本报告以沈阳嘉里香格里拉项目为参考，对比项目中分别采用重力供水与变频供水两种供水系统的优劣，从而达到分析研究变频泵与恒速泵工作原理的目的。根据嘉里提供的设计手册，该项目最终采用了重力供水系统，但是变频泵与恒速泵仍各具特点，有待通过对比进行深入的研究。

　　重力供水系统使用恒速泵供水，通过恒速泵将底层水箱中的水源抽至高层水箱后，依靠高水位中水体自身重力向各配水点供水。由于水位基本不发生变化，因此重力供水的出水水压比较稳定，不会因为外网中水压的变化而出现波动。恒速泵通过设置在高位水箱中的水位控制器调节启停，当水箱中水位低于设计水位时，恒速泵启动，向高位水箱输水。

　　恒速泵通过泵本身的电机，将水流以恒定速度引出，相对变速泵而言，恒速泵的工作原理简单，不易出现故障，工作稳定性也更强。

　　变频供水系统采用变频泵供水，通过变频泵将底层水箱中的水源直接输送至各配水点，无需设置高位水箱。由于变频泵可根据出水水压的变化改变出水量，故也能达到调节水压恒压出水的效果，且相对重力供水而言，无需设置高位水箱，使整个供水系统的设计更为简洁。

　　变频泵通过设置在出水端的水压测试装置，感应出水压力的变化，并调节水泵转速来达到稳压的作用。该泵与恒速泵最大的区别在于增加了出水感应装置以及能够改变泵转速的变频器，以下着重介绍变频器的组成与工作原理。

　　如前所述，泵的速度控制涉及一个变频器。因此，有必要深入了解变频器，了解它是如何运作，并最后讨论使用这种设备的相关注意事项。

　　理论上，所有变频器均由相同的功能块组成，其基本功能就是将电源电压转变为具有另一个频率和振幅的新交流电压。变频器首先把输入电压整流，然后将能量储存于由一个电容器组成的中间电路。接着，直流电压被转化为具有另一个频率和振幅的新交流电压。由于变频器中中间电路的存在，电源电压的频率对输出频率以及电机速度没有直接影响。由于整流器可以处理50Hz和60Hz的频率，因此电源频率可以是其中任意一种。此外，输入频率将不影响输出频率，因为这是由电压/频率模块所决定的，而电压/频率模块又是由换流器决定的。

　　如下图所示，变频器还由其它三个元件组成：一个EMC滤波器、一个控制电路和一个换流器。

　　EMC滤波器并不是变频器的主要功能部分，因此理论上，它不是变频器的一部分。然而，为了满足一些地方规范的要求，该滤波器是需要的。EMC确保了变频器不会向电源发出无法接受的高噪声信号。与此同时，滤波器确保了由其它设备产生的噪声信号不会进入变频器的电子设备中，引起损坏或干扰。

　　控制电路块有两个功能：它控制着变频器，并与此同时，维护着变频器与周围设备之间的整个通信。

　　来自变频器的输出电压并不像标注电源电压一样是正弦式的。供应给电机的电压由许多矩形波脉冲组成。这些脉冲的平均值形成一所期望的频率和振幅的正弦电压。所形成的切换频率可从几个kHz至20kHz，具体取决于波段。为了避免电机绕组内产生噪音，变频器的切换频率最好在可听度的范围以上。

