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公司：長沙中贏供水設備有限公司
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基于PLC的小區小區恒壓供水系統方案的可行性分析
時間:2019-12-20 09:41 來源:中贏供水 作者:中贏供水廠家 點擊:
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基于PLC的小區小區恒壓供水系統方案的可行性分析
隨著我國城(cheng)市高層(ceng)建(jian)筑的(de)(de)增多，當前普遍采用(yong)的(de)(de)水(shui)(shui)泵高位水(shui)(shui)箱(xiang)供(gong)(gong)水(shui)(shui)和(he)氣壓罐供(gong)(gong)水(shui)(shui)存在基建(jian)投(tou)資大，占地面積大，維護不方便，水(shui)(shui)泵電機啟動(dong)電流(liu)(liu)大，能耗大和(he)可(ke)靠性(xing)低(di)等問(wen)題。傳(chuan)統的(de)(de)供(gong)(gong)水(shui)(shui)系統采用(yong)節流(liu)(liu)閥控(kong)(kong)制(zhi)水(shui)(shui)流(liu)(liu)量(liang)滿足現(xian)場(chang)的(de)(de)水(shui)(shui)量(liang)要求，但是這種方式容易造成管(guan)路壓力波動(dong)過大，通(tong)(tong)過交(jiao)流(liu)(liu)接(jie)觸器接(jie)通(tong)(tong)外電運(yun)行(xing)，全(quan)部機組的(de)(de)控(kong)(kong)制(zhi)都依賴值班人(ren)員手(shou)工(gong)進(jin)行(xing)操作(zuo)，通(tong)(tong)過接(jie)觸器控(kong)(kong)制(zhi)全(quan)部過程，繁(fan)瑣的(de)(de)手(shou)動(dong)控(kong)(kong)制(zhi)系統很難對(dui)供(gong)(gong)水(shui)(shui)管(guan)網(wang)的(de)(de)壓力和(he)水(shui)(shui)位變化及時(shi)做出恰當的(de)(de)反應。
以單片機為(wei)CPU的(de)(de)(de)恒壓供水(shui)(shui)(shui)控制器將實(shi)際(ji)檢(jian)測到(dao)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)壓值與(yu)設定的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)壓值形成的(de)(de)(de)偏差按(an)PID或模糊控制規(gui)律運算(suan)后，輸出的(de)(de)(de)電流信號控制變頻器的(de)(de)(de)輸出頻率，從而實(shi)現了對水(shui)(shui)(shui)泵轉速的(de)(de)(de)控制，供水(shui)(shui)(shui)量與(yu)用(yong)水(shui)(shui)(shui)量一致，但(dan)它存在故障排除慢，系統運行中(zhong)的(de)(de)(de)一些參數(shu)無法監控與(yu)記錄(lu)，供水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)可靠性方(fang)面(mian)比(bi)起PLC的(de)(de)(de)供水(shui)(shui)(shui)方(fang)式要差，不(bu)適用(yong)于(yu)惡劣的(de)(de)(de)工業環境。
目前，供水(shui)企業經(jing)常采用(yong)集散控(kong)制系統方案實現(xian)供水(shui)控(kong)制。用(yong)PLC作為控(kong)制器按PID或模(mo)糊(hu)控(kong)制規(gui)律對(dui)變(bian)頻器的輸(shu)出頻率控(kong)制，實現(xian)了(le)對(dui)水(shui)泵(beng)轉(zhuan)速的控(kong)制。為了(le)進(jin)一步提高小區供水系統的(de)可(ke)靠性，實現對供(gong)水系統的(de)監控和(he)增強供(gong)水系統故障(zhang)處理能力(li)，本設計增加了(le)運(yun)(yun)程手動控制運(yun)(yun)行(xing)方式和(he)現場手動運(yun)(yun)行(xing)方式的(de)設計。這樣能對節約(yue)投資(zi)，靈(ling)活(huo)應用具有重要(yao)意義。
小區(qu)恒壓供水(shui)系統方案確定
傳統的(de)(de)(de)供水(shui)(shui)(shui)(shui)系(xi)統采(cai)用(yong)節流(liu)閥控(kong)制水(shui)(shui)(shui)(shui)流(liu)量(liang)(liang)(liang)滿足現場的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)(liang)(liang)要求，但是(shi)這(zhe)種方(fang)式容易(yi)造成管路壓(ya)力波(bo)動(dong)過大(da)。在小(xiao)區(qu)供水(shui)(shui)(shui)(shui)系(xi)統中(zhong)加壓(ya)泵通常是(shi)用(yong)最不(bu)利水(shui)(shui)(shui)(shui)點(dian)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)壓(ya)要求來確定(ding)相應的(de)(de)(de)揚程設計，然后泵組根據(ju)流(liu)量(liang)(liang)(liang)變(bian)(bian)化(hua)情況(kuang)來選配，并確定(ding)水(shui)(shui)(shui)(shui)泵的(de)(de)(de)運(yun)行(xing)方(fang)式。