PLC在变類测速供观系统中的应用 赵训坡杜清珍（西北工业大学） 携要：介绍了变领调速供展系统的原理，重点介绍了C控制系统的结构特点，以 及系统硬件和软件设计方法。该系统在乌鲁木齐市南市区己运行年余，尚未见放障发生。 关键词：可编程控制器：P叫C:变顿调违：VVV吓：供暖系统 一、引言 由单片机与继电器等所组成的控制系统寿命短、系统截障率高。我们设计了PLC控制 的变顿调速供暖系统。该系统可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强，在悉劣环境下可连续运 行，且编程简单，推护方便。 为了保证供暖系统正常工作，必须使暖气管道中没有空气，即保持管道中的水压恒定。 为此，我们选用PLC,配以不同功使的传感器，根据管道中的压力，通过变频器控制泵的 转速，使管道中的压力始终保持在合适的范围，并设有过电流、过电压，过载、断水超压等 保护装置。系统中有两套相同的装置。一用一备。另外，PC通过扩展的1/O接口实现控 制能力和范围。能解决监测、通讯等问愿。 二、控制过程 本系统为C实时设备监控系统。对20台循环水泵、16台定压补水泵进行PC的定 时起、停挖制，包括主、备用系（循环水系、定压补水系）的定时切换，水系前端的水流信 号检测和报警。水系过载路故障报警。 上述6台水泵的电器控刺和保护装置分别安装在T面柜中，下面以第1面柜为例详细 叙述其控制功能和元件透型。 第1面柜控制两台2,2kW定压补水聚和三台循环水泵。补水聚工作方式为一用一备， 由C根据时间进行主、备切换，水泵由变频器影动，进行恒压控制。即变频器根据管路 上的压力变送器输送的压力反馈信号(4一0)mA与设定的压力值比较后进行PD调节输 出，距动定压补水工作。C则根据时间选行两台泵的切换：具体过程为先使麦频器软 停车、接到变频器停车结号后分断当前工作水泵的接触器，同时接通备用水泵的接触器，雕 面启动变频器，完成主、备用泵的切换，其切换时阿可根据需要进行设定，两泵的接触器互 顿。C检测所有接触器的开关状态。 因为变频器具有短路、过载等保护功能，所以当前变频器所事动的水泵发生上述故障时 变颜器将自动切断一次供电国路，进入保护状态并输出报警信号。PC对这些报警信号进
PLC 在变频调速供暖系统中的应用 赵训坡 杜清珍（西北工业大学） 摘 要：介绍了变频调速供暖系统的原理，重点介绍了 PLC 控制系统的结构特点，以 及系统硬件和软件设计方法。该系统在乌鲁木齐市南市区已运行年余，尚未见故障发生。 关键词：可编程控制器；PLC；变频调速；VVVF；供暖系统 一、引言 由单片机与继电器等所组成的控制系统寿命短、系统故障率高。我们设计了 PLC 控制 的变频调速供暖系统。该系统可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强，在恶劣环境下可连续运 行，且编程简单，维护方便。 为了保证供暖系统正常工作，必须使暖气管道中没有空气，即保持管道中的水压恒定。 为此，我们选用 PLC，配以不同功能的传感器，根据管道中的压力，通过变频器控制泵的 转速，使管道中的压力始终保持在合适的范围，并设有过电流、过电压、过载、断水超压等 保护装置。系统中有两套相同的装置，一用一备。另外，PLC 通过扩展的 I／O 接口实现控 制能力和范围，能解决监测、通讯等问题。 二、控制过程 本系统为 PLC 实时设备监控系统。对 20 台循环水泵、16 台定压补水泵进行 PLC 的定 时起、停控制，包括主、备用泵（循环水泵、定压补水泵）的定时切换、水泵前端的水流信 号检测和报警，水泵过载短路故障报警。 上述 36 台水泵的电器控制和保护装置分别安装在 7 面柜中，下面以第 1 面柜为例详细 叙述其控制功能和元件选型。 第 1 面柜控制两台 2．2 kW 定压补水泵和三台循环水泵。补水泵工作方式为一用一备， 由 PLC 根据时间进行主、备切换，水泵由变频器驱动，进行恒压控制。即变频器根据管路 上的压力变送器输送的压力反馈信号（4～20）mA 与设定的压力值比较后进行 PID 调节输 出，驱动定压补水泵工作。PLC 则根据时间进行两台泵的切换：具体过程为先使变频器软 停车、接到变频器停车信号后分断当前工作水泵的接触器，同时接通备用水泵的接触器，继 而启动变频器，完成主、备用泵的切换，其切换时间可根据需要进行设定，两泵的接触器互 锁。PLC 检测所有接触器的开关状态。 因为变频器具有短路、过载等保护功能，所以当前变频器所驱动的水泵发生上述故障时 变频器将自动切断一次供电回路，进入保护状态并输出报警信号。PLC 对这些报警信号进
