摘要自从通用变频器问世以来，变频调速技术在各个领域得到了广泛的应用。
变频调速技术在各个领域得到了广泛的应用。
变频调速恒压供水设备以其节能、安全、高品质的供水质量等优点，使我国供水行业的技术装备水平从90年代初开始经历了一次飞跃。
恒压供水调速系统实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求，是当今最先进、合理的节能型供水系统。
在实际应用中得到了很大的发展。
对城镇住宅电力驱动恒压供水的原理及几种实用化方案进行了深入的讨论，以变频器为主体的恒压供水系统对供水水泵实现全方位的宝护。
该系统不但能最大限度地节约水资源，而且能够节约电能，延长供水水泵的使用寿命，并在紧急情况下（消防，减灾）能够做到重点供水。
最后，对几种实用化供水方案进行了详细的讨论。
关键词：变频器；恒压供水；变频调速；供水系统目录1. 变频调速恒压供水系统的现状和应用 (1)1.1. 变频调速恒压供水的目的和意义 (1)1.2变频调速恒压供水的应用 (1)2.变频调速恒压供水系统 (2)2.1供水系统的基本特性 (2)2.2变频恒压供水系统的构成及工作原理 (2)2.2.1系统的构成 (2)2.2.2变频调速恒压供水系统原理 (3)2.2.3变频恒压控制理论模型 (4)3.变频恒压供水系统设计 (6)3.1控制方案 (6)3.2变频恒压控制系统构成 (6)3.3系统的硬件设计 (8)3.4系统的软件设计 (9)3.4.1 PLC的定义及特点 (9)3.4.2 PLC的工作原理 (9)3.4.3.I/O接线图 (10)4.器件的选型 (11)4.1变频器选型 (11)4.1.1.变频器的控制方式 (11)4.1.2.变频器容量的选择 (11)4.1.3.系统主电路外围设备选择 (12)5.变频器参数的设置 (16)5.1参数复位 (16)5.2电机参数设置 (16)总结 (17)参考文献 (18)1.变频调速恒压供水系统的现状和应用1.1.变频调速恒压供水的目的和意义变频恒压供水系统已逐渐取代原有的水塔供水系统，广泛应用于多层住宅小区生活消防供水系统。
然而，由于新系统多会继续使用原有系统的部分旧设备（如水泵），在对原有供水系统进行变频改造的实践中，往往会出现一些在理论上意想不到的问题。
随着电力技术的发展，变频调速技术的日臻完善，以变频调速为核心的智能供水控制系统取代了以往高位水箱和压力罐等供水设备，起动平稳，起动电流可限制在额定电流以内，从而避免了起动时对电网的冲击；由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵和阀门等东西的使用寿命；可以消除起动和停机时的水锤效应。
其稳定安全的运行性能、简单方便的操作方式、以及齐全周到的功能，将使供水实现节水、节电、节省人力，最终达到高效率的运行目的。
1.2变频调速恒压供水的应用通常在同一路供水系统中，设置多台常用泵，供水量大时多台泵全开，供水量小时开一台或两台。
在采用变频调速进行恒压供水时，就用两种方式，其一是所有水泵配用一台变频器；其二是每台水泵配用一台变频器。
后种方法根据压力反馈信号，通过PID运算自动调整变频器输出频率，改变电动机转速，最终达到管网恒压的目的，就一个闭环回路，较简单，但成本高。
前种方法成本低，性能不比后种差，但控制程序较复杂，是未来的发展方向，比如NKL-A系列恒压供水控制系统就可实现一变频器控制任意数马达的功能。
2.变频调速恒压供水系统2.1供水系统的基本特性供水系统的基本特性是水泵在某一转速下扬程h与流量q之间的关系曲线f (q)，前提是供水系统管路中的阀门开度不变。
扬程特性所反映的是扬程h与用水流量q之间的关系。
由图2.1的扬程特性表明，流量q越大，扬程h越小。
在阀门开度和水泵转速都不变的情况下，流量q的大小主要取决于用户的用水情况。
管阻特性是以水泵的转速不变为前提，阀门在某一开度下，扬程h与流量q之间的关系h=f (q)。
管阻特性反映了水泵转动的能量用来克服水泵系统的水位及压力差、液体在管道中流动阻力的变化规律。
由图2.1可知，在同一阀门开度下，扬程h越大，流量q也越大，流量q的大小反映了系统的供水能力。
扬程特性曲线和管阻特性曲线的交点，称为供水系统的平衡工作点，如图2.1中a点。
在这一点，用户的用水流量和供水系统的供水流量达到平衡状态，供水系统既满足了扬程特性，也符合了管阻特性，系统稳定运行。
当用水流量和供水流量达到平衡时，扬程ha稳定，供水系统的压力也保持恒定。
图2.1 供水系统的基本特性2.2变频恒压供水系统的构成及工作原理2.2.1系统的构成变频恒压供水系统采用西门子的S7-200 plc作为控制器，变频器MM440是频率调节器，交流接触器和电动机作为执行机构，压力传感器作为控制的反馈元件。
S7-200 plc 选用内部控制模块CPU224，模拟量2路输入通用模块、模拟量2路输出通用模块和pid 模块CPU224有14路输入/10路输出，对于小型的控制系统而言够用。
pid 模块使用方便，在软件中只需要配置pid 的每个参数。
三相交流电与MM440的电源输入口连接，经过变频器变频后的交流电接异步电动机，异步电动机带动水泵转动。
S7-200数字输出口输出控制信号到交流接触器，交流接触器两端连接的是工频或变频的三相交流电，主要起接通或断开三相交流电与异步电动机。
