基于EPEC2038 的恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計

李鵬

摘 要：介紹了一種采用EPEC2038車載控制器作為控制核心的恒壓供水控制系統(tǒng)的設(shè)計方案。該系統(tǒng)控制器、變頻器、顯示屏、上位機之間采用CAN總線通信，通過應(yīng)變式壓力傳感器實時監(jiān)測水流壓力，在控制器中采用PID算法直接控制變頻器輸出頻率，控制系統(tǒng)的3臺泵運行，具有恒壓供水及完善的保護和報警功能。通過顯示屏及上位機可以實時了解系統(tǒng)運行狀態(tài)，可靠性高，節(jié)能效果明顯。

關(guān)鍵詞：恒壓供水 EPEC2038 CAN 變頻器

中圖分類號：TU991 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（a）-0107-02

隨著社會的飛速發(fā)展，城鎮(zhèn)化步伐不斷加快，城市高層建筑的供水問題日益突出。城市供水公司往往只提供初次提壓，到了用戶處壓力遠遠不夠使用，因此需要進行二次提壓。人們對供水質(zhì)量和供水系統(tǒng)的可靠性的要求不斷提高，一些常用的供水方法在可靠性、能效比方面越來越不能滿足現(xiàn)在社會的要求，因此利用先進的控制技術(shù)保證供水的高可靠性、高能效比的要求越來越被人們重視。這里筆者采用EPEC2038控制器作為控制核心，設(shè)計了一種全新的高可靠性的恒壓供水系統(tǒng)。該系統(tǒng)能確保供水壓力的穩(wěn)定，并具有完善的保護、報警及節(jié)能效果。

1 控制系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)以變頻器調(diào)速為主，工頻運行為輔的方式來運行，通過壓力傳感器采集水道中的出水壓力來控制變頻器的頻率調(diào)節(jié)及水泵機的工作臺數(shù)?？赏ㄟ^上位機和顯示屏?xí)r時了解系統(tǒng)運行狀態(tài)和故障信息，并能通過上位機進行遠程控制。其中控制器、變頻器、顯示屏、上位機之間通過CAN總線進行通訊，有通信距離長、實時性好、抗干擾能力等優(yōu)點。

2 系統(tǒng)電路設(shè)計簡介

系統(tǒng)主要由一臺EPEC2038可編程控制器、一臺ABB公司的ACS400系列7.5 kW變頻器，及RCAN01CAN通信模塊、壓力傳感器、中間繼電器、接觸器、熱繼電器、顯示屏、上位機及三臺水泵電機等組成。每臺水泵電機都可以變頻運行，也可以工頻運行。若系統(tǒng)需要的供水量增大，可以通過增加運行電機的實現(xiàn)，通過壓力傳感器采集到水道中出水壓力的大小，控制器實時PID運算調(diào)節(jié)變頻器的運行頻率。系統(tǒng)通過控制中間繼電器來控制接觸器動作來達到控制水泵電機起停的目的。系統(tǒng)有起動按鈕和停止按鈕，控制整個系統(tǒng)起動或者停止。自動/檢修按鈕來確定系統(tǒng)是在正常自動運行狀態(tài)還是在故障檢修狀態(tài)。三個泵電機分別有獨立的起動/停止按鈕，在檢修狀態(tài)時可以測試各個電機的狀態(tài)。

3 PLC程序設(shè)計

系統(tǒng)程序以CoDeSys 2.1為編程環(huán)境，可以采用多種編程語言編程，本程序采用通用的ST語言進行編程。當系統(tǒng)開始自動運行時，變頻器開始上電同時開始檢測是否有故障信號。（1）變頻器沒有故障，系統(tǒng)為變頻運行模式。通過壓力傳感器檢測水道中出水壓力的大小，控制器通過檢測到的壓力信號進行一系列的PID運算，實時調(diào)節(jié)變頻器的頻率輸出。首先先控制第一臺電機起動，當變頻器調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)頻率達到最大50Hz后仍未達到要求的壓力值后，該電機轉(zhuǎn)為工頻運行，變頻器控制第二臺電機起動并進行調(diào)速，若頻率至50 Hz后仍未達到需要的壓力值，則該電動機轉(zhuǎn)為工頻運行，變頻器控制第三臺電機起動并調(diào)速，直到達到要求的壓力值。變頻器根據(jù)壓力傳感器反饋值實時調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)閉環(huán)調(diào)速，安全節(jié)能；（2）變頻器有故障信號輸出時，系統(tǒng)自動跳轉(zhuǎn)為工頻模式運行，系統(tǒng)先起動第一臺電機運行，若壓力未達到要求值，依次再起動第二、三臺電機運行，直至達到設(shè)定的壓力值，若壓力達到設(shè)定的預(yù)警值時，停止一臺電機運行，當壓力下降到一定值時，未工作電機自動起動。本程序還設(shè)定了定時電機切換子程序，在變頻模式和工頻運行模式中均可，電機輪流工作，避免電機長時間工作損壞。

