基于PROFIBUS总线技术的变频恒压供水控制系统

需要加泵时变频器停止运行，并由变频器的输出端口(图2中的R01～R03端口)输出信号到s7—300PLC，由PLC控制切换过程。切换开始时，变频器停止输出(变频器设置为自由停车)，利用水泵的惯性将第一台水泵切换到工频运行，变频器连接到第二台水泵上起动并运行，照此，将第二台水泵切换到工频运行，变频器连接到第三台水泵上起动并运行；需要减泵时，系统将第一台水泵停止，第二台水泵停止，这时变频器连接在第三台水泵上；再需要加泵时，切换从第三台水泵开始循环。这种方式保证永远有一台水泵在变频运行，4台水泵电机中的任一台都可能变频运行，这样才能做到不论用水量如何改变都可保持管网压力基本恒定，且各台水泵运行的时间基本相同，给维护和检修带来方便，所以大部分的高楼供水都倾向于采用循环投切方案。图2中的软启动器作为备用，当变频器或PLC故障时可用软起动器手动轮流起动各泵运行供水。

实际工作时，由于电机投切是在瞬间完成的，电流冲击可能性较大，为保证切换成功，回路上的空气开关容量一般都选得比较大。循环投切时，电机从变频往工频切换，只要切换的延时足够，电机由变频切换到工频时的电流冲击不大。一般残余电压的衰减时间为1～2 S，切换延时也不是越长越好，延时短则残余电压高、速度降落小，延时长则残余电压低但速度降落大。选择延时需二者兼顾，在调试时得到理想的时间值，从而得到最小的冲击电流。

2．2变频器的控制

根据图1所示结构，首先在上位机(IPC)中选择STEP 7编程软件和MM系列变频器GSD文件，在STEP 7编程软件中组建Profibus—DP网，并定义CPU315—2DP为主站。然后导入MM系列变频器GSD文件，此操作使STEP 7能识别MM系列变频器并声明数据格式。导入变频器GSD文件后，在从站选项中自动添加了MM4XX系列变频器选项，此时再将变频器从站添加到Profibus—DP网上，系统自动分配通讯数据地址，在PLC程序中就可直接引用分配到的地址对变频器进行操作及监视。变频器在PROFIBUS总线中具体的数据格式如表1、2所示。根据上述方法建立起PROFIBUS现场总线的DP主站和变频器从站后变频器即可驱动水泵电机进行恒压供水。

表1 控制字(16位)

表2 状态字(16位)

3结论

PROFIBUS—DP现场总线是一种数字通信网络技术，总线的主站与从站之间采用数字信号进行通信。由于用数字信号替代模拟信号，因而可实现一对电线上传输多个信号，同时又为多个设备提供电源，这种控制系统大量减少了导线和连接附件，提高了系统的可靠性和抗干扰能力。基于PROFIBUS现场总线的变频恒压供水控制系统融合了先进的自动化技术、计算机技术、通讯技术、故障诊断技术和软件技术，具有通讯能力强、组网方便、压力恒定、维护方便等特点，特别适用于高楼建筑行业，同时控制系统充分利用了组态软件的强大数据处理和图形表现能力，在建筑行业具有较大的推广价值。