行检测。而后进行备用水票的投入：具体过程为刊C检测到报警信号后首先分断当前水泵 的接触器，后对变镜器复位，然后接通备用水泵的接触器，启动变频器运行备用水聚。同时 输出该泵故障报警信号。 本柜中另外包括3台0kW循环水泵。工作方式为两用一备，由PLC根据时间法行3 台水泵的轮换工作切换，由于精环水系表深用变顿器控制，因此PC只需对3台水泵的接 触器选行按时的分断接通操作即可。电器保护元件采用GV3、GV2电机保护开关。该电机 保护开关具有脱扣指示功魔，当水泵发生短路、过载等情况时，电机保护器进行脱扣保护井 输出报警信号，PC检测到该信号后切断该泵的接触器并将备用水泵的接触落接通，运行 备用夏。同时发出放障水系的报警指示。LC同时检测所有水泵接触器的开关状志。 所有循环水泵的出水口都装有水流传感器，叫C检测该水流传感器的输出信号，以判 断该水泵启动后是香有水流输出、并进行工作正常指示域不正常报警指示。两台定压补水系 公用一个水流传感器。工作原理月上。 本系统有若干电动调节阀，由控制柜供电、其运行由仪表气候补偿器控制。四C将对 其供电回路拉制。当该电动调节阀对应的某个或某儿个循环水泵关闭或故障时，该电动调节 阀将不能够开启。 系统设置手动/伯动转换开美。PLC对该开关的状右实时检测，当选择手动功能到，C 只进行信号的检测，放障报警和与电动阀的电源目路联镜。所有水泵的开，关和切换、变频 器的开、关由手动按组控制。当选择自动状态时所有控制、报警交由C完成。系统的总 体示意图如图1所示。 白解 鲜产到本 图H型 主债 图1系统的总体示意图 三、系统硬件
行检测，而后进行备用水泵的投入。具体过程为 PLC 检测到报警信号后首先分断当前水泵 的接触器，后对变频器复位，然后接通备用水泵的接触器，启动变频器运行备用水泵。同时 输出该泵故障报警信号。 本柜中另外包括 3 台 30 kW 循环水泵，工作方式为两用一备，由 PLC 根据时间进行 3 台水泵的轮换工作切换。由于循环水泵未采用变频器控制，因此 PLC 只需对 3 台水泵的接 触器进行按时的分断接通操作即可。电器保护元件采用 GV3、GV2 电机保护开关。该电机 保护开关具有脱扣指示功能，当水泵发生短路、过载等情况时，电机保护器进行脱扣保护并 输出报警信号，PLC 检测到该信号后切断该泵的接触器并将备用水泵的接触器接通，运行 备用泵，同时发出故障水泵的报警指示。PLC 同时检测所有水泵接触器的开关状态。 所有循环水泵的出水口都装有水流传感器，PLC 检测该水流传感器的输出信号，以判 断该水泵启动后是否有水流输出、并进行工作正常指示或不正常报警指示。两台定压补水泵 公用一个水流传感器，工作原理同上。 本系统有若干电动调节阀，由控制柜供电、其运行由仪表气候补偿器控制。PLC 将对 其供电回路控制。当该电动调节阀对应的某个或某几个循环水泵关闭或故障时，该电动调节 阀将不能够开启。 系统设置手动/自动转换开关。PLC 对该开关的状态实时检测，当选择手动功能时，PLC 只进行信号的检测、故障报警和与电动阀的电源回路联锁。所有水泵的开、关和切换、变频 器的开、关由手动按钮控制。当选择自动状态时所有控制、报警交由 PLC 完成。系统的总 体示意图如图 1 所示。 图 1 系统的总体示意图 三、系统硬件
