基于PLC的恒壓供水控制系統(tǒng)

隨著我國城鄉(xiāng)建設的迅速發(fā)展,水、電供應不足的矛盾越來越成為人們關注的問題。例如,人們日常生活中的用水量越來越大,一天中的用水量的波動也越來越大。以往的供水系統(tǒng)中,水泵的選取往往是按最大供水量來確定,而實際的用水量在不斷變化。高峰用水時間較短,這樣水泵在很長一段時間內有較大余量,不僅水泵效率低,供水壓力不穩(wěn),而且造成大量電力、水資源的浪費;并且以往依靠手動操作控制泵的啟動、停止,也已不能滿足要求。這里,介紹一種變頻控制的恒壓供水系統(tǒng),它既能解決人工操作的繁雜勞動和精神壓力,又能節(jié)約能源[5]。

一、系統(tǒng)介紹

該控制系統(tǒng)主要裝置包括：可編程控制器(PLC)、變頻器、壓力傳感器、PID控制器以及相關軟件控制單元。該裝置形成一套完整的、全自動的、智能的恒壓供水控制系統(tǒng)，如圖1所示。該系統(tǒng)能夠以三種方式工作，分別為全自動、半自動和手動操作方式，其中后兩種是在全自動方式出現(xiàn)故障時的彌補。

圖1恒壓供水系統(tǒng)簡圖

2全自動恒壓供水控制原理

當主水管網(wǎng)壓力傳感器的壓力信號4~20mA送給數(shù)字PID控制器，控制器根據(jù)壓力設定值與實際檢測值進行PID運算，并給出信號直接控制變頻器的轉速以使管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定。當用水量不是很大時，一臺泵在變頻器的控制下穩(wěn)定運行;當用水量大到變頻器全速運行也不能保證管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定時，控制器的壓力下限信號與變頻器的高速信號同時被PLC檢測到，PLC自動將原工作在變頻狀態(tài)下的泵，投入到工頻運行，以保持壓力的連續(xù)性，同時將一臺備用的泵用變頻器起動后投入運行，以加大管網(wǎng)的供水量，保證壓力穩(wěn)定。若兩臺泵運轉仍，則依次將變頻工作狀態(tài)下的泵投入到工頻運行，而將另一臺備用泵投入變頻運行。當用水量減少時，首先表現(xiàn)為變頻器已工作在最低速信號有效，這時壓力上限信號如仍出現(xiàn)，PLC首先將工頻運行的泵停掉，以減少供水量。當上述兩個信號仍存在時，PLC再停掉一臺工頻運行的電機，直到最后一臺泵用主頻器恒壓供水[4]。另外，控制系統(tǒng)設兩臺泵為一組，每臺泵的電機累計運行時間可顯示，24小時輪換一次，既保證供水系統(tǒng)有備用泵，又保證系統(tǒng)的泵有相同的運行時間，確保了泵的可靠壽命。

二、系統(tǒng)原理圖

1.PLC系統(tǒng)原理圖，如圖2所示：

圖2 PLC系統(tǒng)原理圖

2.外部設備接線圖，如圖3所示：

三、恒壓供水控制系統(tǒng)的編程

本程序用富士專用的FLEX PLC編程器編譯[1]，利用梯形圖清晰直觀地展示各設備的運轉狀況等等。具體編程思想如下：

首先選擇利用FLEX PLC的輸入繼電器、輸出繼電器以及內部繼電器，確定本設計方案所包括的儀器儀表。即一臺富士NB系列PLC、兩臺7.5KW水泵、一臺富士 G11/P11變頻器、一臺壓力傳感器、一臺SR90系列PID調節(jié)器、若干個空氣開關、斷路器、中間繼電器等。根據(jù)PLC接線原理圖(如圖2所示)，進行詳細接線，并參考FUJI NB系列可編程控制器得參考手冊，對PLC輸入輸出端子進行定義。