众所周知，水是人类生活和生产中不可缺少的一部分，没有了水可以说什么也做不了。而小区的日常供水是随着时间而变化的，因季节、昼夜相差很大，因此用水和供水的不平衡主要表现在水压土，即用水多而供水少则水压低，用水少而供水多则水压高。就目前而言，我国在市政供水，工业生产循环供水等方面技术比较落后。随着电力电子技术和计算机控制技术的发展，用PLC作为主控制器，变频器作为执行机构对供水系统进行设计，实现了高效、节水、节能的恒压供水，满足居民和工业用水的需要。新型变频恒压供水与过去的水塔或高位水箱以及气压供水方式相比，不论是设备的投资，运行的经济性，还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有元法比拟的优势，而且具有显著的节能效果。恒压供水调速系统的这些优越性，引起国内几乎所有供水设备厂家的高度重视，并不断投入开发、生产这一高新技术产品。目前该产品正向着高可靠性、全数字化做机控制，多品种系列化的方向展。追求高度智能化，系列标准化是未来供水设备适应城镇建设、开发智能楼宇、网络供水调度和整体规划要求的必然趋势，早期的单泵调速恒压系统正逐渐为多泵系统所代替。虽然单泵产品系统设计简易可靠，但由于单泵电机深度调速造成水泵、电机运行效率低，而多泵型产品投资更为节省，运行效率高，被实际证明是最优的系统设计。
一、PLC技术发展
PLC是一种专为工业环境下应用而设计的数字运算操作系统。它采用可编程序的存储器存储执行逻辑运算、顺序控制、定时计数―及算术运算等操作指令，通过数字量、模拟量输入与输出，控制机械运动和生产过程。
1.可编程控制器的定义:
可编程控制器，简称PLC (Programmable logic Controller） ,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义:PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系
2.PLC技术的特点
2.1 结构紧凑适应性强
PLC发展到今天，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制，CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
2.2 可靠性高，抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用优质的电子元件与合理的系统结构设计，内部电路采取光电隔离、数字滤波、故障诊断等硬件措施，具有很高的可靠性。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间很长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC 以外的电路及设备也获得故障自诊断保护，使得整个系统具有极高的可靠性。―还特别设立了警戒时钟WDT，PLC系统对警戒时钟进行定时刷新，一旦出现死循环，PLC能自动重新启动，对软件程序和硬件进行检查，给出错误报警，避免了个人电脑和单片机经常出现的死机现象。
2.3 稳定性强，容易改造
PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造周期大为缩短，同时维护变得容易起来。更重要的是可以使同一设备经过改
2.4 体积小，重量轻，能耗比较低
以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。
二、变频恒压供水系统
供水系统是国民生产生活中不可缺少的重要一环。传统供水方式占地面积大，水质易污染，基建投资多，而最主要的缺点是水压不能保持恒定，导致部分设备不能正常工作。变频调速技术是一种新型成熟的交流电机变频调速技术，它以其独特优良的控制性能被广泛应用于速度控制领域，特别是供水行业中。由于安全生产和供水质量的特殊需要，对恒压供水压力有着严格的要求，因而变频调速技术得到了更加深入的应用。恒压供水方式技术先进、水压恒定、操作方便、运行可靠、节约电能、自动化程度高，在泵站供水中可完成以下功能:维持水压恒定;控制系统可手动或自动运行;多台泵自动切换运行;系统睡眠与唤醒，当外界停止用水时，系统处于睡眠状态，直至有用水需求时自动唤醒。
1.变频恒压供水原理
所谓恒压供水是能够自动保持水管内水压不变的供水过程。保持水压恒定即保持水管中水的流量恒定，根据流体力学的原理，水泵的流量与转速成正比，而电动机轴土消耗的功率与转速的平方成正比。因此变频恒压供水基本原理是通过安装在系统中的压力检测装置将系统压力信号与设定值进行比较，再通过控制器调节变频器输出，元级调节水泵机组的转速和调水泵的数量，使系统水压在水流量变化时，稳定在一定的范围内。
2.控制系统组成及控制过程
2.1 控制系统组成
根据系统的技术要求，本系统采用目前较为先进的交流变频调速恒压供水的控制方案。系统由PLC、变频器、水箱、供水机组、供水管网和各种传感器、仪表组成。
2.2 系统的控制过程
通过压力表检测出当前管网的压力值，并把它传送给 PLC ， PLC 通过检测值与 设定值比较后，经过 PID 调节，把控制量送给变频器来控制水泵机组。第一台水泵变 频起动运行，当水压不足时，将第一台水泵切入工频运行，再投入第二台变频泵，依 此类推，直到第四台水泵起动停泵时先停第一台工频泵，最后停变频泵，即遵循先开 先停的原则。变频器通过对水泵机组投入运行水泵的数量和水泵转速的调节，达到控 制管网压力的目的。
三、PID 控制原理
1.PID控制的原理和特点
在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称 PID 控制，又称 PID 调节。PID 控制器问世至今已有近 70 年历史，它以其结构简单、 稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构 和参数不能完全掌握，或得不到精确地数学模型是，控制理论的其它技术难以采用时， 系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用 PID 控制技术最 为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效地测量手段来获 得系统参数时，最适合用 PID 控制技术。PID 控制技术实际中也有 PI 和 PD 控制。PID 控制器就是根据系统误差，利用比例、积分和微分计算出控制量进行控制的。
2.PID控制器的参数整定
