李 紅

集美大學(xué)誠毅學(xué)院，福建廈門 361021

PLC在大樓供水機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用

李 紅

集美大學(xué)誠毅學(xué)院，福建廈門 361021

大樓供水系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備由于其適應(yīng)性強(qiáng)，在很多的場合都有用途。在大樓供水機(jī)械設(shè)備中，核心部分就是PLC。本文對(duì)于PLC系統(tǒng)在大樓供水機(jī)械設(shè)備自動(dòng)控制中的應(yīng)用現(xiàn)狀，根據(jù)裝置的基本情況，運(yùn)用增量式PID進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且重點(diǎn)闡述軟硬件的配合使用，實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)和停止的功能，并且能夠保持恒壓供水。

PLC；大樓供水機(jī)械設(shè)備；PID；恒壓供水

目前，計(jì)算機(jī)自動(dòng)化的發(fā)展，給與很多機(jī)械設(shè)備新的信息化技術(shù)應(yīng)用，從而提高了這些機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用程度和深度。控制技術(shù)上的發(fā)展和完善，使得變頻器在目前機(jī)械和電子的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)展迅速，機(jī)械行業(yè)尤其如此。與信息化的結(jié)合使得機(jī)械行業(yè)的發(fā)展越來越快，PLC與變頻器的可靠性與靈活性得到了用戶的認(rèn)可。

從傳統(tǒng)上來說，原有的大樓供水機(jī)械設(shè)備暴露了很多的缺點(diǎn)。比如水的污染在很多地區(qū)尤其的嚴(yán)重，在用水過程中樓層的用水不平衡現(xiàn)象比較明顯。另外由于傳統(tǒng)的供水機(jī)械在使用壽命和使用的保養(yǎng)方面，性價(jià)比都不如現(xiàn)在新的機(jī)械設(shè)備，所以在這樣的情況下對(duì)于大樓供水機(jī)械設(shè)備的新研究就層出不窮。

1 系統(tǒng)工作原理

供水樓層對(duì)于供水壓力的設(shè)定非常重要，要有充分的設(shè)定，才能夠保證足夠的壓力。在早期的大樓里，我們常常會(huì)發(fā)現(xiàn)在高層的住戶早上開水龍頭，水很小，就是因?yàn)閴毫Σ蛔愕脑?。在新技術(shù)的發(fā)展下，目前水壓基本可以達(dá)到滿足大樓越來越高的水壓要求。

當(dāng)用戶用量增大的時(shí)候，壓力傳感器檢測到的水壓就會(huì)越來越小，水壓的實(shí)際值和水壓的設(shè)定偏差就會(huì)增大。所以當(dāng)偏差大小發(fā)生，就可以根據(jù)這個(gè)大小值來決定啟動(dòng)泵的數(shù)量，在解決方法上主要是運(yùn)用加大流量的方法，這種方法可以解決用水量增大的問題。相反，當(dāng)用水量減少的某些時(shí)段，那么水泵的壓力輸出就會(huì)變小，在這種情況下輸出的壓力偏差越小，根據(jù)這個(gè)偏差值來決定關(guān)閉泵的數(shù)量，用來最大限度地節(jié)省電能。另外一旦在火災(zāi)發(fā)生以后，四臺(tái)泵在啟動(dòng)的時(shí)候，可以保證供水量最大，利用水泵的數(shù)量對(duì)水量的供水進(jìn)行恒壓的控制。系統(tǒng)具體硬件包括幾種，比如三菱變頻器，四臺(tái)繼電器，接觸器，變頻電機(jī)等，都是必須在系統(tǒng)中進(jìn)行嚴(yán)格設(shè)置的。

