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1,、引言

    無負(fù)壓供水是在變頻恒壓供水的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它的先進(jìn)之處在于將系統(tǒng)直接與自來水管網(wǎng)串聯(lián)對接,，而不用建立水池和設(shè)置水箱,，供給用戶的水完全在一個密封的環(huán)境中，避免了飲用水在供水過程中的二次污染,。這種供水方式實(shí)現(xiàn)了無池供水與變頻恒壓供水的結(jié)合,，能夠達(dá)到比其它供水方式更環(huán)保節(jié)能的效果。此外在供水過程中,，充分利用自來水原有的壓力,，因此可節(jié)電50%以上,。不僅如此，無負(fù)壓供水系統(tǒng)結(jié)合真空抑制,、穩(wěn)流補(bǔ)償,、預(yù)壓平衡補(bǔ)償、能量儲存釋放,、變頻調(diào)速和智能控制等技術(shù),，在供水的同時不，會對市政管網(wǎng)產(chǎn)生壓降,，從而保證了市政管網(wǎng)的正常運(yùn)行,。

2、無負(fù)壓供水工藝概述

    無負(fù)壓供水控制系統(tǒng)的核心概念就是通過變頻器控制水泵的運(yùn)行頻率,，達(dá)到節(jié)能供水的效果,，同時系統(tǒng)還加入了市政管網(wǎng)保護(hù)功能、水泵保護(hù)功能以及故障處理等功能,。為了節(jié)約成本,，目前人們大多采用一個變頻器控制多個水泵的變頻運(yùn)行方式，也就是我們常說的一拖二,、一拖三或一拖四等控制系統(tǒng)。采用這種方式,，變頻器輪流控制各個水泵變頻運(yùn)行,。

    水泵的運(yùn)行方式有兩種，一種是變頻運(yùn)行,，一種是工頻運(yùn)行,。水泵的運(yùn)行方式由中央控制器根據(jù)用戶用水量的多少自動控制。系統(tǒng)啟動后,，水泵首先變頻運(yùn)行,，當(dāng)用水量增加時，變頻水泵轉(zhuǎn)換為工頻運(yùn)行,，并啟動下一臺水泵變頻運(yùn)行,。用水量減少后，工頻水泵退出運(yùn)行,，水泵的投切過程如此循環(huán)反復(fù),。

    在用水量很少，或沒有用水時,，為了節(jié)能與延長水泵的使用壽命,，水泵還可以進(jìn)入休眠狀態(tài)。當(dāng)用水量增加時,，水泵會自動從休眠狀態(tài)中被喚醒,。當(dāng)一臺水泵長時間運(yùn)行時,，為了使各個水泵均衡運(yùn)行，系統(tǒng)會自動選擇運(yùn)行時間最短的水泵運(yùn)行,。當(dāng)有水泵出現(xiàn)故障時,，系統(tǒng)會自動跳過該水泵，不會影響其他水泵的投切過程,。

3,、無負(fù)壓供水控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    在傳統(tǒng)的無負(fù)壓供水設(shè)備中，控制器大多采用單片機(jī)設(shè)計(jì),，這種控制器一般都不允許用戶對其內(nèi)部的程序進(jìn)行修改,。如果想增加一些功能，則必須找控制器的供應(yīng)商幫助完成,。這就導(dǎo)致了系統(tǒng)的靈活性較差,，而且這種控制器一般都沒有經(jīng)過可靠性測試，在可靠性方面可能存在或多或少的問題,。

    采用PLC作為核心控制單元,，在可靠性上得到了保證，其開放的編程環(huán)境也使系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)更加方便,。不僅如此,，和利時還為無負(fù)壓供水設(shè)備提供了標(biāo)準(zhǔn)的例程，用戶可以直接使用這個例程搭建無負(fù)壓供水控制系統(tǒng),，或者可以根據(jù)需要對例程進(jìn)行簡單的修改,，這樣大大提高了系統(tǒng)的建立效率以及系統(tǒng)的開放性。