PID 控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确 定 PID 控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID 控制器的参数整定的方 法很多，概括起来有两大类：一是理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算 数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它 主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程 实际中被广泛采用。PID 控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线 法和衰减法。两种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式 对控制器参数进行鉴定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际 运行中进行最后调整与完善。
四、变频器原理
变频器主要是由主电路、控制电路组成。主电路是给异步电动机提供调压调频电 源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类：电压型和电流型。电压型是 将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的 直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。 控制电路是给异步电动机供电的主电路提供控制信号的回路，它有频率、电压的 “运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”，将运 算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”，以及逆变器和电动机的“保护电路”组 成。
五、结论
变频恒压供水系统以其环保、节能和高品质的供水质量等特点，广泛应用于居民 生活和工业生产中。变频恒压供水系统集变频技术、电气技术、现代控制技术于一体。 变频恒压供水方式与过去的水塔或高位水箱以及气压供水方式相比，不论是设备的投 资，运行的经济性，还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有无法比拟 的优势，而且具有显著的节能效果。该系统进行供水可以提高供水系统的稳定性和可 靠性，方便地实现供水系统的集中管理与监控，同时系统具有良好的节能效果。目前 变频恒压供水系统正想着高可靠性、全数字化微机控制、多品种系列化的方向发展。 追求高度智能化、系列化、标准化，是未来供水设备适应城镇建设中成片开发、智能 楼宇、网络供水调度和整体规划要求的必然趋势。
参考文献
[1]李光辉,周小波,曾文明,赵九洲,胡志国,卢珍.智能泵站PLC远程控制系统设计[J].中国农机化学报,2018,39(07):78-83.
[2]杨梅.雨水泵站PLC控制系统自动化设计[J].科技经济导刊,2018,26(17):59+6.
[3]张振超.液压泵站远程控制系统的PLC设计分析[J].科技风,2018(14):68.
[4]李阳.污水泵站自动控制系统中PLC的应用[J].化学工程与装备,2018(03):287-288.
[5]胡晓飞.SMATIC S7-300 PLC在自动提升泵站控制系统中的应用[J].科技创新导报,2017,14(29):1+3.
[6]张登峰. 基于PLC和组态王的泵站监控系统设计[D].内蒙古农业大学,2012.
[7]孙平安. 泵站综合自动化及其优化控制调节的研究[D].扬州大学,2012.
[8]陆嘉. 基于PLC的乳化液泵智能监控系统研制[D].西南交通大学,2009.
[9]郭旭芳. 泵站综合监控系统研究与应用[D].西南交通大学,2008.
[10]徐青,缪永骏.泵站计算机监控系统结构改进[J].水电自动化与大坝监测,2007(06):76-78.
[11]夏建明. 基于TCP/IP的远程监控系统的研究与实现[D].西安理工大学,2005.
[12]顾遥,何星,张卫东.城市无人值守泵站的远程监控[J].中国给水排水,2004(09):84-86.
[13]霍宁.泵站监控系统及其结构的发展趋势[J].水电自动化与大坝监测,2004(04):81-85.
[14]张爱华. 基于组态王软件的泵站计算机监控系统研究[D].西安建筑科技大学,2004.
[15]周文斌. 基于工业自动化组态软件的泵站监测控制系统研究[D].西安建筑科技大学,2003.
[16]陈 虹,唐鸿儒,杨 鹏,曹 卫.泵站监控系统的现状和趋势[J].中国农村水利水电,2002(02):55-59.
[17]钟震,沈日迈,黄逸中,董益林,窦以松,何希杰,穆建新.国内外泵站监控自动化技术设备现状与发展[J].中国农村水利水电,1998(02):18-20.
[18]E.B. Priyanka, C. Maheswari, S. Thangavel,Online Monitoring and Control of Flow rate in Oil Pipelines Transportation System by using PLC based Fuzzy‐PID Controller[J],Flow Measurement and Instrumentation,2018,62:144-151.
[19]S.P. Berge, B.F. Lund, R. Ugarelli,Condition Monitoring for Early Failure Detection. Frognerparken Pumping Station as Case Study[J],Procedia Engineering,2014,70:162-171.
[20]Kjell Alfredsson,Developments in pumping station control[J],World Pumps,2002,2002:14-15.
[21]Dariusz Borkowski, Andrzej Wetula, Andrzej Bień,Design, optimization, and deployment of a waterworks pumping station control system[J],ISA Transactions,2012,51(4):539-549.
