1、引言
　　變頻調速技術是近十幾年來迅速發展起來的比以往任何調速方法更加優越的新技術，因其具有節能效果明顯、調速曲線平滑、調速過程簡單、安全可靠、保護功能齊全、起動性能優越、自動化程度高等特點而受到越來越多的企業的青睞，被應用到工業生產控制過程中的任何場合，顯著的節能效果給眾多的企業帶來了巨大的經濟效益。特別是近幾年來隨著IGBT功率元件和DSP微處理系統在變頻器中的應用，變頻器本身已非常成熟，使得變頻調速技術的優越性更加突出，傳動效率越來越高，使用越來越方便，可靠性也得到了進一步的提高。
　　現代工業生產是復雜多樣的，它們對控制的要求也各不相同?？删幊炭刂破?PLC)由于具有以下特點而深受工廠工程技術人員的歡迎。
(1) 可靠性高，抗干擾能力強
　　其平均無故障時間大大超過IEC規定的10萬小時，同時，有些PLC還采用了冗余設計和差異設計，進一步提高了其可靠性。
(2) 適應性強，應用靈活
　　多數采用模塊式的硬件結構，組合和擴展方便。
(3) 編程方便，易于使用
　　梯形圖語言和順控流程圖語言(Sequential Function Chart)使編程簡單方便。
(4) 控制系統設計、安裝、調試方便
　　設計人員只要有PLC就可進行控制系統設計，并可在實驗進行模擬調試。
(5) 維修方便，工作量小
　　PLC有完善的自診斷、歷史資料存儲及監視功能，工作人員可以方便的查出故障原因，迅速處理。
(6) 功能完善
　　除基本的邏輯控制、定時、計數、算術運算等功能外，配合特殊功能塊，還可以實現點位控制、PID運算、過程控制、數字控制等功能，既方便工廠管理又可與上位機通信，通過遠程模塊還可以控制遠方設備。
由于具有以上特點，使得PLC的應用范圍極為廣泛，可以說只要有工廠、有控制要求，就會有PLC的應用。
2、系統構成及控制方案
　　整個恒壓供水系統有兩臺變頻泵為一用一備。一臺變頻器拖四臺水泵組成；系統以PLC為控制核心，由PLC采集壓力信號和輸出控制變頻泵的運行.
　　PLC選用的是三菱公司FX2N-32MR，變頻器選用的是臺灣普傳PI-8100F型變頻器。系統由量程為0~1.0Mpa的壓力變送器檢測水泵后的輸水管道的壓力，壓力變送器將檢測到的壓力信號轉換為4~20mA的電流信號，送到PLC的模擬量輸入模板，通過PLC的PID運算，由模擬量輸出模板輸出4~20mA的電流控制變頻泵的運行。
3、系統工作原理
該系統具有手動和自動兩種運行方式:
手動運行方式
　　選擇手動運行方式時，根據需要，通過按啟動和停止按鈕，來控制各水泵。這種方式只在系統出現故障時使用。
4、自動運行方式
(1) 啟動程序
　　在自動運行時，首先檢測4泵是否有泵出現故障，如果1＃泵出現故障，則通過觸摸屏在線修改該水泵的狀態，把1＃泵設為故障狀態，則系統啟動時，自動不啟動1＃泵。1＃泵無故障，如果滿足要求，則1＃泵變頻交流接觸器吸合，電機和變頻器連通，同時打開1＃泵的電磁閥，通過檢測壓力的大小，PLC經過PID運算，此時變頻器的輸出頻率從0Hz開始上升，如果壓力不夠，則上升到50Hz，延時后，將1＃泵切換到工頻，再啟動2＃泵，依次類推，直到出水壓力達到設定壓力。
(2) 水泵切換程序
　　根據流量傳感器檢測到的流量的大小，如果出水量減少，出水壓力過大，則PLC控制變頻器的輸出頻率，減少出水量來穩定出水壓力。如果變頻器的輸出頻率在20Hz，此時PLC開始計時，如果出水壓力降低，則放棄計時;如果出水壓力一直高于設定壓力，到一定時間后，則根據先投先停的原則，PLC將先關閉正在運行的投入時間最長的泵的電磁閥，再關閉該泵，直到出水壓力達到設定值。
　　為了防止運行時由于壓力變送器不可預見的故障造成PLC的PID運算調節失實，從而造成管網壓力失恒引發失壓或爆管的嚴重事故。我們在變頻泵后輸水管上安裝壓力變送器，可以同時測到出輸水管線上的壓力；在PLC程序上對壓力信號進行了相應的處理，在程序中設置選擇軟開關，操作員可以在觸摸屏上將其中一臺壓力變送器的值設定為“控制反饋值”，另一臺壓力變送器的值則設為“參考反饋值”：變頻恒壓供水系統控制圖形界面工作站；對1#壓力和2#壓力值進行比較，相差0.1Mpa時，判斷為，其中一只壓力變送器出現故障，變頻器控制轉換為直接手動調頻控制。壓力變送器正常工作時，“控制反饋值”經過平均濾波處理后，分別比較壓力報警上限和下限值，如果超出控制范圍，變頻器控制轉換為直接手動調頻控制，否則“控制反饋值”作為PID調節的參數PV。
　　系統具有顯示報警功能,系統設置有各種顯示功能，可以顯示電壓、電流、壓力、變頻器輸出頻率、電機轉速等參數，同時設置各種保護功能，如過流保護、過壓保護、過載保護、欠壓保護等。
5、節能原理
　　水泵為平方轉矩負載，即水泵的負載轉矩與轉速的平方成正比，而軸功率和負載轉矩與轉速的乘積成正比，因此，水泵的軸功率與電機轉速的立方成正比。
　　由此可知，當要求出水量減少時，可使電機轉速降低，而電機轉速微量減少，將使功率大幅下降，節能效果十分明顯。本變頻調速系統經過優化設計，精心的設備選型，合理的編程，配合正確的信號給定，使得電機始終處于最佳運行狀態，節能挖潛得到了最大的發揮。
6、間接效益
　　(1) 水泵進行變頻調速改造以后，由于系統采用軟啟動連續變速運行，減少了對水泵的磨損，大大延長了設備使用壽命和維修周期，減少了維修費用和由此帶來的直接經濟損失;
　　(2) 系統采取過流、過壓、瞬時斷電、短路、欠壓、缺相等多種保護，避免了因電機燒損而影響生產所帶來的直接和間接經濟損失。
7、結束語
　　用變頻調速和PLC來實現恒壓供水，與用調節閥門來實現恒壓供水相比較，節能效果十分顯著。其優點是:起動平穩，起動電流可限制在額定電流以內，從而避免了起動時對電網的沖擊;由于泵的平均轉速降低了，從而可延長泵和閥門等的使用壽命;可以消除起動和停機時的水錘效應。本系統經多年應用與完善，性能優越，安全方便，深得用戶好評。