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PLC在無(wú)負(fù)壓變頻供水控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1,、引言

      無(wú)負(fù)壓變頻供水是在變頻恒壓供水的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,，它的先進(jìn)之處在于將系統(tǒng)直接與自來(lái)水管網(wǎng)串聯(lián)對(duì)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(gè)密封的環(huán)境中，避免了飲用水在供水過(guò)程中的二次污染,。這種供水方式實(shí)現(xiàn)了無(wú)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(guò)程中,，充分利用自來(lái)水原有的壓力,，因此可節(jié)電50%以上。不僅如此,，無(wú)負(fù)壓變頻供水系統(tǒng)結(jié)合真空抑制,、穩(wěn)流補(bǔ)償、預(yù)壓平衡補(bǔ)償、能量?jī)?chǔ)存釋放,、變頻調(diào)速和智能控制等技術(shù),，在供水的同時(shí)不，會(huì)對(duì)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(wú)負(fù)壓變頻供水工藝概述

      無(wú)負(fù)壓變頻供水控制系統(tǒng)的核心概念就是通過(guò)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(shí)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(gè)變頻器控制多個(gè)水泵的變頻運(yùn)行方式，也就是我們常說(shuō)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(gè)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(dòng)控制,。系統(tǒng)啟動(dòng)后，水泵首先變頻運(yùn)行,，當(dāng)用水量增加時(shí),，變頻水泵轉(zhuǎn)換為工頻運(yùn)行，并啟動(dòng)下一臺(tái)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(guò)程如此循環(huán)反復(fù),。

在用水量很少,，或沒(méi)有用水時(shí)，為了節(jié)能與延長(zhǎng)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(shí)，水泵會(huì)自動(dòng)從休眠狀態(tài)中被喚醒,。當(dāng)一臺(tái)水泵長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí),，為了使各個(gè)水泵均衡運(yùn)行，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)選擇運(yùn)行時(shí)間最短的水泵運(yùn)行,。當(dāng)有水泵出現(xiàn)故障時(shí),，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)跳過(guò)該水泵,，不會(huì)影響其他水泵的投切過(guò)程。

3,、無(wú)負(fù)壓變頻供水控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

      在傳統(tǒng)的無(wú)負(fù)壓變頻供水設(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(duì)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(méi)有經(jīng)過(guò)可靠性測(cè)試,，在可靠性方面可能存在或多或少的問(wèn)題。

      無(wú)負(fù)壓變頻供水控制系統(tǒng)采用PLC作為核心控制單元,，在可靠性上得到了保證,，其開(kāi)放的編程環(huán)境也使系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和維護(hù)更加方便。不僅如此,，和利時(shí)還為無(wú)負(fù)壓變頻供水設(shè)備提供了標(biāo)準(zhǔn)的例程,，用戶可以直接使用這個(gè)例程搭建無(wú)負(fù)壓變頻供水控制系統(tǒng)，或者可以根據(jù)需要對(duì)例程進(jìn)行簡(jiǎn)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(kāi)放性,。

      本次設(shè)計(jì)針對(duì)1拖3無(wú)負(fù)壓變頻供水控制系統(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(gè)水泵的投切控制算法,，根據(jù)管網(wǎng)出口的設(shè)定壓力動(dòng)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(wú)負(fù)壓補(bǔ)償?shù)裙δ?。本系統(tǒng)采用和利時(shí)LM系列PLC作為系統(tǒng)控制器,，并且通過(guò)LM系列PLC自帶的RS232接口連接現(xiàn)場(chǎng)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(gè)短信數(shù)傳模塊，用戶可以通過(guò)手機(jī)隨時(shí)查詢水泵的運(yùn)行狀況以及設(shè)定管網(wǎng)的出口壓力。

4,、無(wú)負(fù)壓變頻供水控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 

根據(jù)工藝要求,，無(wú)負(fù)壓變頻供水控制系統(tǒng)程序流程圖如圖2所示。

      無(wú)負(fù)壓變頻供水控制系統(tǒng)操作界面由觸摸屏HT6720T制作,。操作界面主要可以完成無(wú)負(fù)壓變頻供水控制系統(tǒng)運(yùn)行工況的監(jiān)視,、系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)設(shè)置、實(shí)時(shí)報(bào)警顯示,、歷史報(bào)警顯示等功能,。觸摸屏工況界面如圖3所示，可以查看各個(gè)水泵的運(yùn)行狀態(tài)以及進(jìn)水壓力,、目標(biāo)壓力和出水壓力等幾個(gè)重要的輸出參數(shù),。

參數(shù)設(shè)置界面，可以進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置,。所設(shè)置的參數(shù)均為掉電保持,。LM系列PLC中掉電保持區(qū)的數(shù)據(jù)為永久保持，可以避免因停電導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)定參數(shù)丟失的后顧之憂,。

5,、無(wú)負(fù)壓變頻供水系統(tǒng)的特點(diǎn)

基于LM系列PLC的無(wú)負(fù)壓變頻供水系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

可靠性

      可靠性是無(wú)負(fù)壓變頻供水系統(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(chǎng)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(lái)的系統(tǒng)升級(jí)帶來(lái)極大方便。系統(tǒng)采用7英寸TFT觸摸屏,，整個(gè)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(shí)報(bào)警與歷史報(bào)警列表。同時(shí),，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(guò)手機(jī)隨時(shí)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

      本系統(tǒng)是在LM系列PLC的無(wú)負(fù)壓變頻供水標(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(dòng)投切功能、休眠倒泵功能,、水泵優(yōu)先級(jí)判斷功能,、優(yōu)化的故障處理功能、多時(shí)段設(shè)定功能,、低水位自動(dòng)保護(hù)功能,、無(wú)負(fù)壓功能、短信通訊功能以及PLC鎖定功能等,。整個(gè)系統(tǒng)的搭建過(guò)程幾乎沒(méi)有對(duì)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,。