变频恒压供水系统结构及原理图

变频恒压供水系统的结构与工作原理

本供水系统采用两水泵联合供水，其中核心部件为FRENIC5000 G11S变频器以及欧姆龙小型PLC。变频调速控制是此恒压供水系统的中枢，其工作原理是通过变频器控制水泵将水进行加压或减压，然后输送至管网出口。整个系统的运行状况由压力传感器不断监测，并将压力信号传送到PID调节器。PID调节器会根据设定的压力值与实际压力值的偏差进行PID调节，输出频率给定信号IRF（4~20mA）给变频器。变频器则根据这个频率信号来控制水泵的转速。在PID调节器上设定了压力的上下限，一旦压力波动超出此范围，系统会自动调整。其系统结构原理图如图1所示，展示了这个过程的详细流程。

接下来，我们深入恒压供水系统的设计。

一、主电路设计

此系统拥有手动和自动两种控制方式。在自动模式下，PLC启动主水泵的变频运行，母管压力通过压力传感器反馈给PLC，并与预设的给定压力进行比较。通过PID运算，调节变频器的输出频率，以维持水压稳定。当用水量激增，一台水泵全速运行仍无法达到给定压力时，PLC会智能地将该水泵由变频转为工频运行，同时启动另一台水泵进行变频运行，确保管网供水量充足，压力稳定。反之，当用水量减少时，PLC会关闭工频运行的泵，减少供水量。整个系统在变频运行时仅有一台泵进行恒压供水。系统采用变频泵循环方式，按照“先开先关”的顺序关泵，既保证了有备用泵，又有效避免了备用泵长期不用导致的“锈死”现象。其主电路结构如图2所示。

二、控制电路设计

控制电路的设计如图3所示。其中SB1控制系统的启动，SB2控制系统的停止。当水泵出现过载或变频器出现故障时，相应的指示灯会亮起。A1、A2指示泵1的变频、工频运行状态，而A3、A4则指示泵2的相应状态。

三、PLC控制流程图设计

PLC控制系统根据自来水和供水口的实际情况，决定是否需要启动水泵。其任务是接收外部开关量信号的输入，判断当前的供水状态，然后输出信号控制继电器、接触器等设备动作，调整水泵的运行。PLC和变频器是系统的核心部分，其稳定性和合理性取决于PLC程序的合理性和可行性以及变频器参数的设定。本系统支持手动和自动两种工作方式。启动后，泵1首先进入变频运行。当检测到压力上限信号时，系统会切换变频泵为工频，并启动另一台泵进行变频运行。反之，当检测到压力下限信号时，系统会停止工频泵的运行，仅保留变频泵工作。其控制流程图如图4所示。