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        PLC控制的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計分析

        2016-03-04 00:30:48司道遠(yuǎn)
        無線互聯(lián)科技 2015年11期
        關(guān)鍵詞:供水系統(tǒng)PLC控制恒壓

        司道遠(yuǎn)

        摘要:供水系統(tǒng)是維持生產(chǎn)生活正常進(jìn)行的重要保障,怎樣才能提高其運(yùn)行安全性、穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性,必須要就系統(tǒng)研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析,并積極應(yīng)用各項新型技術(shù),對供水管末端壓力以及供水始端壓力進(jìn)行有效控制,將整個供水管網(wǎng)的壓力維持在一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。文章對PLC控制恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計措施進(jìn)行了簡要分析。

        關(guān)鍵詞:PLC控制;恒壓;供水系統(tǒng)

        現(xiàn)在常見供水模式有氣壓罐供水、恒速泵加壓供水以及水塔高位水箱供水等,隨著計算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)以及變頻技術(shù)等在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用,可以更有效的提高其運(yùn)行效果。如PLC、計算機(jī)與變頻技術(shù)綜合組成的恒壓供水系統(tǒng),能夠自動根據(jù)用水量變化及時進(jìn)行調(diào)節(jié),整個供水過程效率更高,同時在經(jīng)濟(jì)與穩(wěn)定性等方面也具有更大的優(yōu)勢。

        1恒壓供水系統(tǒng)概述

        恒壓供水系統(tǒng)實現(xiàn)了PLC與變頻技術(shù)的組合,通過變頻器來對水泵的運(yùn)行進(jìn)行控制,達(dá)到將市政管網(wǎng)水源以及地下水源經(jīng)蓄水池直接加壓進(jìn)入到供水管網(wǎng)中,滿足生產(chǎn)生活需求。在系統(tǒng)運(yùn)行時,可以通過對供水管網(wǎng)流量以及壓力變化,利用PLC自動控制變頻器輸出頻率,對水泵電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度進(jìn)行調(diào)控,將系統(tǒng)運(yùn)行壓力維持在穩(wěn)定狀態(tài),達(dá)到恒壓供水的目的。恒壓供水系統(tǒng)具有經(jīng)濟(jì)效益高、運(yùn)行穩(wěn)定、操作簡單以及自動化程度高等優(yōu)點(diǎn),在運(yùn)行過程中管理十分方便。

        2 PLC控制恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計分析

        2.1硬件系統(tǒng)設(shè)計

        2.1.1水泵機(jī)組

        水泵機(jī)組為供水系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備,在選擇時需要結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行實際需求,對當(dāng)?shù)毓┧枨筮M(jìn)行分析,同時參考供水流量、供水類型以及供水壓力等參數(shù),確定水泵機(jī)組、電機(jī)等構(gòu)件。如可以選擇用3臺DFW系列離心泵為二級加壓泵房機(jī)組,此種水泵電機(jī)與泵直接相聯(lián),中間傳動結(jié)構(gòu)更為簡單,運(yùn)行時穩(wěn)定性更高。電機(jī)為三相異步電動機(jī),轉(zhuǎn)速為1480r/min,功率160KW,額定電流288A。另外,可以選擇用硬質(zhì)合金機(jī)械來進(jìn)行軸封處理,不但可以延長設(shè)備服務(wù)年限,同時在后期運(yùn)行維護(hù)過程中也更為方便。

        2.1.2儀表

        (1)電磁流量計。

        需要以管徑與流量等依據(jù)作為選擇依據(jù),常用有LDTH管道式電磁流量計,供電電壓220v,輸出4-20mA,量程0~5m/s可調(diào)。將其應(yīng)用于系統(tǒng)中,測量管內(nèi)無阻流部件,對直管段要求比較低,并且在測量時不會受到液體密度、溫度、壓力以及粘度等因素影響嗎,計量結(jié)果更準(zhǔn)確。