當系統(tǒng)為檢修模式時，操作人員可以通過控制柜上按鈕單獨起動或停止各個電機，該模式主要用于檢修調(diào)試時使用。當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，故障內(nèi)容可以通過控制柜上的顯示屏或者上位機顯示，并提供了故障處理方法，方便人員維修。

4 結(jié)語

本系統(tǒng)的優(yōu)點在于：（1）控制器和變頻器之間通過CAN總線進行通信，抗干擾能力優(yōu)于普通的模擬量信號；（2）當變頻器運行過程中出現(xiàn)故障時，可自動切換至工頻運行，能可靠保證供水安全；（3）采用本地控制和遠程控制相結(jié)合的方式，并通過顯示屏和上位機實時檢測系統(tǒng)運行狀態(tài)，使系統(tǒng)運行更為可靠、安全，維修更為方便。該控制系統(tǒng)應(yīng)用了PLC控制技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)、閉環(huán)調(diào)速技術(shù)，全自動運行大大減輕了人員的勞動強度，并節(jié)約了能源。PLC控制變頻調(diào)速的恒壓供水系統(tǒng)在各個領(lǐng)域運用的越來越廣泛，節(jié)電效果明顯，極大地延長了系統(tǒng)的使用壽命，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻

[1] 宋陽.基于PLC的雙恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計研究[J].制造業(yè)自動化，2012，15：138-140.endprint

摘 要：介紹了一種采用EPEC2038車載控制器作為控制核心的恒壓供水控制系統(tǒng)的設(shè)計方案。該系統(tǒng)控制器、變頻器、顯示屏、上位機之間采用CAN總線通信，通過應(yīng)變式壓力傳感器實時監(jiān)測水流壓力，在控制器中采用PID算法直接控制變頻器輸出頻率，控制系統(tǒng)的3臺泵運行，具有恒壓供水及完善的保護和報警功能。通過顯示屏及上位機可以實時了解系統(tǒng)運行狀態(tài)，可靠性高，節(jié)能效果明顯。

關(guān)鍵詞：恒壓供水 EPEC2038 CAN 變頻器

中圖分類號：TU991 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（a）-0107-02

隨著社會的飛速發(fā)展，城鎮(zhèn)化步伐不斷加快，城市高層建筑的供水問題日益突出。城市供水公司往往只提供初次提壓，到了用戶處壓力遠遠不夠使用，因此需要進行二次提壓。人們對供水質(zhì)量和供水系統(tǒng)的可靠性的要求不斷提高，一些常用的供水方法在可靠性、能效比方面越來越不能滿足現(xiàn)在社會的要求，因此利用先進的控制技術(shù)保證供水的高可靠性、高能效比的要求越來越被人們重視。這里筆者采用EPEC2038控制器作為控制核心，設(shè)計了一種全新的高可靠性的恒壓供水系統(tǒng)。該系統(tǒng)能確保供水壓力的穩(wěn)定，并具有完善的保護、報警及節(jié)能效果。

1 控制系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)以變頻器調(diào)速為主，工頻運行為輔的方式來運行，通過壓力傳感器采集水道中的出水壓力來控制變頻器的頻率調(diào)節(jié)及水泵機的工作臺數(shù)?？赏ㄟ^上位機和顯示屏?xí)r時了解系統(tǒng)運行狀態(tài)和故障信息，并能通過上位機進行遠程控制。其中控制器、變頻器、顯示屏、上位機之間通過CAN總線進行通訊，有通信距離長、實時性好、抗干擾能力等優(yōu)點。

2 系統(tǒng)電路設(shè)計簡介

系統(tǒng)主要由一臺EPEC2038可編程控制器、一臺ABB公司的ACS400系列7.5 kW變頻器，及RCAN01CAN通信模塊、壓力傳感器、中間繼電器、接觸器、熱繼電器、顯示屏、上位機及三臺水泵電機等組成。每臺水泵電機都可以變頻運行，也可以工頻運行。若系統(tǒng)需要的供水量增大，可以通過增加運行電機的實現(xiàn)，通過壓力傳感器采集到水道中出水壓力的大小，控制器實時PID運算調(diào)節(jié)變頻器的運行頻率。系統(tǒng)通過控制中間繼電器來控制接觸器動作來達到控制水泵電機起停的目的。系統(tǒng)有起動按鈕和停止按鈕，控制整個系統(tǒng)起動或者停止。自動/檢修按鈕來確定系統(tǒng)是在正常自動運行狀態(tài)還是在故障檢修狀態(tài)。三個泵電機分別有獨立的起動/停止按鈕，在檢修狀態(tài)時可以測試各個電機的狀態(tài)。