　　根据沈阳嘉里香格里拉项目的各项参考信息，对比采用变频供水与重力供水两种供水两种系统，可得出以下几个方面的异同：

　　变频——采用5组变频泵，共13台；底层设生活水池，5F、19F设转输泵及转输水箱，无需设置屋顶水箱。

　　重力——采用3组恒速泵，1组变频加压泵，共11台；底层设生活水池，19F设重力供水水箱，顶层设重力供水水箱及加压水泵。

　　在出水水压经常变化的情况下，变频泵比公频泵具有一定的节能作用。但针对两种系统中，供水方式的不同，节能性比较缺乏依据。

　　变频——与公频泵相比，含有变频器等调速设备，且根据用水需求需频繁启动，故障几率较高；出现停水或停电问题时，系统内无水箱存水，将立即处于供水瘫痪状态。

　　重力——仅由泵进行恒速供水，无变频器等装置，供水出现故障的几率相对较低；在出现停水或停电状况时，各区仍能够依靠重力水箱中的储水进行短暂供水。

　　变频——采用恒压变频泵，能够保证出水水压的稳定，但根据水量变化，需要一定的调节时间。

　　重力——重力供水采用储水水箱，依靠重力供水，出水水压稳定，且无需调节过程，在出水稳定性上更具优势。

　　变频——由变频泵直接从底层水箱抽水，无中间层及高层储水水箱。但在5F、19F设有转输水箱，对水质仍有一定程度的影响。

　　变频泵与恒速泵在工作原理上的差别主要是泵的转速是否能够发生相应变化。在同一项目中，使用变频泵或恒速泵，其对比范畴主要为使用寿命、使用周期及使用费用。而费用方面又主要包括：初始费用，安装及试车费用，能耗费用，运行费用，环保费用，保养及维修费用，故障时间费用，退役及处理费用。一个泵系统的寿命周期费用是在系统寿命期内上述提及的所有要素的总合。

　　通过计算显示，与恒速泵相比，变速泵节省40%的能耗。然而，变速泵的初始费用是恒速泵的两倍。但是，即便如此，10年后，第一个解决方案的总费用比恒速泵解决方案的低25%。

　　针对沈阳嘉里香格里拉项目，因对于供水稳定的要求很高，故而最终采用了重力供水系统。但是，针对不同的项目，重力供水系统与变频供水系统仍有其各自的优缺点，不能一概而论，需根据实际情况，进行对比取舍后方能确定。与此同时，透过具体项目，也能看出不同系统中，泵的种类所发挥的作用。在不同的系统中，如何选取泵的类型，也需要进行全面对比后，根据具体条件来确定。

　　前 言：变频恒压供水设备作为一种新型的节能供水设备，在城市自来水管网中得到广泛的推广运用。本文主要根据变频恒压供水设备的特点，分析选择恒压变频的供水方案，以及双变频恒压供水在自来水厂的具体运用。

　　1.不会产生负压：该设备与自来水主管网直接连接取水时，加压运行不会造成自来水主管网产生负压。

　　3.可借压：当设备超过许可吸水压力和流量时，可以在主管网的压力基础上增压。

　　4.变频恒压：设备实时通过压力传感器检测出口压力，再将实测值和设定值进行对照，反馈到控制系统，控制系统发出电机及水泵投入台套数和变频器输出频率信号，以追踪用水曲线.超静音：考虑到噪声对人的危害，采用专用静音变频器，运用成熟的消音设计手段，故系统能超静音运行。

　　6.停电不停水：当供电线路因故障停电时，控制系统通过预设定的触发状态等手段能够实现停电不停水，也就是说，停电时系统会自动切换为自来水压力供水。

　　7.自动化程度高：系统能实现全自动控制欧亚体育，具有手动或自动切换、主泵和副泵定时轮换、压力调节、高电压保护、低电压保护、恒压保护、漏相保护、过载保护、过热保护、缺水保护、漏水检测补偿、不用水停车、瞬间跳闸保护等功能。

　　自来水厂设计有4台供水泵，分别为55kw（2台）、30kw（2台），其中配备有30kw及55kw变频器各一台。虽然配备了变频器，可是在启用本控制系统之前，原控制基本都是以工频控制，以及人工控制的，不能实现全自动变频恒压供水。尤其是在用水低峰时，造成电能地浪费，并且由于不能降低压力，也将对供水管网造成一定的冲击。为了完善供水系统地供水质量，减少系统能量的消耗，实现恒压供水，必须对原供水的控制方式上进行改造，促使供水泵的控制由工频控制转变为变频控制。