        (2)壓力變送器。

        主要作用是檢測供水管網(wǎng)壓力變送為4~20mA電流信號輸入到PLC中,對比壓力設(shè)定值后由PID進(jìn)行調(diào)節(jié),最后將運(yùn)算后頻率輸出到變頻器,來對水泵電機(jī)運(yùn)行頻率、供水量等進(jìn)行調(diào)節(jié),實現(xiàn)恒壓供水。在選擇時應(yīng)以水泵機(jī)組供水量、揚(yáng)程以及供水壓力等參數(shù)作為依據(jù),以提高PLC數(shù)據(jù)傳輸可靠性為目的來確定,如KT-3351系列智能壓力變送器,量程0-1MPa,輸出4-20mA,具有精確的自診斷能力,數(shù)據(jù)傳輸精度高,并且零點(diǎn)與量程調(diào)整影響小。

        1.1.3變頻器

        以電動機(jī)額定電流與功率來確定所選變頻器容量,確保其運(yùn)行時能夠滿足幾個條件,即:

        2.2系統(tǒng)電路設(shè)計

        系統(tǒng)電路的設(shè)計需要做好幾個因素的分析,即輸入電源電壓在一定允許范圍內(nèi)變化,在輸入交流電斷電時,不會對控制器程序以及數(shù)據(jù)造成損壞,并且電路運(yùn)行具有較高的穩(wěn)定性與安全性。尤其是對于不允許斷電的場合,需要做好電源冗余管理,并對其進(jìn)行完善的抗干擾處理。變頻器輸入信號分為控制信號與輸入電源信號2種,設(shè)計時應(yīng)選擇用控制電路端子FWD、REV等方式來代替主電路電源ON/OFF方式來對變頻器運(yùn)行進(jìn)行控制。輸出信號分為輸出控制信號與送水泵變頻器輸出電源信號兩種,其中控制信號包括送PLC超壓信號、欠壓信號、變頻器故障信號。

        系統(tǒng)主水泵設(shè)計時以供水狀態(tài)為依據(jù),選擇變頻與工頻兩種方式,電路設(shè)計時就需要對每臺主水泵設(shè)置兩個接觸器,分別與工頻和變頻電源輸出相聯(lián),同時輔助泵只選擇工頻狀態(tài),只需要設(shè)置一個接觸器接入工頻即可。其中在連接線路時,需要確保水泵旋向的正確性。變頻器主電路輸出端子通過基礎(chǔ)接觸器與三相電動機(jī)相聯(lián),在旋轉(zhuǎn)方向與工頻電機(jī)轉(zhuǎn)向不同時,應(yīng)對輸出端子相序進(jìn)行調(diào)換,確保系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。另外,為對變頻器運(yùn)行功率進(jìn)行優(yōu)化,還可以就變頻器端子間接入相應(yīng)的Dc電抗器。對變頻器接地端進(jìn)行可靠接地處理,確保整個系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性,同時還可以降低設(shè)備運(yùn)行噪音。

        2.3監(jiān)測軟件系統(tǒng)計

        2.3.1軟件架構(gòu)

        為保證監(jiān)測軟件設(shè)計效果滿足系統(tǒng)恒壓供水需求,必須要在根本上掌握好總體功能設(shè)計,做好軟件架構(gòu)分析,在實現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)測基礎(chǔ)功能的同時,降低系統(tǒng)設(shè)計與運(yùn)行所需成本。從系統(tǒng)監(jiān)測功能來看,軟件架構(gòu)模塊主要包括信息監(jiān)控與管理程序兩大部分,如數(shù)據(jù)管理模塊、數(shù)據(jù)采集與通信模塊以及設(shè)備狀態(tài)控制模塊等。恒壓供水系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)控制模塊,主要是以各項數(shù)據(jù)對系統(tǒng)狀態(tài)影響為基礎(chǔ),通過各項收集到的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,來對各運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,保證設(shè)備維持在一個良好的運(yùn)行狀態(tài)。而數(shù)據(jù)管理模塊則主要對各項數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計、查詢以及分析,同時為向系統(tǒng)管理提供依據(jù)還需要對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行維護(hù)。

