基于PLC的恒壓供水控制系統(tǒng)

隨著我國(guó)城鄉(xiāng)建設(shè)的迅速發(fā)展,水、電供應(yīng)不足的矛盾越來(lái)越成為人們關(guān)注的問(wèn)題。例如,人們?nèi)粘Ｉ钪械挠盟吭絹?lái)越大,一天中的用水量的波動(dòng)也越來(lái)越大。以往的供水系統(tǒng)中,水泵的選取往往是按最大供水量來(lái)確定,而實(shí)際的用水量在不斷變化。高峰用水時(shí)間較短,這樣水泵在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)有較大余量,不僅水泵效率低,供水壓力不穩(wěn),而且造成大量電力、水資源的浪費(fèi);并且以往依靠手動(dòng)操作控制泵的啟動(dòng)、停止,也已不能滿足要求。這里,介紹一種變頻控制的恒壓供水系統(tǒng),它既能解決人工操作的繁雜勞動(dòng)和精神壓力,又能節(jié)約能源[5]。

一、系統(tǒng)介紹

該控制系統(tǒng)主要裝置包括：可編程控制器(PLC)、變頻器、壓力傳感器、PID控制器以及相關(guān)軟件控制單元。該裝置形成一套完整的、全自動(dòng)的、智能的恒壓供水控制系統(tǒng)，如圖1所示。該系統(tǒng)能夠以三種方式工作，分別為全自動(dòng)、半自動(dòng)和手動(dòng)操作方式，其中后兩種是在全自動(dòng)方式出現(xiàn)故障時(shí)的彌補(bǔ)。

圖1恒壓供水系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

2全自動(dòng)恒壓供水控制原理

當(dāng)主水管網(wǎng)壓力傳感器的壓力信號(hào)4~20mA送給數(shù)字PID控制器，控制器根據(jù)壓力設(shè)定值與實(shí)際檢測(cè)值進(jìn)行PID運(yùn)算，并給出信號(hào)直接控制變頻器的轉(zhuǎn)速以使管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定。當(dāng)用水量不是很大時(shí)，一臺(tái)泵在變頻器的控制下穩(wěn)定運(yùn)行;當(dāng)用水量大到變頻器全速運(yùn)行也不能保證管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定時(shí)，控制器的壓力下限信號(hào)與變頻器的高速信號(hào)同時(shí)被PLC檢測(cè)到，PLC自動(dòng)將原工作在變頻狀態(tài)下的泵，投入到工頻運(yùn)行，以保持壓力的連續(xù)性，同時(shí)將一臺(tái)備用的泵用變頻器起動(dòng)后投入運(yùn)行，以加大管網(wǎng)的供水量，保證壓力穩(wěn)定。若兩臺(tái)泵運(yùn)轉(zhuǎn)仍，則依次將變頻工作狀態(tài)下的泵投入到工頻運(yùn)行，而將另一臺(tái)備用泵投入變頻運(yùn)行。當(dāng)用水量減少時(shí)，首先表現(xiàn)為變頻器已工作在最低速信號(hào)有效，這時(shí)壓力上限信號(hào)如仍出現(xiàn)，PLC首先將工頻運(yùn)行的泵停掉，以減少供水量。當(dāng)上述兩個(gè)信號(hào)仍存在時(shí)，PLC再停掉一臺(tái)工頻運(yùn)行的電機(jī)，直到最后一臺(tái)泵用主頻器恒壓供水[4]。另外，控制系統(tǒng)設(shè)兩臺(tái)泵為一組，每臺(tái)泵的電機(jī)累計(jì)運(yùn)行時(shí)間可顯示，24小時(shí)輪換一次，既保證供水系統(tǒng)有備用泵，又保證系統(tǒng)的泵有相同的運(yùn)行時(shí)間，確保了泵的可靠壽命。

二、系統(tǒng)原理圖

1.PLC系統(tǒng)原理圖，如圖2所示：

圖2 PLC系統(tǒng)原理圖

2.外部設(shè)備接線圖，如圖3所示：

三、恒壓供水控制系統(tǒng)的編程

本程序用富士專(zhuān)用的FLEX PLC編程器編譯[1]，利用梯形圖清晰直觀地展示各設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況等等。具體編程思想如下：

首先選擇利用FLEX PLC的輸入繼電器、輸出繼電器以及內(nèi)部繼電器，確定本設(shè)計(jì)方案所包括的儀器儀表。即一臺(tái)富士NB系列PLC、兩臺(tái)7.5KW水泵、一臺(tái)富士 G11/P11變頻器、一臺(tái)壓力傳感器、一臺(tái)SR90系列PID調(diào)節(jié)器、若干個(gè)空氣開(kāi)關(guān)、斷路器、中間繼電器等。根據(jù)PLC接線原理圖(如圖2所示)，進(jìn)行詳細(xì)接線，并參考FUJI NB系列可編程控制器得參考手冊(cè)，對(duì)PLC輸入輸出端子進(jìn)行定義。