　　现阶段，恒压变频供水技术已发展得较为成熟，一般恒压变频供水系统主要是利用一拖一或者是一拖多地方式进行控制，经过对自来水厂的现场考察统计得出：采用传统地一拖一或者一拖多的控制方式，并不能完全实现恒压供水的节能目的。所以必须根据自来水厂的具体情况，选择一种既能满足恒压供水，又能实现最大节能地最优控制方案。

　　水厂原有地几台水泵的运行具体情况比较：在同等供水流量的需求下，若是只开启一台55kw的水泵，其电流的消耗要比开启两台30kw水泵的电流消耗总和还大，可是若只开启一台55kw水泵，管网的供水压力比开启两台30kw水泵时要低。在单台30kw泵满足不了供水需要时，若是只启用55kw泵实行变频控制来达到稳定管网压力的需要，此时经实际监测与对比，其节能效果不如启用一台30kw工频同时再启用一台30kw变频时效果好。根据以上情况，本文提出了一种基于plc的双变频恒压供水系统，既满足了恒压供水的需要，又最大程度地实现节能的目的。

　　系统结构简图如图1所示，系统主要由变频器、plc及监控电脑等组成，55kw变频器（1台）与 1台55kw泵相连，30kw变频器（1台）与1台30kw泵相连，分别实现变频控制；另外一台55kw及30kw泵由低压控制柜直接控制实现工频运行。plc作为中心控制器，配有数字量输入、输出模块及模拟量输入、输出模块。低压控制回路的各按钮、中间继电器辅助节点及交流接触器相应辅助触点等开关量信号接入数字量输入模块，实现各状态信号的采集；各交流接触器的线圈及变频器的输入控制端子接入数字量输出模块，实现各泵的启停控制；管网出口压力变送器、蓄水池水位传感器、出口流量计等信号接入模拟量输入模块，实现各模拟量信号的实时采集。控制电脑作为上位监控中心变频供水，直接与plc相连。其中变频器选用三垦系列水泵专用变频器；plc选用西门子的s7-200系列；控制电脑选用研华工控机。

　　2、为了实现变频恒压供水，同时实现最大程度的节能降耗，本系统控制方案选择遵循以下原则：

　　恒压供水作为控制设备的首要原则，系统必须实现在不同时段不同用水情况下的管网出水口压力恒定，满足城市居民生活用水需要。系统采用实时监测出水口压力并将其压力反馈给plc控制器，plc根据用户设定压力，通过智能pid控制运算输出控制命令控制变频器及各工频泵的运行，从而实现自动恒压供水。

　　双变频恒压供水系统控制规划以高效节能降耗为重要指导，根据前面所述水厂具体实际，采取只要两台30kw小泵能够满足供水需求，就不启用一台1#55kw大泵的总体控制思路。

　　系统只要输入出口压力设定值，其余操作全部由系统自动来完成，不需人工操作。

　　本人和很多设计者一样，一直在加压给水设计中采用变频设备，但对其恒压变流量的实际运行状态却存在疑问。咨询过厂家，也和同事交流过，却一直没能得到确凿的答案。经几番考证，本人对此类设备恒压变流量一说存在疑问，认为其中有不严谨、不合乎科学实际之处。在此本人想从水力学角度，和诸位同行进行交流，希望能接近其中的线、水泵的关阀启动：

　　简单说，离心水泵就是利用电能通过电机转子的旋转带动叶轮加速转动，将一定的动能以离心力的方式传递给水，使水产生流动或流动的趋势。在离心泵达到额定转速之前，流量和扬程随转速的增加同步增加，直到额定转速时达到额定值。

　　而水泵性能曲线，通常是以关阀启泵的方式来记录所需的技术参数。先关闭水泵出水管上的阀门，启泵输水使该阀门之前的管路至满水状态，水泵达到额定转速后逐渐开启该阀门，并记录流量、压力、功率等数据的变化。