    本次設(shè)計(jì)針對1拖3無負(fù)壓供水控制系統(tǒng),。系統(tǒng)主要由PLC,、變頻器、離心泵,、壓力傳感器,、水位傳感器、缺相保護(hù)器,、故障報(bào)警燈等組成,。PLC負(fù)責(zé)三個水泵的投切控制算法，根據(jù)管網(wǎng)出口的設(shè)定壓力動態(tài)調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率,，以及實(shí)現(xiàn)倒泵,、休眠、故障處理,、無負(fù)壓補(bǔ)償?shù)裙δ?。本系統(tǒng)采用和利時LM系列PLC作為系統(tǒng)控制器，并且通過LM系列PLC自帶的RS232接口連接現(xiàn)場的觸摸屏HT6720T，觸摸屏程序具有系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置,、顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài),、查詢系統(tǒng)報(bào)警記錄等功能。為了便于用戶查詢控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀況以及設(shè)置出口壓力等參數(shù),，這里還用LM系列PLC自帶的RS485接口連接了一個短信數(shù)傳模塊,，用戶可以通過手機(jī)隨時查詢水泵的運(yùn)行狀況以及設(shè)定管網(wǎng)的出口壓力。

5,、無負(fù)壓供水控制系統(tǒng)特點(diǎn)

基于LM系列PLC的無負(fù)壓供水系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

可靠性

    可靠性是無負(fù)壓供水系統(tǒng)的關(guān)鍵,。與傳統(tǒng)的單片機(jī)控制器相比，LM系列PLC在穩(wěn)定性,、抗干擾性以及惡劣條件下的工作性能都要更勝一籌,。LM系列PLC的輸入和輸出點(diǎn)都是與現(xiàn)場隔離的，這為系統(tǒng)的可靠性提供了硬件基礎(chǔ),。系統(tǒng)所提供的增量PID運(yùn)算功能塊使系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶的用水量迅速調(diào)節(jié)給水泵的工作頻率,，使給水壓力以較快的速度穩(wěn)定在設(shè)定值，這也在功能上保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,。

易用性

    LM系列PLC體積小,、集成化程度高、運(yùn)算速度快,、邏輯控制容量大,，還可以進(jìn)行在線調(diào)試和離線調(diào)試，有強(qiáng)大的視圖功能,，可以大大降低編程調(diào)試的工作量,，縮短調(diào)試的周期。靈活的編程功能,，可以給未來的系統(tǒng)升級帶來極大方便。系統(tǒng)采用7英寸TFT觸摸屏,，整個系統(tǒng)的運(yùn)行狀況一目了然,，各項(xiàng)控制參數(shù)也可以根據(jù)不同工況進(jìn)行調(diào)整，并可以生成實(shí)時報(bào)警與歷史報(bào)警列表,。同時,，還利用LM系列PLC自帶的RS485接口連接短信數(shù)傳模塊，用戶可以直接通過手機(jī)隨時查詢系統(tǒng)的運(yùn)行工況,，并可以進(jìn)行管網(wǎng)出口壓力等參數(shù)的設(shè)置,。

功能性

    供水設(shè)備生產(chǎn)商-中贏供水研發(fā)的PLC無負(fù)壓供水系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)程序的基礎(chǔ)上建立的，實(shí)現(xiàn)的功能包括了水泵的自動投切功能,、休眠倒泵功能,、水泵優(yōu)先級判斷功能、優(yōu)化的故障處理功能、多時段設(shè)定功能,、低水位自動保護(hù)功能,、無負(fù)壓功能、短信通訊功能以及PLC鎖定功能等,。整個系統(tǒng)的搭建過程幾乎沒有對標(biāo)準(zhǔn)程序進(jìn)行修改,，在實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)大功能的基礎(chǔ)上，方便快速地完成了控制系統(tǒng)的搭建,。