由于小(xiao)區(qu)用(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)有著(zhu)季節和時段的(de)(de)(de)明顯變(bian)(bian)化(hua)，日常供水(shui)(shui)(shui)(shui)運(yun)行(xing)控(kong)制就常采(cai)用(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)泵的(de)(de)(de)運(yun)行(xing)方(fang)式調整(zheng)加上出(chu)口(kou)閥開度調節供水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)(liang)(liang)水(shui)(shui)(shui)(shui)壓(ya)，大(da)量(liang)(liang)(liang)能量(liang)(liang)(liang)因小(xiao)號在出(chu)口(kou)閥而(er)浪費。
隨著人們(men)對(dui)供水(shui)(shui)質(zhi)量和飲(yin)用水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)量要求的(de)不斷提高，變(bian)頻恒壓供水(shui)(shui)方式(shi)(shi)應運而生，它不僅(jin)能很好(hao)的(de)解(jie)決老式(shi)(shi)屋頂水(shui)(shui)箱供水(shui)(shui)方式(shi)(shi)帶來的(de)水(shui)(shui)質(zhi)二次污染問(wen)題，而且解(jie)決了(le)水(shui)(shui)泵的(de)運行方式(shi)(shi)調整加上(shang)出口(kou)閥(fa)開度調節(jie)供水(shui)(shui)的(de)水(shui)(shui)量水(shui)(shui)壓，大量能量因消耗在出口(kou)閥(fa)而浪費，并對(dui)水(shui)(shui)泵也起到了(le)很好(hao)的(de)保護(hu)作(zuo)用和有效地節(jie)約了(le)電能的(de)消耗。
根據(ju)負(fu)載(zai)變(bian)化自動調(diao)節水泵轉(zhuan)速或增加(jia)或減(jian)少(shao)投入運行的臺數(shu)，從而(er)避免(mian)了電(dian)機起動過程中(zhong)對電(dian)網和(he)機械(xie)設備造成的沖擊以及人(ren)工操作的繁雜性。變(bian)頻恒壓(ya)供水系統(tong)如今正(zheng)被(bei)廣泛(fan)地(di)應(ying)用(yong)到城市自來水管網系統(tong)、住宅小區生活消(xiao)防(fang)水系統(tong)、樓宇中(zhong)央空(kong)調(diao)冷卻(que)循(xun)環水系統(tong)等眾多領(ling)域。
綜合分析(xi)，本設(she)計(ji)擬采用集散控(kong)制(zhi)方式使(shi)用PLC、變(bian)頻器及相關(guan)軟件(jian)設(she)計(ji)一(yi)套變(bian)頻恒(heng)壓供水系統。
小(xiao)區恒壓供水系統構成
我(wo)(wo)們要(yao)保持水壓(ya)的(de)恒(heng)定(ding)(ding)，就要(yao)用(yong)到反饋原(yuan)理：要(yao)想(xiang)維(wei)持一個(ge)物(wu)理量(liang)不變或基本不變，就應該(gai)引用(yong)這個(ge)物(wu)理量(liang)與恒(heng)值比較(jiao)，形成閉(bi)環系統(tong)。我(wo)(wo)們要(yao)想(xiang)保持水壓(ya)的(de)恒(heng)定(ding)(ding)，就必須引入水壓(ya)反饋值與給(gei)定(ding)(ding)值比較(jiao)，從而形成閉(bi)環系統(tong)。
在(zai)變頻(pin)(pin)器(qi)供水(shui)(shui)(shui)(shui)系統(tong)中，當用(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)大時，為保持水(shui)(shui)(shui)(shui)壓(ya)仍恒定，采(cai)用(yong)三臺水(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)供水(shui)(shui)(shui)(shui)；當用(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)較(jiao)小時，在(zai)變頻(pin)(pin)供水(shui)(shui)(shui)(shui)系統(tong)中加入(ru)氣(qi)(qi)壓(ya)罐(guan)，它能(neng)利用(yong)氣(qi)(qi)壓(ya)罐(guan)蓄(xu)水(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)來控制(zhi)水(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)在(zai)低需求量(liang)時的續(xu)流供水(shui)(shui)(shui)(shui)，能(neng)達到大功率水(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)和變頻(pin)(pin)器(qi)休(xiu)息。