　　上述关阀启泵的过程，类似于供水管路在满水承压状态下随用水点逐渐增加（即泄水口的增加），在管路中的流量产生、变化以及扬程的变化。即供水管路从零流量最高扬程开始，随用水点的增加，“扬程”逐渐呈下降趋势――这里的“扬程”二字已经不是“水流经水泵增加的能量”的传统定义所指，而是指水在密闭管路里因用水点的变化而造成的不同压力值。但因为设计者日常口语的不严谨，也就按“扬程”的说法一直说下来了。

　　一般来说，密闭管路满水状态下供水，用水点越少，即泄水口越小，管路承压越大，造成泄水处的流速加快。

　　这里的管路承压变大的道理，可以借用浇花时用的皮管来解释。浇花时皮管呈满水状态，此时踩踏一下皮管的中部会发现：踩踏处后端来水段的皮管很快鼓胀起来且变得很硬，踩得越狠就越鼓胀坚硬，同时踩踏处前端出水段出水口的流量随踩踏力度的加大而减小。这个现象说明在踩踏皮管这个行为发生时，部分水流因遭遇踩踏阻力而被阻止在了后端来水段，未能及时从出水口出流，导致出口流量减少；而这些遭遇阻力的水流并没有凭空消失，它们被束缚在后端来水段必然会对管壁施加压力，也就是致使后端来水段的管路承压变大。

　　而给水管路在满水状态下开始供水，用水点很少的话，就如同上面浇花皮管被踩踏的状态。也就是说管道断面要大于出水断面，出水口处的断面与管道相比突然变小，就像皮管被踩踏了一样，所以必然也是管路承压加大。而很小的泄水口（用水点少），水泵仍在工频运转，意味着供水能量集中作用在很小的泄水断面上，必然会导致该断面处压力的集中，表现出来的就是流速加快。但即使流速加快，流量仍然是有减少的，因为阻力的存在必然导致能量的损失。

　　但随着用水点的增加，泄水口变大，原来那部分遭遇突缩阻力的水流从束缚状态中被释放出来而重新参与出流，故对管壁施压变小，则管路承压降低。同时水泵供水的出流断面增大，压力分散了，因而泄水口流速变慢。

　　回到本文开头要探讨的变频设备的问题上。若把上述供水变化放在变频泵上，就会发现当供水管网处于低峰用水状态时，即用水点少时，此时管网承压变大，原理与3中所述是一样的。此时再通过压力传感器探测到压力变化到达上限值时，由微机自动控制变频器的输出功率从而降低水泵电机的转速，使管网压力逐渐恢复至额定状态。

　　但转速降低，意味着叶轮提供的离心力变小了，则水泵为输水提供的初始能量变小了，这会导致扬程和流量同步降低。转速变小导致的输水能量变小，则水的流速变小，扬程降低；同时叶轮与水的接触面没有变化，但因流速变小导致流量也降低。此时变频泵的出水是低流量低扬程的水（简称为低能量的水）；而另外工频运行的水泵提供的是更高流量更高扬程的水（简称为高能量的水）。那么在同一管路中，低能量的水如何能和高能量的水同时供出？

　　你站在河边就可以看到，若主河道里是湍急的流水，而周边与主河道相通的较小分支里的水如果是缓缓流淌过来的，那么分支里的水会很难汇入到主河道中，多半会在分支里停留或打转，最多也就是对主河道的湍急水流冲击一下使之产生一些变形而已。

　　又比如屋面雨水重力流，悬吊管末端接入的雨水立管顶端若设置雨水斗，就会阻碍悬吊管上各雨水斗的泄流排放。因为雨水立管顶端雨水斗的泄流冲击力要高于悬吊管一端的排水能力，状态和上面河道里的情形是类似的。

