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        基于PLC校園供水控制系統(tǒng)設計

        2021-06-17 07:12:20李寧
        電子制作 2021年5期
        關鍵詞:圖例恒壓校園生活

        李寧

        (鹽城生物工程高等職業(yè)技術學校,江蘇鹽城,224000)

        某校原供水控制系統(tǒng)基于傳統(tǒng)電拖式,水泵控制以電拖方式為主,長期運行于工頻模式下,利用閥門開度變化控制出水量,雖然可以解決供水問題,但是極可能引起“水錘效應”與能量浪費。校園生活用水期間,因出水點數(shù)不確定性,管網水壓常常不穩(wěn)定,使供水系統(tǒng)與管網受到惡劣影響,管路頻繁發(fā)生水壓偏高所引起破裂漏水問題。而恒壓供水模式能克服傳統(tǒng)模式一系列缺陷,隨著交流電機變頻調速技術不斷進步和完善,依托PLC、變頻技術開發(fā)一款恒壓供水系統(tǒng),一方面能調控水泵合理運行,解決師生用水問題,另一方面能改善供水效率,減少能耗,真正實現(xiàn)節(jié)能減排目標。

        1 校園供水控制系統(tǒng)概述

        根據某校生活用水量監(jiān)控數(shù)據可知,實際用水高峰大致分為早、中、晚時段,其它時段相對偏低,高峰期、低谷期供水管路壓力分別呈降低、升高趨勢。有鑒于此,選擇變頻恒壓調速供水方式后,不但可以實現(xiàn)節(jié)能目標,而且避免水泵電機軟啟動給電網造成嚴重沖擊,為電機壽命提供良好保障,平常運行于低頻模式,噪音污染少,有利于營造更理想學習生活環(huán)境。不難理解,依托這種方式解決間歇性供水需求,展現(xiàn)出巨大優(yōu)勢。因此,本文設計的供水系統(tǒng)應采用恒壓供水,力爭做到既能保障正常供水,又能節(jié)能減排減輕運行維護成本。學校生活用水整體布局圖如圖1所示。

        圖1 學校生活用水整體布局圖

        2 校園生活供水控制系統(tǒng)硬件設計

        ■2.1 校園生活恒壓供水系統(tǒng)主電路設

        結合圖2進行說明,QS、FU分別表示系統(tǒng)總電源隔離開關、熔斷器,QS選擇空氣開關,具備短路、過載、漏電保護能力,而FU可實現(xiàn)總電源短路保護;FR1、FR2與FR3分別是噴淋泵過載保護、生活水泵1與2的熱繼電器,三者均能實現(xiàn)過載保護;KM1表示噴淋泵運行控制接觸器,泵運行期間KM1接通;KM2與 KM_5分別是生活水泵1與2工頻控制接觸器;針對生活水泵1、2,KM2與KM_5分別給1、2提供工頻工作電源,調控兩者工頻運行,KM3與KM34分別給1、2提供變頻工作電源,和系統(tǒng)變頻器一起調控兩者變頻運行;端子排負責控制柜和外部設備間實現(xiàn)電路連接。

        圖2 校園供水系統(tǒng)主電路

        ■2.2 校園生活恒壓供水系統(tǒng)控制電路設計

        (1)PLC周邊控制電路設計

        按照系統(tǒng)需求以及PLC I/O端口分配結果,科學分析并合理設計系統(tǒng)PLC控制電路,然后繪制成圖,詳情參見圖3。結合圖例進行說明,通過圖例分析不難發(fā)現(xiàn),PLC利用模擬量輸出接口調控變頻器(以0-lOV模擬電壓控制)實現(xiàn)無極調速;壓力控制器把供水管道水壓信號轉換為4-20mA電流信號,再依靠Siemens模擬量輸入A端,最后依靠PLC模擬量輸入端子到達PLC內置寄存器。

        圖3 校園生活供水系統(tǒng)PLC控制電路

        (2)控制電路設計

        基于上述系統(tǒng)控制電路設計,不但可自由切換手動/自動操作模式,而且具備手動功能模式,只需打開操作面板選擇轉換開關,便能控制噴淋泵、生活泵1與2工頻運行。綜上所述,系統(tǒng)控制電路設計詳情參見圖4。

        圖4 校園生活供水系統(tǒng)控制

        3 校園生活供水控制系統(tǒng)軟件設計

        圍繞實際需求出發(fā),針對系統(tǒng)控制流程進行科學分析與設計,系統(tǒng)日常運行于自動模式下,一旦需要調試或兩套設備PLC全部異常,則臨時切換手動模式,半自動模式主要面向變頻器異常狀態(tài)下,為避免師生用水受影響而實現(xiàn)。本次設計之初充分兼顧未來各種情形與需求,通過全面分析與探討,分別制定與之對應處理方案,即使面對突發(fā)事件,也能啟動緊急應對方案,促使整個供水過程更穩(wěn)定,不但達到預期設計要求,而且真正解決師生用水需求,具備良好可行性與實用性,現(xiàn)實意義非常重大。

        ■3.1 主程序控制流程

        結合圖5進行說明,通過圖例分析不難發(fā)現(xiàn),本次設計完全符合控制需求,系統(tǒng)通常運行于自動模式下,一旦需要調試或設備PLC出現(xiàn)異常,可臨時切換手動模式。半自動模式主要面向變頻器異常狀態(tài)下,為避免師生用水受影響而實現(xiàn)。依靠不同模式間高效、可靠切換,促使系統(tǒng)始終正常、穩(wěn)定運行,為師生提供更良好供水服務。

        圖5 PLC程序控制流程圖

        ■3.2 自動控制模式下設備加、減泵程序控制工藝流程

        為了讓管道供水壓力始終平穩(wěn),用水高峰期水壓將迅速降低,系統(tǒng)必須及時投入水泵,借此保證供水量符合要求,進而解決實際需求。經歸納梳理,加泵流程詳情參見圖6。

        圖6 設備加泵工作流程

        結合圖7進行說明,圖例給出了減泵流程,通過圖例分析不難發(fā)現(xiàn),為了讓管道供水壓力始終平穩(wěn),用水低谷期系統(tǒng)減泵降低供水量,保證當前水壓處于設定值且不會超過安全值,一方面避免管路受到影響,另一方面又能解決實際用水問題。

        圖7 設備減泵工作流程

        4 結束語

        本文對學校生活用水情況進行了分析,通過實地監(jiān)控發(fā)現(xiàn)學校用水量變化為間歇式類型,根據用水量變化情況結合供水管理人員對供水系統(tǒng)的具體要求,本設計決定采用PLC、變頻器控制的恒壓供水系統(tǒng),并給出了系統(tǒng)框圖與軟件控制框圖,初步構建了學校生活恒壓供水系統(tǒng)平臺。

        Microchip 發(fā)布 IEEE802.3bt 以太網供電 USB Type-C電源和數(shù)據適配器

        新推出的適配器(部件編號PD-USB-DP60)可接受高達90W的PoE,并通過USB-C轉換為60W輸出,能為大多數(shù)相機、筆記本電腦、平板電腦和其他使用USB-C輸入電源的設備供電。該適配器通過減少對AC基礎設施的依賴來簡化安裝。由于無需依賴AC插座,不再受3米的距離限制,新款適配器可將電力輸送到100米以外。

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