3 PLC程序設(shè)計

系統(tǒng)程序以CoDeSys 2.1為編程環(huán)境，可以采用多種編程語言編程，本程序采用通用的ST語言進行編程。當系統(tǒng)開始自動運行時，變頻器開始上電同時開始檢測是否有故障信號。（1）變頻器沒有故障，系統(tǒng)為變頻運行模式。通過壓力傳感器檢測水道中出水壓力的大小，控制器通過檢測到的壓力信號進行一系列的PID運算，實時調(diào)節(jié)變頻器的頻率輸出。首先先控制第一臺電機起動，當變頻器調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)頻率達到最大50Hz后仍未達到要求的壓力值后，該電機轉(zhuǎn)為工頻運行，變頻器控制第二臺電機起動并進行調(diào)速，若頻率至50 Hz后仍未達到需要的壓力值，則該電動機轉(zhuǎn)為工頻運行，變頻器控制第三臺電機起動并調(diào)速，直到達到要求的壓力值。變頻器根據(jù)壓力傳感器反饋值實時調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)閉環(huán)調(diào)速，安全節(jié)能；（2）變頻器有故障信號輸出時，系統(tǒng)自動跳轉(zhuǎn)為工頻模式運行，系統(tǒng)先起動第一臺電機運行，若壓力未達到要求值，依次再起動第二、三臺電機運行，直至達到設(shè)定的壓力值，若壓力達到設(shè)定的預(yù)警值時，停止一臺電機運行，當壓力下降到一定值時，未工作電機自動起動。本程序還設(shè)定了定時電機切換子程序，在變頻模式和工頻運行模式中均可，電機輪流工作，避免電機長時間工作損壞。

當系統(tǒng)為檢修模式時，操作人員可以通過控制柜上按鈕單獨起動或停止各個電機，該模式主要用于檢修調(diào)試時使用。當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，故障內(nèi)容可以通過控制柜上的顯示屏或者上位機顯示，并提供了故障處理方法，方便人員維修。

4 結(jié)語

本系統(tǒng)的優(yōu)點在于：（1）控制器和變頻器之間通過CAN總線進行通信，抗干擾能力優(yōu)于普通的模擬量信號；（2）當變頻器運行過程中出現(xiàn)故障時，可自動切換至工頻運行，能可靠保證供水安全；（3）采用本地控制和遠程控制相結(jié)合的方式，并通過顯示屏和上位機實時檢測系統(tǒng)運行狀態(tài)，使系統(tǒng)運行更為可靠、安全，維修更為方便。該控制系統(tǒng)應(yīng)用了PLC控制技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)、閉環(huán)調(diào)速技術(shù)，全自動運行大大減輕了人員的勞動強度，并節(jié)約了能源。PLC控制變頻調(diào)速的恒壓供水系統(tǒng)在各個領(lǐng)域運用的越來越廣泛，節(jié)電效果明顯，極大地延長了系統(tǒng)的使用壽命，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻

[1] 宋陽.基于PLC的雙恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計研究[J].制造業(yè)自動化，2012，15：138-140.endprint

摘 要：介紹了一種采用EPEC2038車載控制器作為控制核心的恒壓供水控制系統(tǒng)的設(shè)計方案。該系統(tǒng)控制器、變頻器、顯示屏、上位機之間采用CAN總線通信，通過應(yīng)變式壓力傳感器實時監(jiān)測水流壓力，在控制器中采用PID算法直接控制變頻器輸出頻率，控制系統(tǒng)的3臺泵運行，具有恒壓供水及完善的保護和報警功能。通過顯示屏及上位機可以實時了解系統(tǒng)運行狀態(tài)，可靠性高，節(jié)能效果明顯。

關(guān)鍵詞：恒壓供水 EPEC2038 CAN 變頻器

中圖分類號：TU991 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（a）-0107-02

隨著社會的飛速發(fā)展，城鎮(zhèn)化步伐不斷加快，城市高層建筑的供水問題日益突出。城市供水公司往往只提供初次提壓，到了用戶處壓力遠遠不夠使用，因此需要進行二次提壓。人們對供水質(zhì)量和供水系統(tǒng)的可靠性的要求不斷提高，一些常用的供水方法在可靠性、能效比方面越來越不能滿足現(xiàn)在社會的要求，因此利用先進的控制技術(shù)保證供水的高可靠性、高能效比的要求越來越被人們重視。這里筆者采用EPEC2038控制器作為控制核心，設(shè)計了一種全新的高可靠性的恒壓供水系統(tǒng)。該系統(tǒng)能確保供水壓力的穩(wěn)定，并具有完善的保護、報警及節(jié)能效果。