　　还有就是现行《建筑给水排水设计规范》3.8.1条文说明里提到的，Q-H曲线具有上升段的水泵若并联，先启动的泵可正常工作，但后启动的水泵会出现有压无流的空转现象。就是因为这类水泵在启动初期是扬程继续随流量的增大而逐渐增大的，因此同一时刻内，后启动水泵的流量、扬程总会低于先启动水泵的流量、扬程，那么如前所述，低能量水遭遇高能量水的阻碍，就使泵出现“无流”的空转现象。

　　和上面相似的例子还有很多。结论就是：低能量的水遭遇高能量的水时，会像遇到阻力一样难以汇入其中，多半会止步不前的。

　　在单泵运行时，变频恒压变流量是可以在一定程度上实现的。在低峰用水时段，因用水点很少，单泵工频运行时管网承压较大。当压力超过上限值时，通过变频控制调低水泵转速，使得流量和“扬程”（指管网压力）同步下降，直到额定值；当“扬程”降至额定值以下时，说明用水点在增多，此时再通过变频控制调高转速，提高流量和扬程，满足用户用水要求。上述过程中恒压是相对的，并非一条直线；而变流量是可以被实现的，但是经变频调整的流量幅度究竟有多大？节能效果具体有多显著？要由实际运行结果来评定。

　　但在多台水泵并联的状况下，在变频刚开始发生的短暂时段里，也许就是瞬时，因变频泵开始调低转速而使得管网原来较大的承压开始变小，而此时管网里变小的承压若是和同一时刻内变频泵开始降低转速后的“变扬程”相近，即能量相当，则这个时段内变频泵泵出的变流量是可以输送出去的――重申一下，这个时段是极短暂的。

　　之后变频泵继续调低转速，那么变频出来的低能量的水遭遇其他工频泵高能量的水时，就会受阻而难以供出水来。因此在水泵并联的状态下，恒压也同样是相对而言的，存在一定的起伏；而变流量则是很难如同无级变速一般完美地被实现的，被广泛宣扬的变流量说法是个不严谨的、并不合乎科学的结论――再强调一下，是在水泵并联的前提下。

　　况且在并联时，变频泵的低能量出水，因遭遇工频泵的高能量出水而无法汇入输水管，那变频泵就如同在空转。如此就不是在节能，相反是在耗能――因为此刻变频泵的变流量并没有被用户使用到，而是在输水管入口处徘徊或者打转而已。

　　综上所述，本人甚至认为，多台水泵并联下的变频机组的节能作为，恐怕只是在不同的用水时段，调整水泵的开启台数而已。即高峰用水时段水泵开启台数多，低峰用水时段水泵开启台数少。而变频导致的所谓变流量效果，若用行驶中的汽车来举例的话，是换挡的果效，即加开或停用一台泵的变化幅度，而非无级变速一般的完美果效。

　　【关键词】 高层住宅；变频供水系统；恒压；PLC在这种变频供水系统中，当供水流量少于变频泵在恒压工频下的流量时，由变频泵自动调速供水，当用水流量增大，变频泵的转速升高。当变频泵的转速升高到工频转速，由变频供水控制器控制把该台水泵切换到由工频电网直接供电（不通过变频器供电）。变频器则另外启动一台并联泵投入工作。随用水流量增大，其余各并联泵均按上述相同的方式软启动投入[1]。这就是循环软启动投入方式。当用水流量减少，各并联工频泵按次序关泵超出，关泵超出的顺序按先投入先关泵超出的原则由变频控制器单板计算机控制。

　　①变频调速给水的供水压力可调，可以方便地满足各种供水压力的需要。在设计阶段可以降低对供水压力计算准确度的要求，因为随时可以方便地改变供水压力。但在选泵时应注意，泵的扬程宜大一些，因为变频调速其最大压力受水泵限制。最低使用压力也不应太小，因为水泵不允许在低扬程大流量下长期超负荷工作，否则应加大变频器和水泵电机的容量，以防止发生过载[2]。

