基于PLC變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

謝濟(jì)勵(lì)

(哈爾濱理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150000)

基于PLC變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

謝濟(jì)勵(lì)

(哈爾濱理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150000)

隨著經(jīng)濟(jì)城市化快速發(fā)展的新時(shí)代，對(duì)于城市里的人們居住最重要的是生活，而生活中的供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)于我們來(lái)說(shuō)就顯得尤其的重要了。城市中居民用水水量日益增加，人們對(duì)供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也就提出了更高的要求。供水的可靠性和穩(wěn)定性又直接影響著用戶(hù)們的日常生活和工作。本文研究基于PLC變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，將將PLC、變頻器、相應(yīng)的傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，最大程度上發(fā)揮它們各自的功效優(yōu)勢(shì)，讓其能夠具有運(yùn)行穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單和高效節(jié)能等特點(diǎn)。

PLC；變頻調(diào)速；恒壓供水

1 PLC在供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中相關(guān)應(yīng)用

PLC供水控制系統(tǒng)是現(xiàn)代化企業(yè)邁向成功所必不可少的要素,是國(guó)家行業(yè)依循的重要控制系統(tǒng)。變頻恒壓的供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中是要依靠水量的變化來(lái)?xiàng)l件PLC系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，通過(guò)調(diào)速系統(tǒng)的變動(dòng)來(lái)?xiàng)l件水泵電機(jī)的調(diào)速。當(dāng)用戶(hù)的用水量發(fā)生不同的變動(dòng)時(shí)，通過(guò)保持水壓的恒定來(lái)滿(mǎn)足不同用戶(hù)的用水需求量。利用PLC變頻恒壓來(lái)研究分析供水系統(tǒng)可謂是當(dāng)前比較合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)了。在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中通過(guò)不同類(lèi)型的專(zhuān)用變頻器有不同的內(nèi)置功能，是能夠有效的節(jié)約成本，更加合理的設(shè)計(jì)供水系統(tǒng)設(shè)備有著重要的意義。PLC變頻恒壓供水系統(tǒng)集變頻技術(shù)、電氣技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)于一體的先進(jìn)技術(shù)。采用PLC變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案是具有著穩(wěn)定性和可靠性、節(jié)能性的優(yōu)勢(shì)的，這對(duì)于當(dāng)前水能源緊缺的時(shí)代更顯得其重要性了。所以本文對(duì)于用PLC變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究，是有利于提高企業(yè)及人民日常生活和工作方面，以及節(jié)約能源上都有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 PLC變頻恒壓供水系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)方案

目前PLC變頻控制系統(tǒng)的應(yīng)用從單機(jī)到系統(tǒng),從邏輯控制到全程控制,功能異常強(qiáng)大。功能異常強(qiáng)大的同時(shí)產(chǎn)品也非常豐富,為了更好地掌握和全面了解PLC變頻控制系統(tǒng),并且在實(shí)際應(yīng)用中取得事半功倍的效果,應(yīng)當(dāng)從系統(tǒng)思維的角度進(jìn)行PLC系統(tǒng)的全面分析。要想做好PLC系統(tǒng)的了解和選擇,從項(xiàng)目策劃、初步設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)出發(fā),探討各個(gè)階段思考的側(cè)重點(diǎn)與解決方案,找出適合的PLC控制系統(tǒng)。在選擇PLC時(shí),不僅應(yīng)當(dāng)考慮當(dāng)前控制系統(tǒng)的需要,還應(yīng)當(dāng)從長(zhǎng)遠(yuǎn)作出考慮。

2.1 工作原理介紹

PLC變頻恒壓系統(tǒng)主要是由壓力傳感器、變頻器、恒壓控制單元、水泵機(jī)組以及低壓電器組成。這個(gè)系統(tǒng)主要是根據(jù)PLC和變頻調(diào)速的裝置共同控制供水系統(tǒng)，在通過(guò)對(duì)水泵組的運(yùn)行臺(tái)數(shù)的控制過(guò)程中，利用當(dāng)前設(shè)定好的自動(dòng)掉價(jià)水泵電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)不同的程度的供水壓力，更好的補(bǔ)償供水不足的變量，以完成水壓力的閉環(huán)控制環(huán)節(jié)。該設(shè)計(jì)系統(tǒng)的原理主要是利用了PLC的抗干擾性和可靠性好，可以根據(jù)不同系統(tǒng)設(shè)定的不同要求完成控制精度的需求。能用利用數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)耐瑫r(shí)利用恒壓控制單元使變頻器控制一臺(tái)水泵或循環(huán)控制多臺(tái)水泵，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的恒定和水泵電機(jī)的軟啟動(dòng)以及變頻水泵與工頻水泵的切換。該工作原理能夠更好的滿(mǎn)足生產(chǎn)和生活用水不同程度的需求，節(jié)約電力的同時(shí)又可以更好的的實(shí)現(xiàn)電力恒壓供水的效果。

