柴會軒

摘要:隨著社會的不斷發(fā)展,高層建筑物越來越多。高層建筑的供水問題越來越突出。過去的有塔供水方式和系統(tǒng),已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的要求。所以新的供水方式和系統(tǒng)出現(xiàn),現(xiàn)在在高層建筑供水系統(tǒng)中大都采 PLC 來實現(xiàn),本文介紹了PLC控制的無塔恒壓供水系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞:PLC 變頻器 恒壓

中圖分類號: G718文獻標識碼: C文章編號:1672-1578(2009)5-0181-02

1 引言

隨著社會的發(fā)展和進步,城市高層建筑的供水問題日益突出。一方面要求提高供水質(zhì)量,不要因為壓力的波動造成供水故障;另一方面要求保證供水的可靠性和安全性,在發(fā)生火災時能夠可靠的供水。針對這兩方面的要求。新的供水方式和控制系統(tǒng)應運而生,這就是PLC控制的恒壓無塔供水系統(tǒng)。恒壓供水包括生活用水的恒壓控制和消防用水的恒壓控制——即雙恒壓供水系統(tǒng)。恒壓供水保證了供水的質(zhì)量,以PLC為主機的控制系統(tǒng)豐富了系統(tǒng)的控制功能,提高了系統(tǒng)的可靠性。

根據(jù)上面的要求設(shè)計下面一個三泵生活/消防雙恒壓無塔供水系統(tǒng),該系統(tǒng)工藝過程如圖1-1所示:

市網(wǎng)來的水用高低水位控制器EQ來控制注水閥YV1,它們自動把水注滿儲水水池,只要水位低于高水位,則自動往水箱中注水。水池的高/低水位信號也直接送給PLC,作為低水位報警用。為了保證供水的連續(xù)性,水位上下限傳感器高低距離不是相差很大。生活用水和消防用水共用三臺水泵,平時電磁閥YV2處于失電狀態(tài),關(guān)閉消防管網(wǎng),三臺水泵根據(jù)生活用水的多少,按一定的控制邏輯運行,使生活供水在恒壓狀態(tài)下(生活用水低恒壓值)進行:當有火災發(fā)生時,電磁閥YV2得電,關(guān)閉生活用水管網(wǎng),三臺水泵供消防用水使用。并根據(jù)用水量的大小,使消防供水也在恒壓狀態(tài)(消防用水高恒壓值)下進行?；馂慕Y(jié)束以后,三臺水泵再改為生活供水使用。

2 系統(tǒng)控制要求

對三臺水泵生活/消防雙恒壓供水系統(tǒng)的基本要求是:生活供水時,系統(tǒng)應在低恒壓值下運行,消防供水時系統(tǒng)應在高恒壓值運行;三臺水泵根據(jù)恒壓的需要,采用“先開先停”的原則接入和退出;在用水量小的情況下,如果一臺水泵連續(xù)運行時間超過3小時,則要切換到下一臺水泵工作,即系統(tǒng)具有“倒泵功能”,避免一臺水泵工作時間過長,以防止其他水泵長時間不用而銹死;三臺水泵在啟動時要有軟啟動功能;要有完善的報警功能;對水泵的操作要有手動控制功能,手動只在應急或檢修時臨時使用;要具有水池防抽空功能。

3 控制系統(tǒng)的I/O分配及地址分配

控制系統(tǒng)的輸入/輸出信號的名稱、代碼及編號如表1-1所列。水位上下限信號分為I0.1、I0.2,它們在水淹沒是為“0”,露出時為“1”。

4 PLC系統(tǒng)的選型

從上面的分析可以知道,系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入點6個、開關(guān)量輸出點12個;模擬量輸入點1個、模擬量輸出點1個。如選用CPU224PLC,也需要擴展單元;如果選用CPU226PLC,則價格較高,浪費較大。參照西門子S7-200產(chǎn)品目錄及市場實際價格,選用主機為CPU222PLC(8入/6繼電器輸出)一臺,加上一臺擴展模塊EM228(8繼電器輸出),再擴展一個模擬量模塊EM235(4AI/1AO)。這樣的配置是最經(jīng)濟的。系統(tǒng)控制框架圖如圖2所示:

5 電氣控制系統(tǒng)原理圖

電氣控制系統(tǒng)的原理包括主電路、控制電路圖及PLC外圍接線圖。

5.1主電路圖

如圖3所示為電控系統(tǒng)主電路。三臺電機分別為M1、M2、M3。接觸器KM1、KM3、KM5分別控制M1、M2、M3的工頻運行;接觸器KM2、KM4、KM6分別控制M1、M2、M3的變頻運行,FR1、FR2、FR3分別為三臺水泵電機過載保護用的熱繼電器;QS1、QS2、QS3、QS4分別為變頻器和三臺水泵電機主電路的隔離開關(guān);FU1為主電路的熔斷器,VVVF為簡單的一般變頻器。

5.2PLC外圍接線圖

如圖4所示為PLC及擴展模塊外圍接線圖?；馂臅r、火災信號SA1被觸動,I0.0為1。

6 系統(tǒng)程序設(shè)計

本程序分為三部分:主程序、子程序和中斷程序。

邏輯運算及報警處理等放在主程序。系統(tǒng)初始化的一些工作放在初始化子程序中完成,這樣可節(jié)省掃描時間。利用定時器中斷功能實現(xiàn)PID控制的定時采樣及輸出控制。生活供水時系統(tǒng)設(shè)定值為滿量程的70%。消防供水時系統(tǒng)設(shè)定為滿量程的90%。在本系統(tǒng)中,只是用比例積和積分控制,其回路增益和時間常數(shù)可通過工程計算初步確定,但還需要進一步調(diào)整以達到

最優(yōu)控制效果。初步確定的增益和時間常數(shù)為:

增益 Ks=0.25;

采樣時間 Ts=0.2S,積分時間 =30min。

程序中使用的PLC元器件及功能如下表所列。

系統(tǒng)程序設(shè)計中的梯形圖根據(jù)下面的列表中的參數(shù)可以輕松的編寫,如主程序、子程序、中斷程序在這里就不再一一列出。

7 結(jié)語

隨著高層建筑的日益的增多,人們?nèi)粘Ｉ钏降奶岣?對現(xiàn)代化的物業(yè)管理的要求也提出了新的要求,無塔恒壓供水系統(tǒng)的應用將日益的普及,現(xiàn)代化的技術(shù)將以全新的速度投入到日常生活中。

參考文獻:

[1]常斗南,李全利,張學武.可編程序控制器原理應用實驗[M].機械工業(yè)出版社, 1998.7.

[2]俞云奎,羅耀華.可編程序調(diào)節(jié)、控制器原理與應用[M].哈爾濱工程大學出版社,1997.5.

[3]付家才.工業(yè)控制工程實踐技術(shù)[M].化學工業(yè)出版社,2003.8.