图2为系统连接框图。除传感器外。其它硬件均安装在一个配电柜中，刊C不仅要控 制循环水系的起、停，还要阿接控制定压补水系的起、停和报警输出。下面以一个换热站的 结构为例进行说明，设P1,P2、門为三台循环水泵，P4,P5为两台定压补水票，%为PLC 的报警输出。两台定压水系公用一台变频器，由变顿器直接控制，两聚电器互镇。变频器的 起、停控制分为手动和叫C控制。变顿器输入有一路压力传感器信号（反馈量），一路电位 器信号（参考量），三路开关量（起、停和复位）。有两路输出信号（故障报警和低于5位 运行)。手动控制设有两个停止按钮。一个为接触器的分断按钮，一个为变频器的载停车按 细。需要注意的是因为变顿器的停车均设为款停车，所以手动停车时应该先按款停车按钮， 软停车结束后再分斯接触器（时间由实际情况定）。变频墨的故障复位信号也设有手动和自 动两路输入。每面柜有一套气候补侯器，其输入由外接传感器输入，输出控制电动调节阀， 气候补偿器具有声光报警功能。 客电路风的信号春接触器开关信马 容件感器信号 PLC 箱入信号 验计信可 VVVF 压力偶5 福信 图2系统违接框图 水流开关用于检测水聚启动后管路内是否有水流通过，若系运行为两用一备则每台泵酸 端安装一个水流传移墨、共计3个。或一用一备则两台泵共计安装一个水流传感器。具体工 作过程为：叫C启动某台系后，经过设定的延时，PC将检测该泵的水流传感器输出信号， 若该信号指示无水流动则州C判定该水系故障，产生故障报警信号、同时将该水系断电并 将该泵的备用泵投入运行， 当管路压力趋于设定值，变颜器工作顿率根低，此时水泵的转速非常低，水流开关亦有 可能发出无水流信号，这种情况并非故障，冈C将通过检测变频器的低赖输出信号米区别 (低于5也时变规渴输出一路信号)。正常情况下水系4小时进行自动切换，运行备用泵。 每而相均设有一个手动/自动转换开关，该转换开关为一个三位选择开关，安装于二次 控制目路中。1位为白动，2位为手动，0位为是空。选1位时，自动指示雕电器吸合，PC 检测该隧电器状态，执行自动控制程序，由PLC控制所有水系的起、停的切换、包括变频
图 2 为系统连接框图。除传感器外，其它硬件均安装在一个配电柜中。PLC 不仅要控 制循环水泵的起、停，还要间接控制定压补水泵的起、停和报警输出。下面以一个换热站的 结构为例进行说明，设 P1、P2、P3 为三台循环水泵，P4、P5 为两台定压补水泵，P6 为 PLC 的报警输出。两台定压水泵公用一台变频器，由变频器直接控制，两泵电器互锁。变频器的 起、停控制分为手动和 PLC 控制。变频器输入有一路压力传感器信号（反馈量），一路电位 器信号（参考量），三路开关量（起、停和复位）。有两路输出信号（故障报警和低于 5 Hz 运行）。手动控制设有两个停止按钮，一个为接触器的分断按钮，一个为变频器的软停车按 钮。需要注意的是因为变频器的停车均设为软停车，所以手动停车时应该先按软停车按钮， 软停车结束后再分断接触器（时间由实际情况定）。变频器的故障复位信号也设有手动和自 动两路输入。每面柜有一套气候补偿器，其输入由外接传感器输入，输出控制电动调节阀， 气候补偿器具有声光报警功能。 图 2 系统连接框图 水流开关用于检测水泵启动后管路内是否有水流通过，若泵运行为两用一备则每台泵前 端安装一个水流传感器、共计 3 个。或一用一备则两台泵共计安装一个水流传感器。具体工 作过程为：PLC 启动某台泵后，经过设定的延时，PLC 将检测该泵的水流传感器输出信号， 若该信号指示无水流动则 PLC 判定该水泵故障，产生故障报警信号、同时将该水泵断电并 将该泵的备用泵投入运行。 当管路压力趋于设定值，变频器工作频率很低，此时水泵的转速非常低，水流开关亦有 可能发出无水流信号，这种情况并非故障，PLC 将通过检测变频器的低频输出信号来区别 （低于 5 Hz 时变频器输出一路信号）。正常情况下水泵 24 小时进行自动切换，运行备用泵。 每面柜均设有一个手动／自动转换开关，该转换开关为一个三位选择开关，安装于二次 控制回路中。1 位为自动，2 位为手动，0 位为悬空。选 1 位时，自动指示继电器吸合，PLC 检测该继电器状态，执行自动控制程序，由 PLC 控制所有水泵的起、停的切换、包括变频
