基于PLC的变频恒压供水系统设计(5)
3.1.3 水泵机组的选型
水泵机组的选型基本原则，一是要确保平稳运行；二是要经常处于高效运行，以求取得较好的节能效果[9]。本设计的要求为：电动机额定功率75KW，供水压力控制在0.3±0.01Mpa。根据本设计要求并结合实际中小区生活用水情况，最终确定采用3台上海熊猫机械有限公司生产的SFL系列水泵机组（电机功率75KW）。SFL型水泵机组有噪音小、密封性强、使用时间长、性能可靠等优点；所以本设计选择的电机为75KW的上海熊猫机械有限公司生产的SFL系列水泵3台。
3.1.4 压力变送器的选型
压力变送器用于检测管网中的水压，常装设在泵站的出水口，压力变送器能将管网中的水压变化量转化为电压形式的模拟信号，作为系统的输入信号[10]。为了减小损耗，我们采用0~5V作为模拟信号的压力变送器。本设计中采用压力表Y-100和XMT-1270数显仪实现压力的检测、显示和变送。压力表测量范围0~1Mpa，精度1.0；数显仪输出一路模拟信号，送与CPU226连接模拟量模块EM235，作为PID调节的反馈电信号，可设定压力上、下限，通过两路继电器控制输出压力超限信号。
3.1.5 液位变送器选型
考虑到水泵电机空载时会损坏电机，因此需要对水池水位作必要的检测和控制。所以要通过液位变送器将检测到的水位转换成标准电信号，再将其输入窗口比较器，用比较器输出的高电平作为水池水位的报警信号[11]。本设计选择型号为DS26分体式液位变送器，其量程为：0m~200m，适合于本设计。则本系统主要硬件设备如表2所示：
表2 本系统主要硬件设备清单
主要设备 型号及其生产厂家
可编程控制器（PLC） Siemens CPU 226
模拟量扩展模块 Siemens EM 235
变频器 Siemens MM440
水泵机组 SFL系列水泵3台（上海熊猫机械有限公司）
压力变送器及显示仪表 普通压力表Y-100、XMT-1270数显仪
液位变送器 分体式液位变送器DS26(淄博丹佛斯公司)
3.2 系统控制电路的设计
PLC主要是用于实现变频恒压供水系统的自动控制，要完成以下功能：自动控制三台水泵的投入运行；能在三台水泵之间实现变频泵的切换；三台水泵在启动时要有软启动功能；对水泵的操作要有手动/自动控制功能，手动只在应急或检修时临时使用；系统要有完善的报警功能并能显示运行状况。
基于PLC的变频恒压供水系统主电路图如图5所示：FU为主电路的熔断器；QS1、QS2、QS3、QS4分别为变频器和三台水泵电机与主电路的隔离开关；接触器KM1、KM3、KM5分别控制M1、M2、M3的工频运行；接触器KM2、KM4、KM6分别控制M1、M2、M3的变频运行；FR1、FR2、FR3分别为三台水泵电机过载保护用的热继电器[2]；三台电机分别为M1、M2、M3，它们分别带动水泵1#、2#、3#。
本系统采用三泵循环变频运行方式，即3台水泵中只有1台水泵在变频器控制下作变速运行，其余水泵在工频下做恒速运行，在用水量小的情况下，如果变频泵连续运行时间超过3h，则要切换下一台水泵，即系统具有“倒泵功能”[12]，避免某一台水泵长时间工作，因此在同一时间内只有一台水泵工作在变频下，但不同时间段内三台水泵都可以做变频泵。
三相电源经低压熔断器、隔离开关接至变频器的R、S、T端，变频器的输出端U、V、W通过接触器的触点接至电机[13]。当电机工频运行时，连接至变频器的隔离开关及变频器输出端的接触器断开，接通工频运行的接触器和隔离开关。主电路中的低压熔断器除接通电源外，同时实现短路保护，每台电动机的过载保护由相应的热继电器FR实现。