變頻恒壓供水系統(tǒng)方案的設(shè)計與選擇
變頻恒壓供水系統(tǒng)方案的設(shè)計與選擇
一,、引言
在水源地內(nèi)，多眼井星羅棋布在水庫上,。為了確保供水生產(chǎn)的安全,、可靠、連續(xù),。針對水廠制水過程的特點和控制系統(tǒng)的功能要求,，我們采用基于西門子PLC的恒壓力供水系統(tǒng),。
二、變頻恒壓供水系統(tǒng)編程控制器概述
PLC即可編程控制器,，是一種以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置,。國際電工委員會(IEC)對PLC曾作了如下定義：“PLC是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計,。它采用可編程序的存儲器,，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制,、定時,、計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù)字式,、模擬式的輸入和輸出,，控制各種類型的機械和生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)設(shè)備,，都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體。易于擴充其功能的原則設(shè)計,?！边@段話完全道出TPLC的特點和應(yīng)用領(lǐng)域。其主要有以下特點：
1.可靠性高,。為了滿足工業(yè)生產(chǎn)對控制設(shè)備安全可靠性的要求,，PLC采用了微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動作由無觸點的半導體電路來完成,。
2.環(huán)境適應(yīng)性強,。PLC具有良好的環(huán)境適應(yīng)性，可應(yīng)用于十分惡劣的工業(yè)現(xiàn)場,。在電源瞬間斷電的情況下,，仍可正常工作，具有很好的抗宅間電磁干擾的能力,，它一般對環(huán)境溫度要求也不高,。在環(huán)境溫度-20至65度、相對濕度為35%至85%情況下仍可正常工作,。
3.靈活通用,。在完成一個控制任務(wù)時，PLC具有很高的靈活性,。首先,，PLC產(chǎn)品L三經(jīng)系列化，結(jié)構(gòu)形式多種多樣,，在機型上又很大的選擇余地,。其次同一機型的PLC其硬件構(gòu)成具有很大的靈活性,，用戶可以根據(jù)不同任務(wù)的要求，選擇不同類型的輸入輸出模塊或特殊功能模塊組成不同硬件結(jié)構(gòu)的控制裝置,。
4.使用方便,、維護簡單。PLC控制的輸入輸出模塊,。特殊功能模塊都具有即插即卸功能,，連接十分容易。對于邏輯信號,，輸入輸出均采用開關(guān)方式,，不需要進行電平轉(zhuǎn)換和驅(qū)動放大;對于模擬信號，輸入輸出均采用傳感器儀表和驅(qū)動設(shè)備的標準信號,。各個輸入和輸出模塊與外部設(shè)備的連接十分簡單,。整個連接過程僅需要一把螺釘旋具即可完成。
三,、變頻恒壓供水系統(tǒng)控翻方案的設(shè)計與選擇
變頻恒壓供水系統(tǒng)主要有壓力傳感器,、壓力變送器、變頻器,、恒壓控制單元,、水泵機組以及低壓電器組成。系統(tǒng)主要的設(shè)計任務(wù)是利用恒壓控制單元饅變頻器控制一臺水泵或循環(huán)控制多臺水泵,，實現(xiàn)管網(wǎng)水壓的恒定和水泵電機的軟起動以及變頻水泵與J：頻水泵的切換,，同時還要能對運行數(shù)據(jù)進行傳輸。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)要求,，結(jié)合系統(tǒng)的使用場所,，有以下方案可供選擇：
1.有供水專用的變頻器+水泵機組+壓力傳感器。這種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,，它將PID調(diào)節(jié)器和PLC可編程控制器等硬件集成在變頻器供水基板上,，通過設(shè)置指令代碼實現(xiàn)PLC和PID等電控系統(tǒng)的功能。它雖然簡化了電路結(jié)構(gòu).降低了設(shè)備成本,，但對壓力設(shè)定和壓力反饋值的顯示比較麻煩,，無法自動實現(xiàn)不同時段的不同恒壓要求，在調(diào)試時,，PID調(diào)節(jié)參數(shù)的系統(tǒng)優(yōu)化比較困難,。調(diào)節(jié)范圍小，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài),，動態(tài)性能不易保證,。其輸出接口的擴展功能缺乏靈活性，數(shù)據(jù)通信困難，并且限制了帶負載的容量,，因此僅適用于要求不高的小容量場合,。