　　②目前，变频器技术已很成熟，在市场上有很多国内外品牌的变频器，这为变频调速供水提供了充分的技术和物质基础。变频器已在国民经济各部门广泛使用。任何品牌的变频器与变频供水控制器配合，即可实现多泵并联恒压供水。因为建筑供水的应用广泛，有些变频器设计生产厂家把变频供水控制器直接做在供水专用变频器中；这种变频器具有可靠性好，使用方便的优点。

　　当有若干台水泵同时供水时，由于在不同时间（白天和黑夜）、不同季节（冬季和夏季），用水流量的变化是很大的，为了节约能源和保护设备，本着多用多开、少用少开的原则，进行切换。变频器能根据压力闭环控制要求自动确定运行泵的台数，在设定的范围内，同一时刻只有一台泵由变频器控制。当定时轮换间隔时间设定在0.05～100.00之间，则稳定运行相应时间后，变频器将按“先开先关”的原则轮换控制泵的运行，以保证每台泵能得到均等的运行机会和时间，防止部分泵因长期不用而锈死。泵运行到上限或下限后，到达增加泵或减少泵的判断时间，变频器将按“先停先开” 的原则加减泵控制，以保证每台泵都能有机会运行，防止部分泵因长期不用而锈死[4]。

　　恒压供水系统的基本控制策略是采用可编程控制器（PLC）与变频调速装置构成控制系统，进行优化控制泵组的调速运行.并自动调整泵组的运行台数.完成供水压力的闭环控制，即根据实际设定水压自动调节水泵电机的转速和水泵的数量，自动补偿用水量的变化，以保证供水管网的压力保持在设定值，既可以满足生产供水要求，还可节约电能，使系统处于可靠工作状态，实现恒压供水。变频调速恒压供水系统由变频器、PLC、泵组电机（水泵数量可以根据需要设定）、压力传感器和交流接触器等部分组成，如图1所示。系统的控制目标是泵站总管道的出水压力，变频器设定的给水压力值与反馈的总管压力实际值进行比较，其差值送人变频器内置的PID调节器进行运算处理后，由PLC发出控制指令，控制泵电动机的投运台数和运行变频泵电动机的转速，从而达到给水总管压力稳定在设定的压力值上。恒压控制是由变频器内置PID功能实现的，系统根据用水流量的变化调节变频器的输出频率，从而使管网水压连续变化，同时变频器还可作为电动机软启动装置.限制电动机的启动电流。压力传感器的作用是检测管网水压，安装在供水系统总出水管上。变频器和PLC的应用为水泵转速的平滑性连续调节提供了方便。水泵电机实现变频软启动，消除了对电网、电气设备和机械设备的冲击，延长机电没备的使用寿命。

　　图2是三台水泵循环恒压变频控制电路。M1、M2、M3是电动机，P1、P2、P3是水泵。KM1、KM3、KM5控制水泵变频运行，KM2、KM4、KM6控制水泵工频运行。变频器的作用是为电动机提供可变频率的电源，实现电动机的无级调速，从而使管网水压连续变化。传感器的任务是检测管网水压，压力设定单元为系统提供满足用户需要的水压期望值。一般的供水设备控制1～3台水泵，1～2台工作，1台备用。在这些水泵中，一般只有一台变频泵。当供水设备供电开始工作时，先启动变频泵，管网水压达到设定值时，变频器的输出频率则稳定在一定的数值上。而当用水量增加，水压降低时，传感器将这一信号送入PLC或PID回路调节器，PLC或PID回路调节器则送出一个较用水量增加前大的信号，使变频器的输出频率上升.水泵的转速提高，水压上升。如果用水量增加很多，使变频器的输出频率达到最大值，仍不能使管网水压达到设定值时，PLC或PID回路调节器就发出控制信号，启动一台工频泵，其他泵依次类推。反之，当用水量减少，变频器的输出频率达到最小值时，则发出减少一台工频电动机的命令[5]。