器的起、停和报警。选2位时，自动霜示继电器分断，C检测该维电器的状态，执行手 动程序。PC只选行检测报警，此时所有柜面控制按组由人工通过距面上的按钮和开美遇 行水泵的起、停和切换，包括变频器的起、停。需要注意的是在手动状态下PC仍处于工 作状态。选择0位时，此时手动腔制电路被切断，不陵控制设备。自动指示饿电器分断。北 时叫C检测到的信号与选释手动时一样，因此C执行手动程序，进行故障报警。 每而相有一个补水电磁阀，电磁阀由对应补水箱内的浮球开关来粒制。补水箱内有两个 浮球开关，一个处于高位，一个处于低位。通过二者在不同水位的不同的继电器接点输出， 经中同雅电器来控制电延阀的开、关和超低水位报警。并设有手动按钮，通过一个两位开关 实现手动与浮球控制的切换。选择手动时亦有超低水位报警功能。 四、系统软件 系统C软件采用械块化编程，由手动运行模块、白动运行模块和植障诊断与服警输 出模块等组成。 1、手动运行棱块 按系统的要求，在系统处于手动运行时，PLC只接收各电路保护信号和各传感器信号， 并由此判断各工作水泵的运行状态，在出现故障的情况下，输出报警信号。图3为该程序模 块的流程图。 (开的 扫描 图3手动运行时程序流程图 2、自动运行颅块 按系统的要求，在系统处于自动运行时，PC要光成的工作有，接收各电路保护信号 接收各传感器信号：定时按顺序对工作水系和备用水泵进行切换：在出现故障的情况下，输 出报警信号。图4是此程序模块的流程图
器的起、停和报警。选 2 位时，自动指示继电器分断，PLC 检测该继电器的状态，执行手 动程序，PLC 只进行检测报警，此时所有柜面控制按钮由人工通过柜面上的按钮和开关进 行水泵的起、停和切换，包括变频器的起、停。需要注意的是在手动状态下 PLC 仍处于工 作状态。选择 0 位时，此时手动控制电路被切断，不能控制设备。自动指示继电器分断。此 时 PLC 检测到的信号与选择手动时一样，因此 PLC 执行手动程序，进行故障报警。 每面柜有一个补水电磁阀，电磁阀由对应补水箱内的浮球开关来控制。补水箱内有两个 浮球开关，一个处于高位、一个处于低位。通过二者在不同水位的不同的继电器接点输出， 经中间继电器来控制电磁阀的开、关和超低水位报警。并设有手动按钮，通过一个两位开关 实现手动与浮球控制的切换。选择手动时亦有超低水位报警功能。 四、系统软件 系统 PLC 软件采用模块化编程，由手动运行模块、自动运行模块和故障诊断与报警输 出模块等组成。 1、手动运行模块 按系统的要求，在系统处于手动运行时，PLC 只接收各电路保护信号和各传感器信号， 并由此判断各工作水泵的运行状态，在出现故障的情况下，输出报警信号。图 3 为该程序模 块的流程图。 图 3 手动运行时程序流程图 2、自动运行模块 按系统的要求，在系统处于自动运行时，PLC 要完成的工作有：接收各电路保护信号； 接收各传感器信号；定时按顺序对工作水泵和备用水泵进行切换；在出现故障的情况下，输 出报警信号。图 4 是此程序模块的流程图
(开始 凝环水原工作泵与 备用菜的材典处理 定压补水琴工作系与 备增聚的切换址理 接收电韩保护信号 接收传5器信号 放俸珍斯与根警处理 图4自动运行时程序流程图 3、故障诊断与报警输出模块 在故障诊断与报警输出模块中，程序通过接收到的电路保护信号和传感器信号，根据一 定的条件得出路断结果。如果没有放障，则程序雅续执行：如果有故障，则输出报警信号， 通知工作人员进行处理。 五、结束语 该系统操作简单。可靠性高，推护方便，并且结构紧诱，动作精确。是C在方便人 民生活中的一次成功应用。目前采用的PC变颜供暖系统在乌鲁木齐南市区使用一年多来 无故障发生，是一种理忽的供暖系统
图 4 自动运行时程序流程图 3、故障诊断与报警输出模块 在故障诊断与报警输出模块中，程序通过接收到的电路保护信号和传感器信号，根据一 定的条件得出诊断结果。如果没有故障，则程序继续执行；如果有故障，则输出报警信号， 通知工作人员进行处理。 五、结束语 该系统操作简单，可靠性高，维护方便，并且结构紧凑，动作精确，是 PLC 在方便人 民生活中的一次成功应用。目前采用的 PLC 变频供暖系统在乌鲁木齐南市区使用一年多来 无故障发生，是一种理想的供暖系统