S7-200的模拟输出口输出控制电压信号给MM440的模拟电压输入口ain1+和ain1-，该控制电压主要调节交流电的频率。
压力传感器从供水网络中反馈压力信号，压力信号经过滤波放大后输入给S7-200的模拟输入口。
2.2.2变频调速恒压供水系统原理1.电动机的调速原理水泵电机多采用三相异步电动机，而其转速公式为： (2.1) 式中：f 表示电源频率，p 表示电动机极对数，s 表示转差率。
从上式可知，三相异步电动机的调速方法有：(l) 改变电源频率(2) 改变电机极对数(3) 改变转差率改变电机极对数调速的调控方式控制简单，投资省，节能效果显著，效率高，但需要专门的变极电机，是有级调速，而且级差比较大，即变速时转速变化较大，转矩也变化大，因此只适用于特定转速的生产机器。
改变转差率调速为了保证其较大的调速范围一般采用串级调速的方式，其最大优点是它可以回收转差功率，节能效果好，且调速性能也好，但由于线路过于复杂，增加了中间环节的电能损耗，且成本高而影响它的推广价值。
下面重点分析改变电源频率调速的方法及特点。
根据公式可知，当转差率变化不大时，异步电动机的转速n 基本上与电源频率f 成正比。
连续调节电源频率，就可以平滑地改变电动机的转速。
但是，单一地调节电源频率，将导致电机运行性能恶化。
随着电力电子技术的发展，已出现了各种性能良好、工作可靠的变频调速电源装置，它们促进了变频调速的广泛应用。
2.变频恒压控制系统节能原理供水系统的扬程特性是以供水系统管路中的阀门开度不变为前提，表明水泵()601f n s p =-在某一转速下扬程H与流量Q之间的关系曲线，如图2.1所示。
由于在阀门开度和水泵转速都不变的情况下，流量的大小主要取决于用户的用水情况，因此，扬程特性所反映的是扬程H与用水流量Qu间的关系H=f(Qu)。
而管阻特性是以水泵的转速不变为前提，表明阀门在某一开度下扬程H与流量Q之间的关系曲线，如图2.1所示。
管阻特性反映了水泵的能量用来克服泵系统的水位及压力差、液体在管道中流动阻力的变化规律。
由于阀门开度的改变，实际上是改变了在某一扬程下，供水系统向用户的供水能力。
因此，管阻特性所反映的是扬程与供水流量Qc之间的关系H=f(Qc)。
扬程特性曲线和管阻特性曲线的交点，称为供水系统的工作点，如图2.1中A点。
在这一点，用户的用水流量Qu和供水系统的供水流量Qc处于平衡状态，供水系统既满足了扬程特性，也符合了管阻特性，系统稳定运行。
变频恒压供水系统的供水部分主要由水泵、电动机、管道和阀门等构成。
通常由异步电动机驱动水泵旋转来供水，并且把电机和水泵做成一体，通过变频器调节异步电机的转速，从而改变水泵的出水流量而实现恒压供水的。
因此，供水系统变频的实质是异步电动机的变频调速。
异步电动机的变频调速是通过改变定子供电频率来改变同步转速而实现调速的2.2.3变频恒压控制理论模型变频恒压控制系统以供水出口管网水压为控制目标，在控制上实现出口总管网的实际供水压力跟随设定的供水压力。
设定的供水压力可以是一个常数，也可以是一个时间分段函数，在每一个时段内是一个常数。
所以，在某个特定时段内，恒压控制的目标就是使出口总管网的实际供水压力维持在设定的供水压力上从图2.2中可以看出，在系统运行过程中，如果实际供水压力低于设定压力，控制系统将得到正的压力差，这个差值经过计算和转换，计算出变频器输出频率的增加值，该值就是为了减小实际供水压力与设定压力的差值，将这个增量和变频器当前的输出值相加，得出的值即为变频器当前应该输出的频率。
该频率使水泵机组转速增大，从而使实际供水压力提高，在运行过程中该过程将被重复，直到实际供水压力和设定压力相等为止。
如果运行过程中实际供水压力高于设定压力，情况刚好相反，变频器的输出频率将会降低，水泵的转速减小，实际供水压力。
因此而减小。
同样，最后调节的结果是实际供水压力和设定压力相等。
图2.2变频恒压供水系统的控制原理框图3.变频恒压供水系统设计3.1控制方案选用通用变频器+PLC(包括变频控制、调节器控制)+人机界面+压力传感器这种方案这种控制方式灵活方便。
具有良好的通信接口，可以方便地与其他的系统进行数据交换，通用性强；由于PLC产品的系列化和模块化，用户可灵活组成各种规模和要求不同控制系统。
在硬件设计上，只需确定PLC的硬件配置和I/O 的外部接线，当控制要求发生改变时，可以方便地通过PC机来改变存贮器中的控制程序，所以现场调试方便。
同时由于PLC的抗干扰能力强、可靠性高，因此系统的可靠性大大提高。
该系统能适用于各类不同要求的恒压供水场合，并且与供水机组的容量大小无关3.2变频恒压控制系统构成PLC控制变频恒压供水系统主要有变频器、可编程控制器、压力变送器和现场的水泵机组一起组成一个完整的闭环调节系统，该系统的控制流程图如图3.1所示：图3.1变频恒压供水系统控制流程图从图中可看出，系统可分为：执行机构、信号检测机构、控制机构三大部分，具体为：(1)执行机构：执行机构是由一组水泵组成，它们用于将水供入用户管网，其中由一台变频泵和两台工频泵构成，变频泵是由变频调速器控制、可以进行变频调整的水泵，用以根据用水量的变化改变电机的转速，以维持管网的水压恒定；工频泵只运行于启、停两种工作状态，用以在用水量很大（变频泵达到工频运行状态都无法满足用水要求时）的情况下投入工作。