水压的高低变化情况转化为电流信号或是电压信号大小的变化，并且传递给调节器。调节器内有事先设定好的水管压力给定值，在接收到压力传感器给定的管网水压实测值之后，其就会根据给定值和实测值的具体情况进行综合分析处理，然后依照相关的调节规律，发出相应的系统调节信号。
比如，调节器在接收到水压实测值之后，通过与给定值做差比较发现实测值比给定值小，这意味着系统水压达不到理想水压要求，比较发现实测值比给定值大，表明系统水压已经超过了理想水压，此时调节器就会发出信号使水泵电机转速降低。另外，调节器输出的信号通常为在 4mA—20mA 范围间变化的电流信号或者是 0V—10V 范围间变化的电压信号，这些模拟信号的量值一般与之前提到的给定值和实测值的差值成比例变化，以此驱动执行设备。对于变频恒压供水系统而言，变频器就是其执行设备。调节器就会发出信号使水泵电机转速提升。
2.2 供水系统工作流程
第一，系统通电启动，变频器启动后拖动水泵电机M1工作，然后PLC 计算出变频器的输出频率，根据这一输出频率由变频器调节M1的转速，水泵电机M1工作在调速运行状态。当测得的输出压力达到设定值，供水量与用水量基本达到平衡状态，转速达到稳定状态。
第二，当测得的水压减小时，压力变送器反馈的信号将会减小，说明此时用水量在增加，水压的偏差值增大，变频器根据偏差值调节输出频率控制水泵电机增速，当水泵电机的转速达到新的稳定值时，也就满足了此时的供水需求。反之，当测得水压增加时，变频器根据偏差值调节输出频率，减小水泵电机的转速达到新的稳定值。
第三，当测得水压增加时，变频器降低输出频率，若此时频率仍然低于下限频率，仍然不能使实际水压低于设定压力时，若减泵的条件，PLC将发出指令工频运行状态下的水泵M2关掉，减小水压至设定值。
3 系统软件设计
在自动运行方式下开始启动运行时，首先检测水池水位，若水池水位符合设定水位要求，1#泵变频交流接触器吸合，电机与变频器连通，变频器输出频率从0Hz开始上升，此时压力变送器检测压力信号反馈PLC，由PLC经PID运算后控制变频器的频率输出;如压力不够，则频率上升至50Hz，延时一定时间后，将1#泵切换为工频，2#泵变频交流接触器吸合，变频启动2#水泵，频率逐渐上升，直至出水压力达到设定压力，依次类推增加水泵。
如用水量减小，出水压力超过设定压力，则PLC控制变频器降低输出频率，减少出水量来稳定出水压力。
4 结语
通过引入变频器的PID调节，能够根据小区用户实际的用水需求来对网管的压力进行设定，调节电机转速对水泵的输出水量进行自动的控制，能够有效的减少水资源的浪费;变频器能够实现软启动，有效的减少了了频率切换所引起的冲击，使得管网的寿命增加，从而使恒压供水系统具有了更高的控制性能和性价比。随着科学技术的不断发展和网络技术的大范围应用，以此导致能量的日益匮乏，因此设计变频恒压供水系统并大力普及它的应用来弥补能量紧缺的情况会变得越来越重要。变频恒压供水的控制技术日渐成熟，但是对于其未来的发展仍待深入研究。
参考文献
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