基于PLC的小區(qū)小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)介紹
2013-4-26 14:57:54??????點擊：
基于PLC的小區(qū)小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)介紹
隨著我國城市高層建筑的增多，當前普遍采用的水泵高位水箱供水和氣壓罐供水存在基建投資大，占地面積大，維護不方便，水泵電機啟動電流大，能耗大和可靠性低等問題。傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)采用節(jié)流閥控制水流量滿足現(xiàn)場的水量要求，但是這種方式容易造成管路壓力波動過大，通過交流接觸器接通外電運行，全部機組的控制都依賴值班人員手工進行操作，通過接觸器控制全部過程，繁瑣的手動控制系統(tǒng)很難對供水管網(wǎng)的壓力和水位變化及時做出恰當?shù)姆磻?yīng)。
以單片機為CPU的恒壓供水控制器將實際檢測到的水壓值與設(shè)定的水壓值形成的偏差按PID或模糊控制規(guī)律運算后，輸出的電流信號控制變頻器的輸出頻率，從而實現(xiàn)了對水泵轉(zhuǎn)速的控制，供水量與用水量一致，但它存在故障排除慢，系統(tǒng)運行中的一些參數(shù)無法監(jiān)控與記錄，供水的可靠性方面比起PLC的供水方式要差，不適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境。
目前，供水企業(yè)經(jīng)常采用集散控制系統(tǒng)方案實現(xiàn)供水控制。用PLC作為控制器按PID或模糊控制規(guī)律對變頻器的輸出頻率控制，實現(xiàn)了對水泵轉(zhuǎn)速的控制。為了進一步提高小區(qū)供水系統(tǒng)的可靠性，實現(xiàn)對供水系統(tǒng)的監(jiān)控和增強供水系統(tǒng)故障處理能力，本設(shè)計增加了運程手動控制運行方式和現(xiàn)場手動運行方式的設(shè)計。這樣能對節(jié)約投資，靈活應(yīng)用具有重要意義。
小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)方案確定
傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)采用節(jié)流閥控制水流量滿足現(xiàn)場的水量要求，但是這種方式容易造成管路壓力波動過大。在小區(qū)供水系統(tǒng)中加壓泵通常是用較不利水點的水壓要求來確定相應(yīng)的揚程設(shè)計，然后泵組根據(jù)流量變化情況來選配，并確定水泵的運行方式。由于小區(qū)用水有著季節(jié)和時段的明顯變化，日常供水運行控制就常采用水泵的運行方式調(diào)整加上出口閥開度調(diào)節(jié)供水的水量水壓，大量能量因小號在出口閥而浪費。
隨著人們對供水質(zhì)量和飲用水水質(zhì)量要求的不斷提高，變頻恒壓供水方式應(yīng)運而生，它不僅能很好的解決老式屋頂水箱供水方式帶來的水質(zhì)二次污染問題，而且解決了水泵的運行方式調(diào)整加上出口閥開度調(diào)節(jié)供水的水量水壓，大量能量因消耗在出口閥而浪費，并對水泵也起到了很好的保護作用和有效地節(jié)約了電能的消耗。
根據(jù)負載變化自動調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速或增加或減少投入運行的臺數(shù)，從而避免了電機起動過程中對電網(wǎng)和機械設(shè)備造成的沖擊以及人工操作的繁雜性。變頻恒壓供水系統(tǒng)如今正被廣泛地應(yīng)用到城市自來水管網(wǎng)系統(tǒng)、住宅小區(qū)生活消防水系統(tǒng)、樓宇 空調(diào)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)等眾多領(lǐng)域。
綜合分析，本設(shè)計擬采用集散控制方式使用PLC、變頻器及相關(guān)軟件設(shè)計一套變頻恒壓供水系統(tǒng)。
小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)構(gòu)成
我們要保持水壓的恒定，就要用到反饋原理：要想維持一個物理量不變或基本不變，就應(yīng)該引用這個物理量與恒值比較，形成閉環(huán)系統(tǒng)。我們要想保持水壓的恒定，就 須引入水壓反饋值與給定值比較，從而形成閉環(huán)系統(tǒng)。
在變頻器供水系統(tǒng)中，當用水量大時，為保持水壓仍恒定，采用三臺水泵供水；當用水量較小時，在變頻供水系統(tǒng)中加入氣壓罐，它能利用氣壓罐蓄水量來控制水泵在低需求量時的續(xù)流供水，能達到大功率水泵和變頻器休息。
組成小區(qū)變頻恒壓供水系統(tǒng)的有PLC、變頻器、氣壓罐、離心泵、壓力傳感器等，如圖1-1所示。工作流程是利用設(shè)置在供水管中的壓力傳感器將管中因用水量的變化引起的水壓變化，及時將信號（4-20mA或0-10V）作為恒壓供水系統(tǒng)的反饋信號反饋給PLC調(diào)節(jié)器，通過對壓力反饋信號的檢測，經(jīng)PID調(diào)節(jié)器對比設(shè)定控制壓力進行運算后給出相應(yīng)的變頻指令，由變頻器控制水泵的電機轉(zhuǎn)速，達到恒壓供水設(shè)計目的。
小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)的原理
小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)中的變頻器的作用是為電機提供可變頻率的電源，實現(xiàn)電機的無極調(diào)速，從而使管網(wǎng)水壓連續(xù)變化。壓力傳感器的任務(wù)是檢測管網(wǎng)水壓，壓力設(shè)定單元為系統(tǒng)提供滿足用戶需要的水壓期望值。圖1-2表示小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)基本原理圖。
小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)采用變頻器與PLC來控制恒壓供水的穩(wěn)定，水泵采用并聯(lián)運行方式，水壓大于設(shè)定值時通過閉合交流接觸器停止一臺水泵；水壓小于設(shè)定值時，通過斷開交流接觸器啟動一臺水泵。
小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)分析
由于小區(qū)居民用水的多少是經(jīng)常變動的，因此供水不足或供水過剩的情況時有發(fā)生。而用水和供水之間的不平衡集中反映在供水的壓力上，即用水多而供水少，則壓力低；用水少而供水多，則壓力大。為了保持供水壓力的恒定，使得供水和用水之間保持平衡，即用水多時供水也多，用水少時供水也少，從而提高了供水的質(zhì)量。
為了實供水壓力平衡，我們使用以變頻器為核心的智能供水控制系統(tǒng)。它的優(yōu)點有使水泵啟動平穩(wěn)，啟動電流可限制在額定電流以內(nèi)，從而避免了啟動時對電網(wǎng)的沖擊；延長泵的使用壽命等。它的使用令供水實現(xiàn)節(jié)水、節(jié)電、節(jié)省人力，高，效，運行。
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