　　多泵并联恒压供水，在设计上可做到在恒压条件下各工频泵的效率不变（因工况不变），并使之处于高效率区工作，变频泵的流量是变化的，其工作效率随流量而改变。因为采用多泵并联恒压供水，变频泵的功率降低，从而可以降低多泵并联变频恒压供水系统的能耗，改善节能状况。多泵并联恒压供水系统采用具有自动睡眠功能的变频器，当用水流量接近于零，变频泵能自动睡眠停泵，从而可以做到不用水时自动停泵而没有能量损耗，具有最佳的节能效果。

　　目前，高层楼水箱（池）的消毒问题还有待解决，必须引起足够的重视。尤其是到夏季，南方诸多城市天气闷热、潮湿，细菌繁殖特别快，水质极易污染。因此，要加强消毒，随时监测水质情况，保证人民饮用合格的水。为了解决高层楼二次供水污染的难题，科技工作者经过不懈的努力，研制出“恒压变频调速供水设备”，使用该设备可取代水塔、高位水箱及气压供水设备。

　　[1] 胡盘峰，陈慧敏.基于PLC的新型变频恒压供水系统设计[J]. 机械工程与自动化，2011（02）：121-122

　　[2] 高殿明，辛艳东.基于PLC的变频调速恒压供水系统设计[J]. 科技创新与应用，2012（02）：56-57

　　[3] 赵水英，孙旭霞.变频调速恒压供水系统新方法[J].计算机系统应用，2012（03）：130-132

　　中图分类号：TM241 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）30-0040-01前言：随着现代社会的而不断发展，为了实现工作的高效，自动化控制已经成为了工业生产中的一项基本要求。在供水系统中应用PLC和变频器就是为了实现对供水系统的自动化控制。但是在近些年的自动化系统的分析中却出现了水源污染和资金的浪费等问题，对此我们对PLC与变频器组成的恒压供水系统进行了系统化的分析，并通过不断的优化系统来解决实际应用中的问题。

　　可编程控制器（PLC）实质上是一种具有专门为工业环境应用而设计的可以编程的控制器，是一种新型的可靠的工业自动化的控制设备。可编程处理器主要以循环扫描的原理工作，具体包括输入采样，用户程序执行和输出刷新这三个阶段的循环扫描。而它的主要硬件就是计算机的硬件设备，具体包括中央处理器，存储器，输入设备，输出设备，通信接口等。所以综合上述的工作原理和外部设备可以得知可编程控制器操作简单，而且可靠性比较强。而且可编程控制器（PLC）技术也已经比较成熟，在冶金领域和水处理领域已经被广泛使用。

　　变频器技术简单来讲就是把电压以及频率不变的交流电变为电压和频率可变的交流电的一种装置。变频器具体的工作原理主要分为两个部分，第一部分是把通过变频器技术把单项或者是三项的交流电变成直流电，第二部分则是把第一步得到的直流电逆变成三相交流电。变频器在调压，调频，稳压，调速方面有着明显的优势，而且在电压的稳定性和设备的操作性以及节能等方面也有着比较明显的优点。

　　恒压供水系统无论在工业方面还是在国民生活方面都有着非常重要的意义，可以说恒压供水系统是整个国民生活和经济中的最重要的系统，在国家提倡绿色经济的背景下恒压供水系统能更多的减少能源和资源在使用中的浪费。是未来居民供水的一个使用趋势。

　　基于PLC和变频器的恒压供水系统，主要由可编程控制器（PLC）及其扩展模块、变频器、水泵机组和压力变送器等组成[1]。供水系统的控制主要是通过对供水管道压力的而控制来实现的。根据实际的要求，人为的设定一个水压标准值，变PLC用来检测管内的实时水压，然后自动将检测值与设定值作比较，PLC内部强大的计算能力，计算出为了维持设定水压水泵电机应维持的转速的电压，输出到变频器端，变频器根据接收到PLC输出电压，进而自动化调整到该转速并维持运转，保持恒压的供水状态。当用水量过大，而变频器对水压水泵电机转速的控制不足以维持设定水压时，系统中PLC模块发挥重要的作用，PLC可根据变频器的频率将在变频工作状态下的泵转入工频运行状态，并且自动将备用的变频器和泵启动，用以维持较大的管内水压。而当管内水压下降时，PLC自动转换到变频工作状态，将备用泵关闭。

