基于PLC的恒壓供水控制系統關鍵技術分析

楊 釗

(鶴壁煤業技師學院，河南 鶴壁 458000)

1 引言

變頻恒壓供水能夠滿足穩定供水出口(或管網)的壓力，使得供水質量得以保證，供水系統壓力在變頻調速手段能夠保證對于供水水量及壓力的要求，滿足供水系統的安全可靠的要求。在供水領域應用相關的通訊技術、自動化技術和網路技術，能夠對于信息共享、降低能耗和提高勞動生產率具有積極意義。變頻供水的出現能夠解決供水系統在運行中流量和水壓在一天中的變化較大的問題，同時具有水壓恒定、噪聲小、節能等一系列優點，因此，恒壓供水控制系統在供水領域應用越來越廣泛[1，2]。

2 恒壓供水系統的設計

2.1 確定控制參數和控制對象

西門子公司的S7-300 PLC和MM440系列變頻器是本次恒壓供水系統中所采用的關鍵部件，同時，整個設計過程通過STEP7軟件進行控制程序仿真，其中采集和控制參數主要分析如下:

液位檢測，通過安置在儲水罐內的液位計進行的測量值與系統設定值的比較，可以發現液位的變化，然后才能進行調節閥的開度的調節操作。

入水壓力檢測。在入水管口安置壓力計，控制兩個蝶閥的開啟與關閉則是通過比較測量值與系統設定值間的關系而得。

變頻恒壓供水。穩定、正常供水的重要環節就是水泵控制，恒壓供水壓力定值調節在4臺供水泵控制中采用，在變頻器調節水泵轉速下，按照定壓點的壓力，為了保證系統安全、恒壓運行，應該及時調整供水量而避免系統缺水。控制兩臺水泵的“一拖二”方式在本設計中通過兩臺變頻器來實現。

余氯及濁度檢測。通過在出水口的余氯分析儀檢測一次余氯，檢測頻率一般為10分鐘，CLO2投量在檢測值大于設定值的情況下進行減少，當大于設定值的情況下而進行增加投量。水的濁度則是通過利用濁度計進行檢測。在達到一定的濁度后，為了保證水質的凈化，需要在加投絮凝劑到循環泵前進行精確計算。

2.2 恒壓供水系統程序編譯

2.2.1 調節閥開度

調節閥開度是根據入水壓力控制蝶閥啟停，還有根據液位調節閥進行的。在本系統中，首先輸入入水壓力的模擬量N(量程為0-1000kpa)，4-20mA為輸出信號，然后根據相關的轉化公式，進行把模擬量轉化為數字量。通過相關的壓力值的比較，進行蝶閥的開啟和關閉操作。比如，設定值大于測量值的情況下，則要求蝶閥1，同時蝶閥2關閉。

同樣，對于液位高度為模擬量(0-1000cm)來說，4-20mA為輸出信號。然后根據相關的轉化公式，進行把模擬量轉化為數字量。然后按照反饋值的計算公式:反饋值=(設定值一測量值)*系數00.1+前一次反饋，計算得出當前反饋數值。通過比較前一次反饋值和當前反饋數值，判斷調節閥的開度。比如，當前次反饋值＜當前反饋值的情況下，則說明液位變低，應該開大調節閥;反之，前次反饋值＞當前反饋值的情況下，則說明液位變高，則應該關小調節閥;同樣，在反饋值=前次反饋值的情況下，則說明液位并沒有發生變化，而是應該保持調節閥的開度不用調節。

2.2.2 變頻恒壓供水控制

模擬量輸入壓力，4-20mA為輸出信號，然后根據相關的轉化公式，進行把模擬量轉化為數字量。模擬量輸入對象則為變頻器1輸出頻率，這時變頻器1可以通過模塊FCl06收到傳送指令，然后按照反饋值的計算公式:反饋值=(設定值一測量值)*系數00.1+前一次反饋，計算得出當前反饋數值。通過比較前一次反饋值和當前反饋數值，在結合每10s測量一次的定時器數據的基礎上，進行計數器操作。計數器1就計1是在反饋值高于47.5Hz的情況下，當出現反饋值有一次低于47.5Hz的情況下，清零計數器而重新進行計數操作。計數器計數到30則是在當反饋值一直高于47.5Hz的情況下，則2#泵在5分鐘后打開。計數器2就計1則是在反饋值低于5Hz的情況下，計數器就清零，重新計數則是在反饋值有一次高于5Hz的工況下。計數器計1數到30，同樣是在反饋值一直低于5Hz的工況下，此時，2#泵在5分鐘后進行關閉。1#泵和2#泵都處于啟動狀態下，經過5分鐘以后，則應該進行3#泵及變頻器2的開啟操作。

變頻器2的工作過程與變頻器1類似，在4#泵的關閉狀態下，變頻器2新的反饋值應該按照下述公式計算，即，反饋值=(設定值-測量值)*系數0.01+前一次反饋。其中測量頻率為10s，當反饋值小于5Hz，計數器進行加1操作。3#泵的頻率能夠在15分鐘內保持小于5Hz，則可以進行3#泵關閉操作。

2.2.3 余氯檢測及濁度檢測

模擬量輸入余氯值，4-20mA為輸出信號，然后根據相關的轉化公式，進行把模擬量轉化為數字量。測量值與設定值的大小比較可以決定CL02的投量關系，即，在設定值小于測量值的情況下，進行CL02的投量減少操作，反之，則進行CL02的投量加大操作。

模擬量輸入濁度值，4-20mA為輸出信號，然后根據相關的轉化公式，進行把模擬量轉化為數字量。根據比較測量值與設定值的大小進行判斷絮凝劑投放的操作，其中，當設定值小于測量值時，投放到循環泵前。

3 結論

變頻調速恒壓供水系統具有節能、安全、高品質的供水質量等優點。采用PLC作為控制器，硬件結構簡單，成本低，系統實現水泵電機無級調速，依據用水量的變化自動調節系統的運行參數，在用水量發生變化時保持水壓恒定，以滿足用水要求。

[1]宋陽.基于PLC的雙恒壓供水控制系統設計研究[J].制造業自動化，2012，34(15).

[2]胡赤兵，桑瑞鵬.利用PLC實現泵站變頻恒壓供水控制系統[J].排灌機械，2005，23(3).