【摘 要】基于PLC控制的恒壓供水系統(tǒng)由變頻器、PLC組成的控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)泵的水流輸出量組成。此系統(tǒng)由三臺(tái)水泵并聯(lián)組成電動(dòng)機(jī)泵組，加之以工頻電網(wǎng)或變頻器供電，電動(dòng)機(jī)泵組的運(yùn)行速度和切換頻率依據(jù)系統(tǒng)出口水壓力及流量大小的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)，來(lái)保障系統(tǒng)的最佳運(yùn)行狀態(tài)和供水的及時(shí)安全性。

【關(guān)鍵詞】PLC 恒壓供水 變頻調(diào)速

一、引言

本文研究的是四泵生活供水、消防供水雙恒壓供水系統(tǒng)，可編程控制器、變頻器、壓力傳感器共同構(gòu)成了此變頻恒壓供水系統(tǒng)。旨在保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_(kāi)放性基礎(chǔ)之上，明顯提升恒壓控制技術(shù)，提高供水系統(tǒng)的節(jié)能效果和安全穩(wěn)定性能，使系統(tǒng)的操作程序更加簡(jiǎn)單方便，事故報(bào)警時(shí)速提前且準(zhǔn)確。

二、系統(tǒng)要求

（一）系統(tǒng)速度低恒壓值運(yùn)行時(shí)對(duì)應(yīng)生活供水，較高的恒定值，當(dāng)消防供水時(shí)運(yùn)行。在本工程設(shè)計(jì)中，各種水泵的選擇上，消防水泵的功率遠(yuǎn)大于生活供水的水泵。

（二）根據(jù)恒壓值的變化，兩臺(tái)泵依照“先開(kāi)后停”規(guī)則分別退出和接入。

（三）倘若一臺(tái)水泵持續(xù)工作時(shí)間大于3小時(shí)，在供水量不高的狀況下，系統(tǒng)應(yīng)該轉(zhuǎn)換啟用處于休眠狀態(tài)的泵。休眠泵可以根據(jù)PLC設(shè)定的時(shí)間環(huán)節(jié)自動(dòng)投入運(yùn)行，也可以根據(jù)管網(wǎng)長(zhǎng)時(shí)間低壓來(lái)投入運(yùn)行。

（四）系統(tǒng)中的每一臺(tái)泵在啟動(dòng)時(shí)刻都必須具備軟啟動(dòng)效能。

（五）必須具備可靠的故障預(yù)警報(bào)告功能。

（六）系統(tǒng)一般是處在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下工作的，但是在安全檢查或者緊急事故處理時(shí)必須具備人工操作功能，所以必須具備人工和自動(dòng)化兩種運(yùn)行功能。

三、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PLC系統(tǒng)具備的開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)分別為6個(gè)、12個(gè)，模擬量輸入點(diǎn)喝輸出點(diǎn)各1個(gè)。在保障正常工作的情況下，考慮經(jīng)濟(jì)最優(yōu)性，本系統(tǒng)的配置主要有一臺(tái)FX-32MR主機(jī)、模擬量輸出擴(kuò)展模塊FX-2N、一個(gè)模擬量輸入擴(kuò)展模塊FX-4N。系統(tǒng)具體配置圖如下所示（見(jiàn)圖1）：

筆者對(duì)于該系統(tǒng)輸入信號(hào)共7個(gè)，輸出信號(hào)統(tǒng)計(jì)13個(gè)，對(duì)所有這些輸出、輸入信號(hào)要進(jìn)行統(tǒng)一的地址配位。水池水位上限信號(hào)為X1，下限信號(hào)是X2，此值除非在被水淹沒(méi)的時(shí)候?yàn)?之外，其他情況下均是1。

四、系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的操作控制功能都是由軟件的設(shè)置結(jié)合泵站的配置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在硬件配置確定完善的情況下，系統(tǒng)泵站軟件分析設(shè)計(jì)為：

