巴塔港港區(qū)恒壓供水系統(tǒng)

薛臣

摘 要：巴塔港港區(qū)供水系統(tǒng)是以PLC為核心結(jié)合USS通信協(xié)議的恒壓供水系統(tǒng)，此系統(tǒng)與傳統(tǒng)的恒壓供水相比較具有硬件結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)能經(jīng)濟及控制靈活等優(yōu)點。該文主要從恒壓供水系統(tǒng)原理、硬件的組成、PLC、變頻器參數(shù)設(shè)置及恒壓供水系統(tǒng)的應(yīng)用等方面進行研究。

關(guān)鍵詞：恒壓供水 PLC 變頻器 PID調(diào)節(jié) USS協(xié)議

中圖分類號：TM921.51 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）10（c）-0006-02

隨著社會的發(fā)展和進步，巴塔港港區(qū)用水問題日益突出，尤其體現(xiàn)在船舶及高層建筑供水上。為了提高巴塔港港區(qū)供水可靠性，保證巴塔港港區(qū)正常用水，避免水壓不穩(wěn)定造成的供水過剩或供水不足現(xiàn)象發(fā)生，恒壓供水系統(tǒng)成為巴塔港港區(qū)供水系統(tǒng)的重要組成部分。

1 巴塔港港區(qū)恒壓供水系統(tǒng)的原理及組成

1.1 巴塔港港區(qū)恒壓供水系統(tǒng)的原理

巴塔港港區(qū)變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)原理如圖1所示，首先根據(jù)巴塔港港區(qū)內(nèi)（綜合樓、侯工樓、倉庫、變電所、船舶等）供水需求設(shè)定壓力值，通過壓力傳感器檢測港區(qū)供水管網(wǎng)中壓力的變化并將壓力值反饋給PLC，PLC將反饋壓力值與預(yù)設(shè)壓力值通過PID調(diào)節(jié)進行比較后，通過變頻器控制控制水泵，達到恒壓供水目的，整套恒壓供水系統(tǒng)為一閉環(huán)控制系統(tǒng)，不僅提高了供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，同時港區(qū)恒壓供水系統(tǒng)具有良好的節(jié)能性，這對提高巴塔港港區(qū)供水效率、降低巴塔港港區(qū)成本等方面具有重要的現(xiàn)實意義[1]。

1.2 巴塔港港區(qū)恒壓供水系統(tǒng)的組成

巴塔港港區(qū)恒壓供水系統(tǒng)由兩部分組成：電氣控制部分和機械設(shè)備部分，電氣控制部分主要由S7-200PLC（CPU 226 CN）、MM430變頻器、HP人機界面、壓力傳感器等電氣元件組成。機械設(shè)備主要由4臺水泵、穩(wěn)壓罐、閥門等部件組成。巴塔港港區(qū)恒壓供水系統(tǒng)根據(jù)當?shù)卣囊筮x擇4臺功率為11kW的格蘭富水泵，通過S7-200PLC中的USS通信把壓力傳感器傳送過來的壓力值和設(shè)定的壓力值進行比較，然后把比較的結(jié)果傳送給變頻器來控制水泵的起停從而實現(xiàn)恒壓供水。

2 PLC程序設(shè)計及變頻器通信參數(shù)設(shè)置

2.1 PID調(diào)節(jié)

要想巴塔港港區(qū)恒壓供水系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行，必須有PID調(diào)節(jié)，在V4.0 Step-Micro/Win SP9編程軟件中，根據(jù)實際港區(qū)用水情況設(shè)置比例系數(shù)、積分時間及起始地址等，并配置PID回路輸入及回路輸出等各個選項之間的變量對應(yīng)關(guān)系，最終生成如圖2所示的調(diào)節(jié)模塊[1]。

2.2 USS協(xié)議

通用串行通信接口USS（Universal Serial Interface）是西門子專為驅(qū)動裝置開發(fā)的通信協(xié)議。USS因其協(xié)議簡單、硬件要求較低，越來越多地用于和控制器（如PLC）的通信，實現(xiàn)一般水平的通信控制[2]。

2.3 變頻器通信參數(shù)設(shè)置

正確的設(shè)置變頻器通信參數(shù)是USS通信成功的前提條件，巴塔港港區(qū)恒壓供水系統(tǒng)變頻器通信參數(shù)設(shè)置如下：

P0700=5 設(shè)置為遠程控制模式，從USS通信接口控制

P1000=5 選擇頻率源為COM鏈路的USS設(shè)置

P2000=50 設(shè)置基準頻率為50HZ

P2009=0 設(shè)置USS標稱化

P2010=6 設(shè)置USS的波特率為9600bit/s

P2011=1 設(shè)置USS的地址為1，與程序中的要保持一至

P2012=2 設(shè)置USS PZD長度

P2013=127 設(shè)置USS PKW長度

P2014=0 USS停止發(fā)報的時間

完成變頻器中通信參數(shù)的設(shè)置后通過PLC內(nèi)部USS通信庫調(diào)用USS-CTRL變頻器控制指令[3]，并根據(jù)變頻器的通信參數(shù)來設(shè)置PLC內(nèi)部的通信參數(shù)使之保持一致才能控制電機的啟動、停止及調(diào)速。

3 巴塔港港區(qū)恒壓供水系統(tǒng)的應(yīng)用

該系統(tǒng)以PLC為核心，通過PLC的通信來控制MM430變頻器的啟動、停止及調(diào)速。

該系統(tǒng)中4臺電機傳動4臺水泵給巴塔港區(qū)供水，由人機界面按設(shè)定的工藝曲線控制4個變頻器進行傳動，變頻器與PLC通信方式根據(jù)當?shù)卣蠛蚐7-200PLC通信方式設(shè)計，采用USS通信協(xié)議，PLC和變頻器之間采用主從方式進行子程序等組成，通過調(diào)用PLC中的子程序?qū)ψ冾l器進行控制和讀寫變頻器參數(shù)，實現(xiàn)巴塔港港區(qū)恒壓供水[4]。

4 結(jié)語

巴塔港港區(qū)恒壓供水系統(tǒng)具有以下4種特點：（1）變頻恒壓供水能保證自動24 h恒定壓力；（2）避免了水泵的頻繁啟動，增加了電機的使用壽命；（3）變頻恒壓供水系統(tǒng)可以根據(jù)用戶要求來控制馬達轉(zhuǎn)速，達到節(jié)能效果；（4）變頻恒壓供水系統(tǒng)具有欠壓、過流、過載、過熱、缺相、短路保護等功能。

恒壓供水系統(tǒng)成功地應(yīng)用到了赤道幾內(nèi)亞巴塔港擴改建項目中，大大提高了巴塔港港區(qū)供水的自動化程度，不僅節(jié)約了能源的利用，還延長了系統(tǒng)使用壽命。

參考文獻

[1] 朱雪凌，張娟，許智勇，等.基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計[J].華北水利水電學(xué)院學(xué)報，2013，34（2）：87-89.

[2] 王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[M].2版.北京航空航天大學(xué)出版社，2008.

[3] MICROMASTER 430通用型變頻器7.5kW-250kW使用大全[Z].

[4] 李敏.USS協(xié)議在變頻器與S7-200PLC通信系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技風，2009（8）：113-114.