阐述了一种可行的商业建筑恒压供水控制方案。该方案以PLC控制为基础，结合商业建筑用水特点，根据用水循环，实现三台供水泵交替运行，故障自动切换，失压报警。和其他功能。
商业楼位于地下二层，3台15kW，设计供水压力0.7MPa。商业建筑白天耗水量大，需要同时运行两台水泵才能满足用水需求；而夜间用水量很小，只需一台水泵变频运行即可维持水压，白天和夜间用水量比较规律。
1、3台泵的运行方式
根据用水特点，三台给水泵运行如下：
(1） 变频启动1#水泵。用水量不大时，1#水泵在变频器控制下稳定运行；当用水量增加时，如果1#水泵接近工频运行，水压仍不足，则将1#泵切换到工频运行状态，同时启动2#泵变频运行，此时耗水量要求得到满足。
(2）夜间用水量减少时，如果2#水泵一直低速运行，水压仍超限，PLC同时检测到这两个信号，停止工频运行的1#泵，停止2#泵，变频运行，维持水压。
(3）第二天白天用水量增加时，2#水泵切换到工频运行状态，3#水泵变频启动；晚上，用水量减少，停止2#水泵，3#水泵变频维持水压运行；
（4）第三天，白天用水量增加，3#水泵切换到工频运行状态，1#水泵变频启动；3#水夜间停泵，1#水泵变频运行，维持水压；
(5）第四天，1#水泵工频运行，2#水泵变频运行；晚上，1#水泵停止，2#水泵变频运行. 水泵交替运行状态见下表：
表1 水泵交替运行状态
根据上表，第四台昼夜泵的运行状态开始重复第一个昼夜，即每三天三夜后，三台泵将完成一个完整的“变频运行-工频运行-停止”。
2、主电路方案设计
由于每台水泵都有一个“变频-工频”的切换过程，因此每台水泵需要两个接触器来实现切换，两个接触器需要进行机械和电气联锁。3台泵共需要6个接触器来实现切换功能。
主电路原理图如下：
图1 三台给水泵主回路示意图
每台水泵均配有手动/自动开关，以及变频和工频启停按钮，当PLC或压力传感器出现故障时，可手动操作，保持供水不中断。
3、PLC输入输出信号
系统的最终执行元件是接触器，通过控制不同接触器的闭合来控制水泵的变频和工频运行。3台泵需要3组6个控制信号，加上变频器的启停信号和水压损失。整个系统有8个输出信号。
系统输入信号多于输出信号，主要包括3台水泵的手动/自动状态信号、故障信号、水压上下限信号、运行上下限信号变频器的频率和变频器的故障信号。
系统的输入信号共有13个信号。由于系统选用三菱电机FR-F740变频器，其工作频率上限取自其模拟输出，因此有12个开关信号和1个4-20mA信号。考虑到在水泵故障的情况下，PLC处理结果与手动状态下的水泵相同，都是另外两台水泵在变频-工频旋转运行，所以手动/自动状态信号和故障信号可以合二为一恒压供水系统，这样输入信号就减少到10个。
根据以上输入输出信号要求，选用的PLC为三菱电机FX1N-24MR产品，14个继电器输入点和10个继电器输出点，程序指令完全满足系统要求。PLC配备FX1N-2AB-BD双通道模拟量输入控制模块，检测变频器CA端输出的信号。
图2 PLC输入输出信号分布
图3 变频器频率上限信号输入
4、水压模拟处理
考虑到逆变器的参数多、复杂、专业，一旦设置完成，就不想随便改了，所以系统的模拟信号——管网水压信号（4-20mA）不调用变频器的PID调节模块进行处理。相反，它配备了一个外部PID调节仪器。
根据系统要求，配置一台WT-A600型（天津索斯仪表）单回路万能自整定PID调节器。仪器有两行数显，分别显示设定值和测量值；另有两行光束，分别显示输入输出百分比。
两线制压力变送器信号经调节器PID反应调节后输出至变频器外部模拟控制端子。
图4 PID调节器
PID调节器可以设置上下限报警功能，PLC输入信号的上下限由此输出。调节器将系统设定值、上限值、下限值、比例参数P、积分参数I、微分参数D等几个参数设置为常用参数，普通用户可以修改，高级参数需要输入密码，所以，用户可以根据系统的实际运行情况设置一些参数，得到PID的最佳配置。
5、PLC程序实现
PLC程序可分为两部分，一部分根据判断条件确定泵的运行，如增加或减少泵，另一部分决定运行或停止哪台泵。
图5 标志位设置梯形图示意图
使用PLC内部软继电器设置两个标志位，分别是上泵指令（M0）和下泵指令（M1））。FX1N-2AB-BD模拟输入的CH1模块由 M8000 设置恒压供水系统，设置为电流输入模式（4～20mA），将 CH1 的值直接存入 D0，当 D0 的值达到 20mA（变频器输出 50Hz）时，同时存在压力下限信号 X1 ，延时20S后，加泵标志位置位时，当前变频运行泵切换到工频运行，变频启动下一个泵。同理，当压力上限信号X0和频率下限X2 信号同时存在，设置 20S 延时 M1 时停止执行 指令以当前工频运行水泵。
六，结论
以旋转运行的方式实现恒压供水是一种常见的解决方案。与备用运行方式相比，实现了每台水泵的平均寿命，普通水泵磨损严重，备用水泵长期不使用甚至腐蚀的情况；万一水泵发生故障，剩余的水泵组成一个新的轮换系统继续运行。
在工程案例中，可以根据现场实际运行的泵的数量和工艺要求，选择合适的旋转条件，例如本文中用水的周期性规律。如果现场需要长期运行，时间可以轮换，以达到平均寿命的目的。
例如，笔者曾在天津某汽车生产线上使用类似的方案，匹配机器人冷却水控制设备，实现4台水泵根据累计运行时间交替运行。控制系统已成功运行2年多。不同的是泵的功率更大（30kW），从变频运行切换到工频运行时增加了软启动器。
（编自《电气技术》，原标题为《一种基于PLC的自动轮换恒压供水方案》，作者为王帅。）