（一）由“恒壓”要求出發(fā)的工作泵組數(shù)量管理

為了保障系統(tǒng)水壓的恒定性，一般在水壓回落的時(shí)候，要提升水泵的輸出功率，變頻器的輸出頻率也要隨之有所提高，而且在當(dāng)前泵數(shù)不能滿足恒壓目的時(shí)，有必要啟動(dòng)更多的泵來(lái)滿足恒壓要求。一般在變頻器的輸出頻率升到50HZ，也就是達(dá)到設(shè)定的最高上限數(shù)值時(shí)，就要啟動(dòng)新泵了，這也是判斷是否有必要啟用新泵的標(biāo)準(zhǔn)之一。

為了確定變頻器工作頻率達(dá)上限值的可靠性，應(yīng)考慮頻率波動(dòng)下，頻率短時(shí)突變到上限情況，所以在程序中考慮采取時(shí)間濾波，用時(shí)間段的長(zhǎng)短來(lái)判定變頻器的頻率是否到達(dá)設(shè)定上限值。

（二）生活水系統(tǒng)的分時(shí)控制

（三）夜間休眠模式下的供水

五、系統(tǒng)的運(yùn)行分析

（一）設(shè)備控制2臺(tái)水泵電機(jī)

供水低峰時(shí)，啟用一臺(tái)水泵電機(jī)變頻調(diào)速。當(dāng)供水量上升時(shí)，管網(wǎng)中的水壓值隨之降低，此時(shí)，第一臺(tái)運(yùn)行水泵由低速向高速調(diào)頻。當(dāng)水泵滿負(fù)荷運(yùn)行依然不能滿足供水需求時(shí)，應(yīng)將此臺(tái)水泵切換到工頻運(yùn)行，第二臺(tái)水泵由變頻調(diào)速器控制變頻運(yùn)轉(zhuǎn)。如果用水量持續(xù)上升，應(yīng)將兩臺(tái)水泵的供水量調(diào)至最大，即將第二臺(tái)水泵切至工頻運(yùn)行。供水量下降時(shí)，第二臺(tái)運(yùn)行水泵率先由高頻向低頻段調(diào)速運(yùn)行，工作頻率達(dá)到柜內(nèi)微機(jī)控制器預(yù)先設(shè)定的下限數(shù)值，而當(dāng)實(shí)際測(cè)量水壓數(shù)值依然大于設(shè)定數(shù)值之時(shí)，第一臺(tái)水泵變工頻運(yùn)行，直接停止第二臺(tái)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)；若實(shí)際工作水壓還大于預(yù)定值，為了保證系統(tǒng)內(nèi)水壓的恒定，直接將工頻運(yùn)行水泵改為變頻運(yùn)轉(zhuǎn)。

（二）安全問(wèn)題

系統(tǒng)軟件設(shè)置方面要有多層保護(hù)環(huán)節(jié)，組態(tài)自身能對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行時(shí)時(shí)的安全監(jiān)測(cè)和預(yù)警報(bào)告。硬件方面設(shè)置機(jī)械保護(hù)，多個(gè)閉合觸點(diǎn)互鎖組成：包括急停，壓力超限開(kāi)關(guān)，水位超限保護(hù)，電機(jī)過(guò)載保護(hù)繼電器，空載保護(hù)等。

六、結(jié)束語(yǔ)

基于PLC控制的恒壓供水系統(tǒng)由PLC、變頻器組成，調(diào)節(jié)泵的水流輸出量。此系統(tǒng)由三臺(tái)水泵并聯(lián)組成電動(dòng)機(jī)泵組，由工頻電網(wǎng)或變頻器供電，電動(dòng)機(jī)泵組的運(yùn)行速度和切換頻率依據(jù)系統(tǒng)出口水壓力及流量大小的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)，由此保障系統(tǒng)的最佳運(yùn)行狀態(tài)。該供水系統(tǒng)在保證居民用水安全、穩(wěn)定的基礎(chǔ)之上，還可以對(duì)自身運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行集中管理和監(jiān)控。同時(shí)系統(tǒng)能夠適應(yīng)節(jié)能減排的潮流趨勢(shì)，有非常好的節(jié)能性。

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