圖1 系統(tǒng)軟啟、軟停主電路

2 系統(tǒng)工作方式

系統(tǒng)可以進(jìn)行如下的操作：第一是在上行過程中，系統(tǒng)要對(duì)啟動(dòng)進(jìn)行控制，一般使用軟啟動(dòng)。當(dāng)在自動(dòng)運(yùn)行的時(shí)候，要對(duì)啟動(dòng)的軟鍵進(jìn)行控制，一般是按下TD200上的起動(dòng)。正常來說，PLC程序控制模擬量模塊EM235給定變頻器一固定頻率輸出，此時(shí)若用 PID運(yùn)算輸出直接控制變頻器則變頻器依設(shè)定的上升時(shí)間運(yùn)行，升速太快，系統(tǒng)沖擊很大。而在下行過程中，對(duì)于PLC程序判斷運(yùn)行很重要。如果系統(tǒng)壓力比較大，那么變頻器運(yùn)行大約是在18HZ左右，且一般保持在一個(gè)水平上，不能效率很低，經(jīng)驗(yàn)值大約就是18赫茲。

3 軟件設(shè)計(jì)

1）PID調(diào)節(jié)以實(shí)現(xiàn)恒壓供水

該系統(tǒng)為了克服內(nèi)存容量的不足，我們選用增量式PID控制，即輸出量是兩個(gè)采樣周期值之差e（k），控制器的輸出增量為△U（k）。表達(dá)式如下：

其中：K1、K2、 K3為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，需要現(xiàn)場調(diào)試修改。

e（k）、 e（k-1）、e（k-2）為對(duì)應(yīng)采樣時(shí)刻的偏差。

當(dāng)用水量增加時(shí)，Uf減小，e（k）增大，需要添加水泵供水，以達(dá)到設(shè)定水壓，通過這種方法實(shí)現(xiàn)恒壓供水。增量式控制程序框圖。

2）數(shù)字濾波來保證采樣數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性

對(duì)于數(shù)字濾波的作用，就是要用于防止瞬時(shí)的抖動(dòng)所帶來的各種問題，這樣才能夠在數(shù)據(jù)采樣中保持一定的準(zhǔn)確性，一般采用兩種方法進(jìn)行處理：

（1）當(dāng)采樣值比最大值還大時(shí)，我們?nèi)∽畲笾禐檫@次的采樣值；

（2）考慮到精度的要求不高，我們采用數(shù)字濾波中的平均值濾波方法。

3）編程思路及安全連鎖

工藝控制（控制對(duì)象主要是對(duì)4臺(tái)水泵的控制）按用戶用水量的大小，可自動(dòng)完成工作過程的控制。利用優(yōu)先級(jí)控制：壓力的優(yōu)先級(jí)比時(shí)間的優(yōu)先級(jí)高，來確保壓力恒定。一般對(duì)于系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性要進(jìn)行常規(guī)思維的突破，才能夠不再對(duì)熱繼電器的狀態(tài)進(jìn)行檢測。

4）工作數(shù)據(jù)的處理

工作數(shù)據(jù)的處理顯得尤為重要，尤其是在配水裝置中，數(shù)據(jù)的查閱能力非常重要，這對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定性來說，很有價(jià)值。運(yùn)用工作數(shù)據(jù)可以對(duì)配水裝置進(jìn)行控制，而且數(shù)據(jù)的讀取在其中也有較大的意義，為降低供水成本、修改程序提供依據(jù)。通過對(duì)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的查閱，可以使系統(tǒng)管理員對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程能夠很好的監(jiān)控，從而有效地、合理的分配水資源。

5）報(bào)表輸出及監(jiān)控

輸出的報(bào)表實(shí)際過程中可以分為兩類：第一類是定時(shí)報(bào)表，第二類是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分析報(bào)表。在組態(tài)軟件中，上位計(jì)算機(jī)就是利用一類組態(tài)軟件的，報(bào)表的編輯器可以實(shí)現(xiàn)這種功能，而且將鼠標(biāo)放在一個(gè)對(duì)象上即可完成。

4 結(jié)論

本文所描述的增量式PID控制的DCS系統(tǒng)完全能滿足高樓供水機(jī)械的供水要求，且具有功能完善、使用方便、控制精確等特點(diǎn)，稍加變化可適合任何需要恒壓流量（液壓）系統(tǒng)。該系統(tǒng)在各大樓宇試用，效果較為理想。

[1]曾瑋.PLC在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].龍巖學(xué)院學(xué)報(bào)，2007(6).

[2]尹耕欽，唐緒偉.PLC在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].微計(jì)算機(jī)信息，2004(4).

TU991

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1674-6708（2011）50-0156-02