plc恒(heng)壓供水系統(tong)實現供水自(zi)動恒(heng)壓控制功能

常規(gui)的供水(shui)系(xi)統采用水(shui)泵定速控制，通過改變閥門的大小的方(fang)法調節流量和壓(ya)力，以達水(shui)壓(ya)恒定。這(zhe)種方(fang)式在運(yun)行中存在以下問題(ti)。

    （1）人工操作存在(zai)調節滯后，整個(ge)系統穩(wen)定性差，自動化程度低，使(shi)得溢水管經常排水造成資源浪費；

    （2）水泵(beng)定速(su)運(yun)行，不僅造成電(dian)能(neng)的浪費，而且由于泵(beng)長期高速(su)運(yun)行，易使軸承損壞，影(ying)響泵(beng)的使用壽命，且備用水泵(beng)出現(xian)過銹死的現(xian)象；

    （3）每年夏天用水高(gao)峰時(shi)段(duan)水壓(ya)不(bu)能得到保證(zheng)，當(dang)出現了突發(fa)性電網故(gu)障時(shi)，由于水量不(bu)足給企業生產造成不(bu)便；

    為(wei)(wei)了提供(gong)恒壓供(gong)水，因而(er)對飲料公(gong)司供(gong)水系(xi)統(tong)進(jin)行改造就顯得非常重要。可編程序控(kong)制器(qi)（簡(jian)稱PLC）是一(yi)種(zhong)專門為(wei)(wei)在工業環(huan)境下應用(yong)而(er)設計的數字運算操作的電(dian)子裝置(zhi)。具有通(tong)用(yong)性好(hao)，可靠性高(gao)(gao)，安裝靈活，擴展方(fang)便，性價比高(gao)(gao)等一(yi)系(xi)列優點，而(er)且(qie)其總線與(yu)網絡能(neng)力(li)越來越強，可方(fang)便地與(yu)上位機組(zu)成控(kong)制系(xi)統(tong)，實現系(xi)統(tong)的高(gao)(gao)性價比和(he)高(gao)(gao)效能(neng)運作。

    本文(wen)采(cai)用PLC和變(bian)頻器產品(pin)研制(zhi)開發了(le)一種plc恒(heng)壓供(gong)水系(xi)統(tong)，可有效減(jian)輕(qing)工作人員的負擔(dan)，提(ti)高供(gong)水系(xi)統(tong)的優化(hua)運行程度，增(zeng)強系(xi)統(tong)抗干擾(rao)性(xing)，避免硬件老化(hua)損(sun)失(shi)。

plc恒壓供(gong)水系(xi)統簡介(jie)

    為(wei)改(gai)(gai)善生產環境，某大型飲料公(gong)(gong)司投資清潔水(shui)(shui)(shui)技改(gai)(gai)工程并(bing)建(jian)成(cheng)一(yi)(yi)座日產水(shui)(shui)(shui)5萬頓的(de)(de)供水(shui)(shui)(shui)系(xi)(xi)統(tong)(tong)，分(fen)別(bie)建(jian)設了抽水(shui)(shui)(shui)泵(beng)系(xi)(xi)統(tong)(tong)、加(jia)壓(ya)泵(beng)系(xi)(xi)統(tong)(tong)和(he)高位水(shui)(shui)(shui)池(chi)。根據公(gong)(gong)司用(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)需(xu)求(qiu)特點，從抽水(shui)(shui)(shui)泵(beng)系(xi)(xi)統(tong)(tong)過來(lai)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)一(yi)(yi)部(bu)分(fen)直接供給生產用(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)部(bu)門(men)，一(yi)(yi)部(bu)分(fen)則需(xu)通過加(jia)壓(ya)泵(beng)輸送到(dao)高位水(shui)(shui)(shui)池(chi)，而供給生產用(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)部(bu)門(men)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)壓(ya)與供給高位水(shui)(shui)(shui)池(chi)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)壓(ya)相差較(jiao)大。同(tong)時高位水(shui)(shui)(shui)池(chi)距(ju)抽水(shui)(shui)(shui)泵(beng)房較(jiao)遠達十多公(gong)(gong)里，高位水(shui)(shui)(shui)池(chi)的(de)(de)液位高低(di)和(he)加(jia)壓(ya)泵(beng)系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)設計(ji)以及如何與抽水(shui)(shui)(shui)泵(beng)系(xi)(xi)統(tong)(tong)“聯(lian)動”也是較(jiao)難解(jie)決的(de)(de)。