1 控制系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)以變頻器調(diào)速為主，工頻運行為輔的方式來運行，通過壓力傳感器采集水道中的出水壓力來控制變頻器的頻率調(diào)節(jié)及水泵機的工作臺數(shù)。可通過上位機和顯示屏?xí)r時了解系統(tǒng)運行狀態(tài)和故障信息，并能通過上位機進行遠程控制。其中控制器、變頻器、顯示屏、上位機之間通過CAN總線進行通訊，有通信距離長、實時性好、抗干擾能力等優(yōu)點。

2 系統(tǒng)電路設(shè)計簡介

系統(tǒng)主要由一臺EPEC2038可編程控制器、一臺ABB公司的ACS400系列7.5 kW變頻器，及RCAN01CAN通信模塊、壓力傳感器、中間繼電器、接觸器、熱繼電器、顯示屏、上位機及三臺水泵電機等組成。每臺水泵電機都可以變頻運行，也可以工頻運行。若系統(tǒng)需要的供水量增大，可以通過增加運行電機的實現(xiàn)，通過壓力傳感器采集到水道中出水壓力的大小，控制器實時PID運算調(diào)節(jié)變頻器的運行頻率。系統(tǒng)通過控制中間繼電器來控制接觸器動作來達到控制水泵電機起停的目的。系統(tǒng)有起動按鈕和停止按鈕，控制整個系統(tǒng)起動或者停止。自動/檢修按鈕來確定系統(tǒng)是在正常自動運行狀態(tài)還是在故障檢修狀態(tài)。三個泵電機分別有獨立的起動/停止按鈕，在檢修狀態(tài)時可以測試各個電機的狀態(tài)。

3 PLC程序設(shè)計

系統(tǒng)程序以CoDeSys 2.1為編程環(huán)境，可以采用多種編程語言編程，本程序采用通用的ST語言進行編程。當系統(tǒng)開始自動運行時，變頻器開始上電同時開始檢測是否有故障信號。（1）變頻器沒有故障，系統(tǒng)為變頻運行模式。通過壓力傳感器檢測水道中出水壓力的大小，控制器通過檢測到的壓力信號進行一系列的PID運算，實時調(diào)節(jié)變頻器的頻率輸出。首先先控制第一臺電機起動，當變頻器調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)頻率達到最大50Hz后仍未達到要求的壓力值后，該電機轉(zhuǎn)為工頻運行，變頻器控制第二臺電機起動并進行調(diào)速，若頻率至50 Hz后仍未達到需要的壓力值，則該電動機轉(zhuǎn)為工頻運行，變頻器控制第三臺電機起動并調(diào)速，直到達到要求的壓力值。變頻器根據(jù)壓力傳感器反饋值實時調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)閉環(huán)調(diào)速，安全節(jié)能；（2）變頻器有故障信號輸出時，系統(tǒng)自動跳轉(zhuǎn)為工頻模式運行，系統(tǒng)先起動第一臺電機運行，若壓力未達到要求值，依次再起動第二、三臺電機運行，直至達到設(shè)定的壓力值，若壓力達到設(shè)定的預(yù)警值時，停止一臺電機運行，當壓力下降到一定值時，未工作電機自動起動。本程序還設(shè)定了定時電機切換子程序，在變頻模式和工頻運行模式中均可，電機輪流工作，避免電機長時間工作損壞。

當系統(tǒng)為檢修模式時，操作人員可以通過控制柜上按鈕單獨起動或停止各個電機，該模式主要用于檢修調(diào)試時使用。當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，故障內(nèi)容可以通過控制柜上的顯示屏或者上位機顯示，并提供了故障處理方法，方便人員維修。

4 結(jié)語

本系統(tǒng)的優(yōu)點在于：（1）控制器和變頻器之間通過CAN總線進行通信，抗干擾能力優(yōu)于普通的模擬量信號；（2）當變頻器運行過程中出現(xiàn)故障時，可自動切換至工頻運行，能可靠保證供水安全；（3）采用本地控制和遠程控制相結(jié)合的方式，并通過顯示屏和上位機實時檢測系統(tǒng)運行狀態(tài)，使系統(tǒng)運行更為可靠、安全，維修更為方便。該控制系統(tǒng)應(yīng)用了PLC控制技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)、閉環(huán)調(diào)速技術(shù)，全自動運行大大減輕了人員的勞動強度，并節(jié)約了能源。PLC控制變頻調(diào)速的恒壓供水系統(tǒng)在各個領(lǐng)域運用的越來越廣泛，節(jié)電效果明顯，極大地延長了系統(tǒng)的使用壽命，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻

[1] 宋陽.基于PLC的雙恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計研究[J].制造業(yè)自動化，2012，15：138-140.endprint