2.2 具體的設(shè)計(jì)方案過(guò)程

(1)供水系統(tǒng)的主要組成：①自動(dòng)變頻軟起動(dòng)的水泵，用來(lái)提高水壓以實(shí)現(xiàn)向高處供水，并根據(jù)用水量大小自動(dòng)調(diào)節(jié)開(kāi)泵臺(tái)數(shù)。②變頻調(diào)速器，調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)管網(wǎng)中水流量，通過(guò)跟蹤供水系統(tǒng)的控制器來(lái)改變調(diào)速泵的變動(dòng)頻率。③電控設(shè)備，在供水控制器的控制下完成對(duì)水泵的各種需求切換控制，通過(guò)人工的條件來(lái)完成控制，保障供水的連續(xù)性。④供水控制器，它是變頻恒壓供水系統(tǒng)的重要組成部分，直接對(duì)不同的壓力，液位報(bào)警信號(hào)進(jìn)行采集整理，通過(guò)變頻調(diào)速器和接觸器對(duì)水泵進(jìn)行控制。

(2)總體設(shè)計(jì)的具體過(guò)程。以變頻器為主要的控制核心,運(yùn)用不同的變頻控制閉環(huán)系統(tǒng)對(duì)用戶(hù)管網(wǎng)壓力進(jìn)行定時(shí)的采集，同時(shí)設(shè)定特定的壓力值與其進(jìn)行比較。根據(jù)不同的壓力偏差來(lái)控制變頻泵的速度及定量泵的起、停,實(shí)現(xiàn)恒壓變量的供水方式,從而更好地達(dá)到節(jié)能節(jié)水的目的。PLC對(duì)水泵房各臺(tái)水泵的監(jiān)測(cè)，突出實(shí)時(shí)性和可靠性。每臺(tái)離心水泵的水流和出口壓力，通過(guò)電流變送器和壓力變送器送入PLC的模擬量輸入模塊，PLC通過(guò)對(duì)水泵電機(jī)電流的數(shù)據(jù)處理，判定水泵處于運(yùn)行還是停止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)水泵機(jī)電流大于上限或上上限時(shí)，PLC置電機(jī)電流越上限或上上限報(bào)警位，當(dāng)電流上升變化率大于設(shè)定的限值時(shí)，PLC置水泵故障報(bào)警位。當(dāng)輸入電信號(hào)小于4mA或大于20mA，置電流變送器故障位。壓力變送器的壓力信號(hào)同樣接到PLC模擬量輸入模塊，除了對(duì)壓力上限和上上限進(jìn)行報(bào)警監(jiān)視外，對(duì)水泵出口壓力的上升和下降的變化率也監(jiān)視。為了更好的滿(mǎn)足用戶(hù)的供水需求，對(duì)于用戶(hù)用水量少的，通過(guò)變量水泵轉(zhuǎn)速到某種程度時(shí)候，控制器會(huì)相應(yīng)的自動(dòng)停止最開(kāi)始運(yùn)行的那臺(tái)定量水泵，根據(jù)當(dāng)前的管網(wǎng)壓力來(lái)相應(yīng)的去調(diào)節(jié)變量泵轉(zhuǎn)動(dòng)的速率，使其保持在一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)上。如用戶(hù)用水量較大的時(shí)候，變頻泵轉(zhuǎn)速達(dá)到最高頻率為50 Hz，這時(shí)控制器通過(guò)壓力傳感器檢測(cè),輸出控制信號(hào)起動(dòng)其中一臺(tái)水泵作變頻運(yùn)行,通過(guò)控制變頻泵使用戶(hù)管網(wǎng)壓力與設(shè)定壓力值相等。當(dāng)用戶(hù)管網(wǎng)壓力低于設(shè)定壓力,控制器將變頻泵切換成工頻運(yùn)行,待變頻器輸出頻率下降至最低值時(shí)再接通另一臺(tái)水泵,由一臺(tái)工頻泵和一臺(tái)變量泵同時(shí)供水，直至滿(mǎn)足用戶(hù)用水要求。這樣每臺(tái)水泵的起動(dòng)均經(jīng)變頻器控制,全部機(jī)組實(shí)現(xiàn)循環(huán)軟起動(dòng),即每臺(tái)泵的起動(dòng)頻率都從設(shè)定的最低頻率開(kāi)始逐漸上升。當(dāng)外來(lái)管網(wǎng)壓力達(dá)到設(shè)定壓力值時(shí),則控制器完全停止各泵工作,由外界管網(wǎng)直接向用戶(hù)供水。

總結(jié)

恒壓供水是人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ髦凶畛Ｓ玫墓┧刂葡到y(tǒng)，但是基于PLC變頻控制為核心進(jìn)行供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠更好的實(shí)現(xiàn)供水需求。這種設(shè)計(jì)方案不僅實(shí)現(xiàn)了恒壓自動(dòng)控制，很大程度上節(jié)約了人力財(cái)力，還提高了供水質(zhì)量。在水泵高效率的運(yùn)行下，基于PLC變頻方案的設(shè)計(jì)對(duì)于節(jié)能方面又能有著重要的突出作用，對(duì)整個(gè)供水系統(tǒng)來(lái)說(shuō)實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)化的控制和穩(wěn)定性的控制。

[1] 楊向明.電氣控制與可編程控制器應(yīng)用[M].北京:中國(guó)建材工業(yè)出版社,2014.

[2] 程良倫.電器與可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2013.

[3] 吳加林.變頻器應(yīng)用手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2014.

謝濟(jì)勵(lì)(1998.05-),男,漢族,廣東茂名人，本科，哈爾濱理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院。

TP302

A

1671-1602(2016)24-0020-01