　　PLC控制元件判断是否有警报信号输入，警报信号包括PLC模块自身故障、变频器故障，供水系统的压力超过设定值等，这些情况如果出现，就会在屏幕上显示警示信号，警示信号一旦显示，我们就应该停止程序，将故障处理以后在进行接下来的流程。

　　首先根据供水的实际情况来设定可以达到供水要求时的管道的水压，设定过程很简单，只需在触摸输入屏上输入电压值即可。在触摸显示屏上还有运行开启的按钮，通过按钮即可实现系统的启动运行。系统运行后，PLC就可以检测实时水压，并通过PID运算的结果控制水泵的转速，使管内水压维持在设定值，系统维持正常工作。

　　水泵运行过程中始终是多水泵运行状态，但最多只有一台水泵在变频状态下运行。为了延长水泵的使用寿命和解决维修时的不停产的问题，我们一般在系统中设置多台台水泵，采取轮替工作的模式，当一台水泵运行到一定时间就自动转换到另一台水泵上继续工作。如果出现一些特殊情况使用水量骤增，一台水泵达到最大输出功率仍不能满足用水需求时，此时PLC模块会对采集供水管道的水压进行判断，这是水泵运行中一个最重要的判断点，若判断结果显示实际检测值大于触摸屏上的设定值，这时两台水泵会同时运行，系统继续根据PID算法进行变频控制[2]。

　　系统运行的过程中，随时可能出现一些故障，所以PLC模块中始终进行故障的判断，PLC自身的故障可自己检测；变频器发生故障时或者变频器检测到机电发生故障时也会向PLC发出故障信号。此时，PLC只要检测到故障信号时，会自动停机并报警，等待工作人员维护。

　　变频器根据实际需要，我们选择7.5kW的产品，变频器内部可以通过检测电动机的电流和电压自动运行计算输出频率。变频器的面板上还设有故障警示灯以及恢复启动按钮，方便故障后系统的重新启动。变频器的输出端接一个接触器接到四个泵上面，泵在通过另外四个接触器连接到工频电源上。

　　PLC控制器x择西门子一中的CPU224系列，I/O地址分配在控制器的说明书中有具体的展示。PLC的接线也较为复杂，根据I/O地址的分配进行接线，使其分别控制一个接触器，PLC还具有模拟量输出功能控制变频器的输出频率，模拟量输入功能检测管网的水压。

　　当今，PLC和变频器恒压供水系统的技术已经比较成熟，而且也被社会普遍承认，得到了广泛的应用。出现这种情况的主要原因是在于PLC和变频器恒压供水系统在节省电，节水，可控性，耗能，反应速度和自我保护等方面相对于传统的恒压供水系统都有显著的优势和提高。而且随着当今社会科技的高速发展，节能环保呼声的愈长愈高，国家大的政策走向的侧重，PLC和变频器恒压供水系统这种节能而且科技性强的设备的发展前景更是非常光明。所以，我们可以预见PLC和变频器恒压供水系统在以后的生活和工作生产中会得到更加广泛的应用。

　　综上所述，PLC和变频器的恒压供水系统在工业及生活供水系统的供水中有着广泛的应用，随着相关技术的不断发展，该供水系统在节约能源，可控性强，安全等许多方面显示出一定的优势。通过实践总结也可以看出，PLC与变频器恒压供水系统可实现自动化运行，运行精准，平稳可靠，延长泵的使用寿命，节约了电能，得到了广泛的认可。欧亚体育欧亚体育