組成小(xiao)區變(bian)頻恒(heng)壓(ya)(ya)(ya)(ya)供水(shui)(shui)(shui)系統的(de)(de)有(you)PLC、變(bian)頻器(qi)(qi)、氣壓(ya)(ya)(ya)(ya)罐、離心(xin)泵、壓(ya)(ya)(ya)(ya)力傳(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)等，如圖1-1所示(shi)。工作流程是(shi)利用(yong)設(she)置在供水(shui)(shui)(shui)管中(zhong)的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力傳(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)將管中(zhong)因用(yong)水(shui)(shui)(shui)量的(de)(de)變(bian)化引起的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)壓(ya)(ya)(ya)(ya)變(bian)化，及時將信號（4-20mA或0-10V）作為恒(heng)壓(ya)(ya)(ya)(ya)供水(shui)(shui)(shui)系統的(de)(de)反(fan)饋(kui)信號反(fan)饋(kui)給(gei)(gei)PLC調節器(qi)(qi)，通過對壓(ya)(ya)(ya)(ya)力反(fan)饋(kui)信號的(de)(de)檢(jian)測，經(jing)PID調節器(qi)(qi)對比(bi)設(she)定控制壓(ya)(ya)(ya)(ya)力進行運(yun)算后給(gei)(gei)出(chu)相應的(de)(de)變(bian)頻指令，由變(bian)頻器(qi)(qi)控制水(shui)(shui)(shui)泵的(de)(de)電機(ji)轉速，達到恒(heng)壓(ya)(ya)(ya)(ya)供水(shui)(shui)(shui)設(she)計目的(de)(de)。
小區恒(heng)壓供(gong)水(shui)系(xi)統的原理
小區(qu)(qu)恒壓(ya)(ya)供水(shui)系(xi)統中的變頻器的作用(yong)是(shi)為電機(ji)提(ti)供可變頻率(lv)的電源，實現電機(ji)的無(wu)極調(diao)速，從而使管(guan)網(wang)水(shui)壓(ya)(ya)連續變化。壓(ya)(ya)力(li)傳感器的任務是(shi)檢測管(guan)網(wang)水(shui)壓(ya)(ya)，壓(ya)(ya)力(li)設定單(dan)元為系(xi)統提(ti)供滿足(zu)用(yong)戶需(xu)要的水(shui)壓(ya)(ya)期(qi)望值。圖(tu)1-2表示小區(qu)(qu)恒壓(ya)(ya)供水(shui)系(xi)統基(ji)本原理圖(tu)。
小區恒(heng)壓供水系統采(cai)用變頻器(qi)與PLC來控制恒壓(ya)(ya)供水(shui)的穩(wen)定(ding)，水(shui)泵(beng)(beng)采(cai)用并(bing)聯運行方式，水(shui)壓(ya)(ya)大于設定(ding)值(zhi)時(shi)(shi)通過(guo)(guo)閉合(he)交流接觸器(qi)停止一臺水(shui)泵(beng)(beng)；水(shui)壓(ya)(ya)小于設定(ding)值(zhi)時(shi)(shi)，通過(guo)(guo)斷開交流接觸器(qi)啟動一臺水(shui)泵(beng)(beng)。
小(xiao)區恒(heng)壓供水系統(tong)分(fen)析
由于小區居民(min)用水(shui)(shui)的多(duo)少(shao)是經常變動的，因此供(gong)水(shui)(shui)不(bu)足或(huo)供(gong)水(shui)(shui)過剩的情(qing)況時(shi)有發生。而(er)用水(shui)(shui)和供(gong)水(shui)(shui)之間(jian)的不(bu)平衡(heng)集中反映在供(gong)水(shui)(shui)的壓(ya)力(li)上(shang)，即用水(shui)(shui)多(duo)而(er)供(gong)水(shui)(shui)少(shao)，則壓(ya)力(li)低；用水(shui)(shui)少(shao)而(er)供(gong)水(shui)(shui)多(duo)，則壓(ya)力(li)大。為了保持供(gong)水(shui)(shui)壓(ya)力(li)的恒定，使得供(gong)水(shui)(shui)和用水(shui)(shui)之間(jian)保持平衡(heng)，即用水(shui)(shui)多(duo)時(shi)供(gong)水(shui)(shui)也多(duo)，用水(shui)(shui)少(shao)時(shi)供(gong)水(shui)(shui)也少(shao)，從而(er)提高了供(gong)水(shui)(shui)的質量。
為(wei)了實(shi)(shi)供(gong)水壓力(li)平衡，我(wo)們使(shi)用(yong)以變(bian)頻(pin)器為(wei)核心的(de)(de)智能(neng)供(gong)水控制系統(tong)。它的(de)(de)優點有(you)使(shi)水泵啟動平穩，啟動電(dian)流可(ke)限制在額定(ding)電(dian)流以內，從而(er)避(bi)免了啟動時對電(dian)網的(de)(de)沖擊；延長泵的(de)(de)使(shi)用(yong)壽命等。它的(de)(de)使(shi)用(yong)令供(gong)水實(shi)(shi)現節水、節電(dian)、節省(sheng)人力(li)，高(gao)效(xiao)運行。
