基于LOGO！和變頻器的小區給水設備

王耀成++宮政偉

摘要：為了解決住宅小高層恒壓供水問題，滿足低功耗、低成本的要求， 提出了LOGO！和變頻器控制的給水設備。通過現場壓力傳感器采集的測量信號及LOGO！邏輯控制信號，改變變頻器的頻率和電壓，控制水泵的轉速，達到恒壓供水要求。本文還詳細介紹了LOGO！的硬件電路及軟件設計。實踐證明：采用變頻器和LOGO！控制，工作可靠、操作簡單、便于維護，很好地滿足了節能降耗的要求。

關鍵詞：LOGO！；變頻器；給水設備

中圖分類號：TP29 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）11（a）-0000-00

1 引言

隨著城市的持續發展，新建住宅小區不斷增多，小區中小高層住宅的比例越來越高。由于市政供水管網的壓力較低，滿足不了小高層住宅供水壓力的需求。另一方面小區用水變化量大；對水壓的要求比較高；流量基本上由用戶控制。根據這些特點本文提出了基于變頻器和LOGO！的小區供水系統。

2 變頻供水的特點

變頻調速恒壓變量供水作為住宅給水應用，它能極大地改善給水管網的供水環境，根據管網瞬間壓力變化，自動調節水泵電機的轉速和多臺水泵電機的投入及退出，使管網主干出口端保持在恒定的設定壓力值，整個供水系統始終運行在最佳狀態。另一方面，變頻調速節能明顯，根據水泵的相似定律：流量、揚程、功率和轉速之間關系如下： 、 、 。式中P1、H1、Q1分別為轉速n1時的功率、揚程、流量；P2、H2、Q2分別為轉速n2時的功率、揚程、流量；由此可見，當水泵在變負荷工作情況下，采用變頻器調節水泵電機轉速時，軸功率隨轉速比的3次方關系進行變化，節電效果明顯。

3 系統的控制原理

該系統由一臺變頻器，一臺LOGO！控制器，一個PI調節器和一個壓力傳感器及若干電控輔助部件構成，如圖1所示。系統中各個部件的主要功能是：安裝于供水管道上的壓力傳感器將管網壓力轉換成電信號，此信號輸入PI調節器，與PI內部設定值進行比較，輸出的電壓和頻率值用于控制變頻器工作。變頻器根據用戶的實際用水量調節水泵轉速以調節流量；LOGO！用于邏輯控制。

4 控制功能的實現

4.1 控制電路的硬件設計

控制電路選用富士LOGO！230RC（2），12點輸入，8點輸出，硬件電路如圖2所示。

圖2中QC1，QC2是轉換開關，分別為工頻和變頻的轉換和1號泵和2號泵的選擇；SB1、SB2、SB3、SB4分別為1號工頻啟動、1號工頻停止、2號工頻啟動、2號工頻停止按鈕；KD、KZ分別為低水位、中水位開關，由投入式液位壓力變送器控制。KM1、KM2、KM3、KM4、KM分別為1號變頻、2號變頻、1號工頻、2號工頻控制線圈及主電路控制線圈。HD、HZ為低水位、高水位指示燈。HL1是電源接通指示燈，HL2是變故障指示燈。

4.2 控制電路工作原理

通過操作臺上控制面板完成各種控制操作的選擇。

1） 運行方式：通過手動方式選擇工頻或變頻。系

統正常工作時選擇變頻，這是LOGO！輸入點I5=1，輸出Q3=1，線圈KM 工作，它的常開觸點閉合，變頻器帶待工作，見圖1。

2） 水泵的選擇：在變頻狀態下，通過手動方式選

擇1號泵，LOGO！輸入點I6=1，輸出Q4=1，線圈KM 1工作，它的常開觸點閉合，1號泵工作，見圖1。

5 控制電路軟件設計

軟件編程采用Quick V5.7.1。程序是由基本的與、

或、反相器及RS觸發器、延時接通模塊組成。

當選擇變頻方式時，I5=1，經過兩個或門B9、B23使輸出O3=1，KM線圈工作，水泵準備工作。

選擇1號泵，此時，I6=1，使3輸入與門B18的一個輸入端為“1”；B18的第二輸入端是或門B9的輸出，為“1”； B18的第三個輸入端受水位輸入端控制，此時，變頻器要工作，中水位輸入端I10=1，低水位輸入端I9=0，經過內部邏輯運算使RS觸發器輸出為“1”，即B18的第三個輸入端為“1”，與門B18輸出為“1”，經過20秒的接通延時后使輸出O4=1，線圈KM1得電，主電路圖1中的常開觸點閉合，水泵可以工作了。輸入和輸出端必須經過基本的邏輯門軟件才能工作。仿真無誤后可下載到硬件中，首先經過串口將LOGO！與計算機連接，選擇通訊配置，選擇串口，將程序下載到LOGO！中。

6 結論

該系統已運行近一年，完全滿足了用戶要求，實現了電動機無級調速，依據用水量及供水管網的壓力變化自動調節系統的運行參數，在用水量發生變化時保持水壓恒定以滿足用水要求。同時還具有操作簡單、運行可靠、抗干擾能力強、功耗低、噪音低、供水高品質、不需人員值守等特點。在能源消耗和運行成本上，已取得了比較明顯的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

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