基于PLC的小區小區恒壓供水系統介紹
2013-4-26 14:57:54??????點(diǎn)擊：
基于PLC的小區小區恒壓供水系統介紹
隨著(zhù)我國城市高層建筑的增多，當前普遍采用的水泵高位水箱供水和氣壓罐供水存在基建投資大，占地面積大，維護不方便，水泵電機啟動(dòng)電流大，能耗大和可靠性低等問(wèn)題。傳統的供水系統采用節流閥控制水流量滿(mǎn)足現場(chǎng)的水量要求，但是這種方式容易造成管路壓力波動(dòng)過(guò)大，通過(guò)交流接觸器接通外電運行，全部機組的控制都依賴(lài)值班人員手工進(jìn)行操作，通過(guò)接觸器控制全部過(guò)程，繁瑣的手動(dòng)控制系統很難對供水管網(wǎng)的壓力和水位變化及時(shí)做出恰當的反應。
以單片機為CPU的恒壓供水控制器將實(shí)際檢測到的水壓值與設定的水壓值形成的偏差按PID或模糊控制規律運算后，輸出的電流信號控制變頻器的輸出頻率，從而實(shí)現了對水泵轉速的控制，供水量與用水量一致，但它存在故障排除慢，系統運行中的一些參數無(wú)法監控與記錄，供水的可靠性方面比起PLC的供水方式要差，不適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境。
目前，供水企業(yè)經(jīng)常采用集散控制系統方案實(shí)現供水控制。用PLC作為控制器按PID或模糊控制規律對變頻器的輸出頻率控制，實(shí)現了對水泵轉速的控制。為了進(jìn)一步提高小區供水系統的可靠性，實(shí)現對供水系統的監控和增強供水系統故障處理能力，本設計增加了運程手動(dòng)控制運行方式和現場(chǎng)手動(dòng)運行方式的設計。這樣能對節約投資，靈活應用具有重要意義。
小區恒壓供水系統方案確定
傳統的供水系統采用節流閥控制水流量滿(mǎn)足現場(chǎng)的水量要求，但是這種方式容易造成管路壓力波動(dòng)過(guò)大。在小區供水系統中加壓泵通常是用較不利水點(diǎn)的水壓要求來(lái)確定相應的揚程設計，然后泵組根據流量變化情況來(lái)選配，并確定水泵的運行方式。由于小區用水有著(zhù)季節和時(shí)段的明顯變化，日常供水運行控制就常采用水泵的運行方式調整加上出口閥開(kāi)度調節供水的水量水壓，大量能量因小號在出口閥而浪費。
隨著(zhù)人們對供水質(zhì)量和飲用水水質(zhì)量要求的不斷提高，變頻恒壓供水方式應運而生，它不僅能很好的解決老式屋頂水箱供水方式帶來(lái)的水質(zhì)二次污染問(wèn)題，而且解決了水泵的運行方式調整加上出口閥開(kāi)度調節供水的水量水壓，大量能量因消耗在出口閥而浪費，并對水泵也起到了很好的保護作用和有效地節約了電能的消耗。
根據負載變化自動(dòng)調節水泵轉速或增加或減少投入運行的臺數，從而避免了電機起動(dòng)過(guò)程中對電網(wǎng)和機械設備造成的沖擊以及人工操作的繁雜性。變頻恒壓供水系統如今正被廣泛地應用到城市自來(lái)水管網(wǎng)系統、住宅小區生活消防水系統、樓宇 空調冷卻循環(huán)水系統等眾多領(lǐng)域。
綜合分析，本設計擬采用集散控制方式使用PLC、變頻器及相關(guān)軟件設計一套變頻恒壓供水系統。
小區恒壓供水系統構成
我們要保持水壓的恒定，就要用到反饋原理：要想維持一個(gè)物理量不變或基本不變，就應該引用這個(gè)物理量與恒值比較，形成閉環(huán)系統。我們要想保持水壓的恒定，就 須引入水壓反饋值與給定值比較，從而形成閉環(huán)系統。
在變頻器供水系統中，當用水量大時(shí)，為保持水壓仍恒定，采用三臺水泵供水；當用水量較小時(shí)，在變頻供水系統中加入氣壓罐，它能利用氣壓罐蓄水量來(lái)控制水泵在低需求量時(shí)的續流供水，能達到大功率水泵和變頻器休息。
組成小區變頻恒壓供水系統的有PLC、變頻器、氣壓罐、離心泵、壓力傳感器等，如圖1-1所示。工作流程是利用設置在供水管中的壓力傳感器將管中因用水量的變化引起的水壓變化，及時(shí)將信號（4-20mA或0-10V）作為恒壓供水系統的反饋信號反饋給PLC調節器，通過(guò)對壓力反饋信號的檢測，經(jīng)PID調節器對比設定控制壓力進(jìn)行運算后給出相應的變頻指令，由變頻器控制水泵的電機轉速，達到恒壓供水設計目的。
小區恒壓供水系統的原理
小區恒壓供水系統中的變頻器的作用是為電機提供可變頻率的電源，實(shí)現電機的無(wú)極調速，從而使管網(wǎng)水壓連續變化。壓力傳感器的任務(wù)是檢測管網(wǎng)水壓，壓力設定單元為系統提供滿(mǎn)足用戶(hù)需要的水壓期望值。圖1-2表示小區恒壓供水系統基本原理圖。
小區恒壓供水系統采用變頻器與PLC來(lái)控制恒壓供水的穩定，水泵采用并聯(lián)運行方式，水壓大于設定值時(shí)通過(guò)閉合交流接觸器停止一臺水泵；水壓小于設定值時(shí)，通過(guò)斷開(kāi)交流接觸器啟動(dòng)一臺水泵。
小區恒壓供水系統分析
由于小區居民用水的多少是經(jīng)常變動(dòng)的，因此供水不足或供水過(guò)剩的情況時(shí)有發(fā)生。而用水和供水之間的不平衡集中反映在供水的壓力上，即用水多而供水少，則壓力低；用水少而供水多，則壓力大。為了保持供水壓力的恒定，使得供水和用水之間保持平衡，即用水多時(shí)供水也多，用水少時(shí)供水也少，從而提高了供水的質(zhì)量。
為了實(shí)供水壓力平衡，我們使用以變頻器為核心的智能供水控制系統。它的優(yōu)點(diǎn)有使水泵啟動(dòng)平穩，啟動(dòng)電流可限制在額定電流以?xún)?，從而避免了啟?dòng)時(shí)對電網(wǎng)的沖擊；延長(cháng)泵的使用壽命等。它的使用令供水實(shí)現節水、節電、節省人力，高，效，運行。
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