2.通用變頻器+單片機(包括變頻控制、調(diào)節(jié)器控制)+人機界面+壓力傳感器,。這種方式控制精度高,、控制算法靈活、參數(shù)調(diào)整方便,，具有較高的性能價格比,，但開發(fā)周期長，程序一旦固化,，修改較為麻煩,，因此現(xiàn)場調(diào)試的靈活性差，同時變頻器在運行時,，將產(chǎn)生干擾,。變頻器的功率越大，產(chǎn)生的干擾越大,，所以必須采取相應(yīng)的抗干擾措施來保證系統(tǒng)的可靠性,。該系統(tǒng)適用F某一特定領(lǐng)域的小容量的變頻恒壓供水。
3.通用變頻器+PLC(包括變頻控制,、調(diào)節(jié)器控制)+組態(tài)軟件十壓力傳感器,。這種控制方式靈活方便，具有良好的通信接口,，町以方便地與其他的系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換：通用性強，由于PLC產(chǎn)品的系列化和模塊化,，用戶可靈活組成各種規(guī)模和要求不同的控制系統(tǒng),。在硬件設(shè)計上，只需確定PLC的硬件配置和UO的外部接線,，當控制要求發(fā)生改變時,，可以方便地通過Pc機來改變存儲器中的控制程序，所以現(xiàn)場調(diào)試方便,。通過對以上這幾種方案的比較和分析,，可以看出“變頻器主電路++PLC(包括變頻控制、調(diào)節(jié)器控制)十組態(tài)軟件十壓力傳感器”的控制方式更適合于本系統(tǒng),。這種控制方案既有擴展功能靈活方便,、便于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點，又能達到系統(tǒng)穩(wěn)定性及控制精度的要求,。
四,、變頦恒壓供水控制器性能特點
1.高效節(jié)能。優(yōu)化的節(jié)能控制軟件,，使水泵實現(xiàn)最大限度地節(jié)能運行,。由電機學公式可知,。系統(tǒng)電機功耗與電機轉(zhuǎn)速成立方關(guān)系，在壓力不變時,。水泵出水量與電機轉(zhuǎn)速成上E比,。本設(shè)備采用恒壓量：r作方式。當用水量減小時,，系統(tǒng)保持管嗍恒壓,，通過降低水泵轉(zhuǎn)速來減少供水量，耗電量按立方特性降低,。根據(jù)實際用水情況設(shè)定管網(wǎng)壓力,，自動控制水泵出水量，減少了水的跑,、漏現(xiàn)象,。
2.設(shè)備投資省、占地面積小,。本系統(tǒng)與其它供水方式比較,，由于主要設(shè)備只是控制柜及水泵，省去了大量的設(shè)備占地面積,，從而大幅度節(jié)省了上建投資,，而且就設(shè)備本身而言，供水量越大,，采用變頻恒壓供水設(shè)備的價格優(yōu)勢就越顯著,。
3.設(shè)備運行合理、可靠性高,、配置靈活,。采用閉環(huán)調(diào)節(jié)控制技術(shù)，達到了恒壓供水,，避免了由于超壓供水造成的電能浪費,。變頻器采用軟起動工作方式，消除了直接起動對電網(wǎng)的沖擊和干擾,，徹底避免了水泵啟動時大電流和水壓突增的情況,，減少對供電電網(wǎng)的沖擊，降低了電機及電氣元件的故障率,。
4.聯(lián)網(wǎng)功能,。采用全中文工控組態(tài)軟件一Kingview，實時監(jiān)控各個站點,，如電機的電壓,、電流、工作頻率、管網(wǎng)壓力及流量等,。并且能夠累積每個站點的用電量,，累積每臺泵的出水量，同時提供各種形式的打印報表,，以便分析統(tǒng)計,。
5.減少污染。由于變頻恒壓調(diào)速宜接從水源供水,，減少了原有供水方式的二次污染,，防止了很多傳染疾病的傳染源頭。
五,、變頻恒壓供水設(shè)備的應(yīng)用場合
1.居民區(qū),、住宅樓、村鎮(zhèn)的集中生活供水系統(tǒng);
2.高層建筑,、賓館,、飯店等生活供水系統(tǒng);
3.綜合市場、寫字樓,、商務(wù)樓宇的生活供水系統(tǒng)：
4.自來水廠,、供水加壓泵站;
5.工礦企業(yè)的生產(chǎn)、生活供水,、恒壓流量供水工藝流程等,。
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