    鑒于以(yi)上特點(dian)，從技術可靠和(he)經(jing)濟實(shi)用(yong)角度綜合(he)考慮，我們設計了用(yong)PLC控(kong)制與(yu)(yu)變頻器控(kong)制相結合(he)的自動plc恒壓供水系統(tong)，同時通過主水管線(xian)壓力傳(chuan)遞較經(jing)濟地實(shi)現了加壓泵系統(tong)與(yu)(yu)抽水泵系統(tong)“遠程聯動”的控(kong)制目的。

plc恒壓供(gong)水系(xi)統方案

    系統的(de)控(kong)制(zhi)以(yi)DVP-EH型DVP64EH00RPLC為技術平(ping)臺，DOP-A57CST觸(chu)摸屏(ping)為操作(zuo)界(jie)面(mian)，VFD110B43A變頻(pin)器(qi)作(zuo)為執行構件。觸(chu)摸屏(ping)通(tong)過(guo)COM2口與DVPEHPLC的(de)COM口相連，采用MODBUS協議(yi)。PLC通(tong)過(guo)RS485口控(kong)制(zhi)變頻(pin)器(qi)（便(bian)于擴充），支持MODBUS協議(yi)。另外(wai)還(huan)包(bao)括(kuo)施耐德公司的(de)軟啟動器(qi)、電機保護器(qi)、數據(ju)采集及其輔助設備組(zu)成（見圖(tu)1）。

    整個抽水泵系(xi)統有150KW深(shen)井泵電(dian)機(ji)四臺，90KW深(shen)井泵電(dian)機(ji)兩臺，采(cai)用變(bian)頻器循環工(gong)作方式(shi)，六臺電(dian)機(ji)均(jun)可設置在變(bian)頻方式(shi)下工(gong)作。采(cai)用一臺150KW和一臺90KW的(de)軟起動(dong)(dong)150KW和90KW的(de)電(dian)機(ji)。當(dang)變(bian)頻器工(gong)作在50HZ，管網(wang)壓力仍然低于系(xi)統設定的(de)下限時(shi)，軟起動(dong)(dong)器便(bian)自動(dong)(dong)起動(dong)(dong)一臺電(dian)機(ji)投入到(dao)工(gong)頻運(yun)行(xing)，當(dang)壓力達到(dao)高限時(shi)，自動(dong)(dong)停掉工(gong)頻運(yun)行(xing)電(dian)機(ji)。

    plc恒壓(ya)供水系統為(wei)(wei)每臺電機配備(bei)電機保護器，是因為(wei)(wei)電機功率較大，在過載、欠壓(ya)、過壓(ya)、過流、相序不(bu)平衡(heng)、缺相、電機空轉等(deng)情況下為(wei)(wei)確保電機的良好(hao)使用(yong)條件，達到延長(chang)電機的使用(yong)壽命的目的。

    系統配備水位顯示儀(yi)表，可(ke)進行(xing)高低位報警，同時通過(guo)PLC可(ke)確(que)保取水在(zai)合理水位的水質(zhi)監控，同時也(ye)保護電機(ji)制正常運(yun)轉工(gong)況。

    系統配(pei)備流(liu)量(liang)計，既(ji)能(neng)顯(xian)示一段時(shi)間的(de)累積流(liu)量(liang)，又(you)能(neng)顯(xian)示瞬時(shi)流(liu)量(liang)，可進行出水(shui)量(liang)的(de)統計和每臺泵的(de)出水(shui)流(liu)量(liang)監控。

2公(gong)司(si)內不同壓力(li)供水需(xu)求的解(jie)決

    為(wei)穩定可(ke)靠(kao)地滿足公司內部分區(qu)域供水太(tai)力（0.4~0.45Mpa）低于主管網水壓(ya)力（0.8~0.9Mpa）的要求，配備穩壓(ya)減壓(ya)閥來(lai)調節，可(ke)調范圍為(wei)0.1~0.8Mpa。