        2.3.2狀態(tài)控制模塊

        設(shè)備狀態(tài)控制模塊主要包括報警、參數(shù)設(shè)定、狀態(tài)顯示以及調(diào)整等作用,以對數(shù)據(jù)的分析結(jié)果為依據(jù),來對各項運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,確保系統(tǒng)維持在良好的運(yùn)行狀態(tài)。第一,報警。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障會及時通過聲音或者燈光閃爍等方式向工作人員發(fā)出警報,進(jìn)而可以及時采取措施處理故障。其中,要詳細(xì)如實記錄故障資料數(shù)據(jù),便于系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的分析。第二,狀態(tài)調(diào)整。即以設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)、數(shù)據(jù)為依據(jù),通過詳細(xì)分析在電腦上對各參數(shù)做進(jìn)一步的調(diào)整。一般可以利用PLC反饋的水位與壓力數(shù)據(jù),對PID參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,然后將其傳輸?shù)絇LC中,利用調(diào)節(jié)功能完成系統(tǒng)的控制,提高系統(tǒng)供水效果。第三,狀態(tài)顯示。主要利用趨勢圖方式來將各項運(yùn)行參數(shù)以動態(tài)的方式呈現(xiàn)出來,操作人員通過對趨勢圖的分析,既可以弄清并掌握設(shè)備運(yùn)行的詳細(xì)狀態(tài)。

        2.3.3數(shù)據(jù)采集與通信

        即對系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)與數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與處理,同時包括通信參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)存儲與通信等功能,其中參數(shù)設(shè)定即以系統(tǒng)管網(wǎng)供水壓力、用戶用水時間、用水量等為依據(jù),完成對壓力傳感器參數(shù)的設(shè)定,并利用PLC與上位機(jī)PC機(jī)相互通信協(xié)議來實現(xiàn)通信參數(shù)的設(shè)定。恒壓供水系統(tǒng)運(yùn)行會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù),通過對其的綜合分析與調(diào)整,對提高系統(tǒng)運(yùn)行效果具有重要意義。數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計,主要是滿足其利用相應(yīng)格式分解自PLC讀取數(shù)據(jù)的功能,利用濾波對其進(jìn)行相應(yīng)處理后存于數(shù)組中。而數(shù)據(jù)通信模塊的設(shè)計則應(yīng)滿足對PLC不同共狀態(tài)的控制,由上位機(jī)下達(dá)控制命令并完成對控制參數(shù)的修改。

        2.4 PLC程序設(shè)計

        PLC程序設(shè)計內(nèi)容主要包括系統(tǒng)初始化程序、水泵電機(jī)--啟動程序、小功率水泵電機(jī)變頻/工頻切換程序、水泵電機(jī)換機(jī)程序、閥門開啟關(guān)閉程序、停機(jī)程序以及報警程序等,所有程序相互配合來實現(xiàn)恒壓供水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。第一,初始化程序。即在系統(tǒng)正式運(yùn)行前,對整個系統(tǒng)的不同部分實際工作狀態(tài)進(jìn)行檢測,一旦發(fā)現(xiàn)錯誤內(nèi)容則發(fā)出警報,初始化模擬量數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)表同時賦予其初值,整個環(huán)節(jié)需要在主程序里面對子程序進(jìn)行調(diào)用方式來完成。第二,水泵電機(jī)啟動程序。PLC程序來完成電機(jī)的啟動,并且啟動前需要使變頻器三相電源輸入端得到電,由PLC發(fā)出指令,將變頻器三相電源輸出端與電機(jī)接觸器閉合,將變頻器外控端子FMD-CM常開觸點(diǎn)相連,將BX-CM間處于斷開狀態(tài)。第三,閥門啟閉程序。重點(diǎn)設(shè)計水泵機(jī)組啟停閥門啟閉研究,以及自動切換時閥門啟閉研究,一般情況下水泵機(jī)組啟動時,要先開機(jī)然后開閥,停機(jī)時則先關(guān)閥在停機(jī)。

        3結(jié)語

        PLC控制恒壓供水系統(tǒng)是現(xiàn)在常用的一種方式,為提高其運(yùn)行效果,在對系統(tǒng)進(jìn)行時,需要做好對各項硬件設(shè)備的選擇,以各項參數(shù)為依據(jù),來確保各構(gòu)件可以完全滿足系統(tǒng)運(yùn)行需求。同時,還應(yīng)就電路設(shè)計方法進(jìn)行分析,做好合理性設(shè)計,提高系統(tǒng)運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性。

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