3加(jia)壓泵系統(tong)

    由于(yu)抽(chou)(chou)水(shui)泵(beng)房距(ju)離(li)高(gao)位(wei)水(shui)池(chi)較遠(yuan)，直(zhi)接供水(shui)到高(gao)位(wei)水(shui)池(chi)抽(chou)(chou)水(shui)泵(beng)的揚程不足(zu)，為(wei)(wei)此在距(ju)離(li)高(gao)位(wei)水(shui)池(chi)落(luo)差為(wei)(wei)36米處設計有(you)一(yi)加壓(ya)泵(beng)房，配備立式離(li)心泵(beng)兩臺（一(yi)用一(yi)備）電機功(gong)率為(wei)(wei)75KW，揚程36米。該加壓(ya)泵(beng)的控制系統(tong)需(xu)考(kao)慮(lv)以下條件：

    （1）若高位(wei)水(shui)池水(shui)位(wei)低和主管有(you)水(shui)，則打(da)開進(jin)水(shui)電動蝶閥和起動加(jia)壓(ya)泵(beng)向高位(wei)水(shui)池供水(shui)；

    （2）若高位(wei)水(shui)池水(shui)位(wei)滿且主管(guan)有(you)水(shui)，則給出報(bao)警信號并關閉加壓泵和進水(shui)電動(dong)蝶閥；

    （3）若(ruo)主管(guan)無(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)表明用水(shui)(shui)(shui)(shui)量增大(da)或抽水(shui)(shui)(shui)(shui)泵房停止供(gong)水(shui)(shui)(shui)(shui)，必須開啟(qi)出水(shui)(shui)(shui)(shui)電動(dong)蝶閥由高位水(shui)(shui)(shui)(shui)池向主管(guan)補充不。

    像抽水泵一(yi)樣，我(wo)們(men)為加壓泵配備了軟起動器和(he)(he)電機(ji)保(bao)護器，確保(bao)加壓泵長(chang)期可靠地運轉，同時配備了高位水池的水位傳(chuan)感器和(he)(he)數(shu)顯儀和(he)(he)缺水傳(chuan)感器。

    為保證整(zheng)個(ge)主水(shui)(shui)管(guan)(guan)網的恒壓(ya)供(gong)(gong)不(bu)，當高位水(shui)(shui)池(chi)滿且主水(shui)(shui)管(guan)(guan)有水(shui)(shui)時，加壓(ya)泵停止(zhi)，此時主管(guan)(guan)壓(ya)力(li)將“憋壓(ya)”，最終導(dao)致主管(guan)(guan)壓(ya)力(li)上(shang)升，并(bing)將此壓(ya)力(li)傳遞到抽水(shui)(shui)泵房(fang)，抽水(shui)(shui)泵的控(kong)制系統檢測到此壓(ya)力(li)進行恒壓(ya)變頻控(kong)制，進而(er)達到整(zheng)個(ge)主管(guan)(guan)網的恒壓(ya)供(gong)(gong)水(shui)(shui)，這是整(zheng)個(ge)控(kong)制系統設計(ji)的關鍵。

plc恒壓供(gong)水系統實現功能

    1全自動(dong)平穩切換(huan)，恒壓控制

    主水管(guan)網壓(ya)力(li)傳感器(qi)的(de)壓(ya)力(li)信(xin)(xin)號(hao)(hao)4~20mA送給數字PID控(kong)制(zhi)器(qi)，控(kong)制(zhi)器(qi)根據(ju)壓(ya)力(li)設定(ding)(ding)值(zhi)與實際(ji)檢(jian)測(ce)值(zhi)進行(xing)(xing)PID運(yun)(yun)算，并給出(chu)信(xin)(xin)號(hao)(hao)直接控(kong)制(zhi)變(bian)頻(pin)(pin)(pin)器(qi)的(de)轉速以使管(guan)網的(de)壓(ya)力(li)穩定(ding)(ding)。當用(yong)(yong)水量(liang)不是很(hen)大(da)時，一(yi)臺(tai)泵(beng)(beng)在(zai)變(bian)頻(pin)(pin)(pin)器(qi)的(de)控(kong)制(zhi)下(xia)穩定(ding)(ding)運(yun)(yun)行(xing)(xing)；當用(yong)(yong)水量(liang)大(da)到(dao)變(bian)頻(pin)(pin)(pin)器(qi)全速運(yun)(yun)行(xing)(xing)也不能保(bao)證管(guan)網的(de)壓(ya)和穩定(ding)(ding)時，控(kong)制(zhi)器(qi)的(de)壓(ya)力(li)下(xia)限(xian)信(xin)(xin)號(hao)(hao)與變(bian)頻(pin)(pin)(pin)器(qi)的(de)高速信(xin)(xin)號(hao)(hao)同時被(bei)PLC檢(jian)測(ce)到(dao)，PLC自動(dong)將原工(gong)(gong)作在(zai)變(bian)頻(pin)(pin)(pin)狀態下(xia)泵(beng)(beng)投入(ru)到(dao)工(gong)(gong)頻(pin)(pin)(pin)運(yun)(yun)行(xing)(xing)，以保(bao)持(chi)壓(ya)力(li)的(de)連續性，同時將一(yi)臺(tai)備(bei)用(yong)(yong)的(de)泵(beng)(beng)用(yong)(yong)變(bian)頻(pin)(pin)(pin)器(qi)起動(dong)后投入(ru)運(yun)(yun)行(xing)(xing)，以加大(da)管(guan)網的(de)供水量(liang)保(bao)證壓(ya)力(li)穩定(ding)(ding)。若(ruo)兩臺(tai)泵(beng)(beng)運(yun)(yun)轉仍，則(ze)依次將變(bian)頻(pin)(pin)(pin)工(gong)(gong)作狀態下(xia)的(de)泵(beng)(beng)投入(ru)到(dao)工(gong)(gong)頻(pin)(pin)(pin)運(yun)(yun)行(xing)(xing)，而將另一(yi)臺(tai)備(bei)用(yong)(yong)泵(beng)(beng)投入(ru)變(bian)頻(pin)(pin)(pin)運(yun)(yun)行(xing)(xing)。

    當用(yong)水(shui)量減少(shao)時(shi)，首先表現(xian)為(wei)變頻器已工(gong)作(zuo)在(zai)最(zui)(zui)低速信號(hao)(hao)有(you)效，這時(shi)壓力上(shang)限信號(hao)(hao)如仍出(chu)現(xian)，PLC首先將(jiang)工(gong)頻運(yun)行(xing)(xing)的(de)(de)(de)泵(beng)(beng)停掉，以減少(shao)供水(shui)量。當上(shang)述(shu)兩個(ge)信號(hao)(hao)仍存在(zai)時(shi)，PLC再停掉一(yi)臺工(gong)頻運(yun)行(xing)(xing)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)機(ji)，直(zhi)到最(zui)(zui)后一(yi)臺泵(beng)(beng)用(yong)主頻器恒壓供水(shui)。另外，控制系(xi)統設計(ji)(ji)六臺泵(beng)(beng)為(wei)兩組，每臺泵(beng)(beng)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)機(ji)累計(ji)(ji)運(yun)行(xing)(xing)時(shi)間(jian)可(ke)顯示，24小時(shi)輪換一(yi)次，既(ji)保(bao)證供水(shui)系(xi)統有(you)備(bei)用(yong)泵(beng)(beng)，又保(bao)證系(xi)統的(de)(de)(de)泵(beng)(beng)有(you)相同的(de)(de)(de)運(yun)行(xing)(xing)時(shi)間(jian)，確(que)保(bao)了泵(beng)(beng)的(de)(de)(de)可(ke)靠(kao)壽命。

    2半自動(dong)運行(xing)

    當(dang)PLC系(xi)統出現(xian)問題時，自動(dong)控(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)統失靈(ling)，這時候系(xi)統工作處(chu)于半(ban)自動(dong)狀態，即一臺泵具有變(bian)頻(pin)自動(dong)恒壓控(kong)制(zhi)(zhi)功能，當(dang)用水量不夠時，可手動(dong)投入另外一臺或幾(ji)臺工頻(pin)泵運行。

    3手動

    當壓(ya)力傳感器故(gu)(gu)障(zhang)或(huo)變頻器故(gu)(gu)障(zhang)時，為確保用水，六臺泵可分別以手(shou)動工(gong)頻方式運行。

plc恒壓供(gong)水(shui)系統實施效果

    實際(ji)運(yun)行(xing)證明本控(kong)(kong)制系(xi)統(tong)構成了多臺深井泵的(de)自(zi)動(dong)控(kong)(kong)制的(de)最經濟(ji)結構，在軟(ruan)件設(she)計中充(chong)分考虎變(bian)頻與工頻在切換(huan)時的(de)瞬間壓(ya)力與電(dian)流(liu)沖(chong)擊，每(mei)臺泵均(jun)采(cai)用(yong)軟(ruan)起動(dong)是解決該問(wen)題關鍵。變(bian)頻器(qi)工作(zuo)的(de)上(shang)下限頻率及數字PID控(kong)(kong)制的(de)上(shang)下限控(kong)(kong)制點的(de)設(she)定對系(xi)統(tong)的(de)誤(wu)差范圍(wei)也有不可忽視(shi)的(de)作(zuo)用(yong)。

    ①采用變頻(pin)恒壓供水(shui)，消除了(le)主(zhu)管網壓力波動，保證了(le)供水(shui)質量，而且節能效果明(ming)顯，并延長了(le)主(zhu)管網及其閥門(men)的使(shi)用壽命。

    ②用穩壓(ya)(ya)減(jian)壓(ya)(ya)閥經濟(ji)地解決(jue)了不(bu)同用水壓(ya)(ya)力的問題。

    ③拓寬運用變(bian)頻(pin)恒壓控制原(yuan)理，較好地解決了加壓泵房(fang)與抽水(shui)泵房(fang)的(de)(de)遠(yuan)程通訊總是并達(da)到異地連鎖(suo)控制的(de)(de)目的(de)(de)。

    ④在抽水(shui)(shui)泵房設置連(lian)續液位顯示(shi)，并(bing)將信號傳(chuan)與PLC，防(fang)止(zhi)泵缺水(shui)(shui)燒壞電機(ji)，設定的取水(shui)(shui)位置，確(que)保(bao)水(shui)(shui)的質量。

    ⑤電機(ji)既有(you)電機(ji)保護器，又有(you)軟起動器，克服(fu)了(le)(le)起動時的大電流沖(chong)擊，相對延長了(le)(le)電機(ji)制使用(yong)壽(shou)命。

    ⑥由于采(cai)用PLC控(kong)制(zhi)的(de)壓力(li)自動控(kong)制(zhi)，可以實現無人遠程操作，系統的(de)PLC預(yu)留有RS485接口，可與公司總調度(du)室計算機網(wang)絡(luo)進行連接。

    ⑦由于系統采用閉(bi)環恒壓控制，電機在滿(man)足主水很容(rong)易網的(de)壓力(li)的(de)前提下，節(jie)能效果顯著(zhu)，年節(jie)電61萬度，折合為人(ren)民幣36萬元。

    ⑧通過采用變(bian)頻(pin)器(qi)控(kong)制，可在不(bu)同季節、節假日、日夜及上下班等全面調控(kong)水量，按日節水100噸(dun)計，則年可節水36500噸(dun)。

    總之(zhi)，采用(yong)該PLC控(kong)制(zhi)的(de)plc恒壓供(gong)水(shui)(shui)(shui)系統(tong)肯定(ding)能(neng)保證該大(da)型飲料廠的(de)足量用(yong)水(shui)(shui)(shui)，同時(shi)很大(da)程度上(shang)(shang)降低了維修的(de)勞動(dong)強度和延長了設備的(de)使用(yong)壽命，實現了真(zhen)正(zheng)的(de)自動(dong)控(kong)制(zhi)，不僅可解決了現供(gong)水(shui)(shui)(shui)系統(tong)存在的(de)問題，而且(qie)節能(neng)效果顯著(zhu)。因此(ci)，從節能(neng)和改善供(gong)水(shui)(shui)(shui)條件上(shang)(shang)有著(zhu)重大(da)的(de)價值(zhi)。