1、引言

    無(wú)負壓供水是在變頻恒壓供水的基礎上發(fā)展起來(lái)的，它的先進(jìn)之處在于將系統直接與自來(lái)水管網(wǎng)串聯(lián)對接，而不用建立水池和設置水箱，供給用戶(hù)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)現了無(wú)池供水與變頻恒壓供水的結合，能夠達到比其它供水方式更環(huán)保節能的效果。此外在供水過(guò)程中，充分利用自來(lái)水原有的壓力，因此可節電50%以上。不僅如此，無(wú)負壓供水系統結合真空抑制、穩流補償、預壓平衡補償、能量?jì)Υ驷尫?、變頻調速和智能控制等技術(shù)，在供水的同時(shí)不，會(huì )對市政管網(wǎng)產(chǎn)生壓降，從而保證了市政管網(wǎng)的正常運行。

2、無(wú)負壓供水工藝概述

    無(wú)負壓供水控制系統的核心概念就是通過(guò)變頻器控制水泵的運行頻率，達到節能供水的效果，同時(shí)系統還加入了市政管網(wǎng)保護功能、水泵保護功能以及故障處理等功能。為了節約成本，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。采用這種方式，變頻器輪流控制各個(gè)水泵變頻運行。

    水泵的運行方式有兩種，一種是變頻運行，一種是工頻運行。水泵的運行方式由中央控制器根據用戶(hù)用水量的多少自動(dòng)控制。系統啟動(dòng)后，水泵首先變頻運行，當用水量增加時(shí)，變頻水泵轉換為工頻運行，并啟動(dòng)下一臺水泵變頻運行。用水量減少后，工頻水泵退出運行，水泵的投切過(guò)程如此循環(huán)反復。

    在用水量很少，或沒(méi)有用水時(shí)，為了節能與延長(cháng)水泵的使用壽命，水泵還可以進(jìn)入休眠狀態(tài)。當用水量增加時(shí)，水泵會(huì )自動(dòng)從休眠狀態(tài)中被喚醒。當一臺水泵長(cháng)時(shí)間運行時(shí)，為了使各個(gè)水泵均衡運行，系統會(huì )自動(dòng)選擇運行時(shí)間最短的水泵運行。當有水泵出現故障時(shí)，系統會(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)負壓供水控制系統結構設計

    在傳統的無(wú)負壓供水設備中，控制器大多采用單片機設計，這種控制器一般都不允許用戶(hù)對其內部的程序進(jìn)行修改。如果想增加一些功能，則必須找控制器的供應商幫助完成。這就導致了系統的靈活性較差，而且這種控制器一般都沒(méi)有經(jīng)過(guò)可靠性測試，在可靠性方面可能存在或多或少的問(wèn)題。

    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)境也使系統開(kāi)發(fā)和維護更加方便。不僅如此，和利時(shí)還為無(wú)負壓供水設備提供了標準的例程，用戶(hù)可以直接使用這個(gè)例程搭建無(wú)負壓供水控制系統，或者可以根據需要對例程進(jìn)行簡(jiǎn)單的修改，這樣大大提高了系統的建立效率以及系統的開(kāi)放性。

    本次設計針對1拖3無(wú)負壓供水控制系統。系統主要由PLC、變頻器、離心泵、壓力傳感器、水位傳感器、缺相保護器、故障報警燈等組成。PLC負責三個(gè)水泵的投切控制算法，根據管網(wǎng)出口的設定壓力動(dòng)態(tài)調節變頻器的輸出頻率，以及實(shí)現倒泵、休眠、故障處理、無(wú)負壓補償等功能。本系統采用和利時(shí)LM系列PLC作為系統控制器，并且通過(guò)LM系列PLC自帶的RS232接口連接現場(chǎng)的觸摸屏HT6720T，觸摸屏程序具有系統參數設置、顯示系統運行狀態(tài)、查詢(xún)系統報警記錄等功能。為了便于用戶(hù)查詢(xún)控制系統的運行狀況以及設置出口壓力等參數，這里還用LM系列PLC自帶的RS485接口連接了一個(gè)短信數傳模塊，用戶(hù)可以通過(guò)手機隨時(shí)查詢(xún)水泵的運行狀況以及設定管網(wǎng)的出口壓力。

5、無(wú)負壓供水控制系統特點(diǎn)

基于LM系列PLC的無(wú)負壓供水系統具有如下特點(diǎn)：

可靠性

    可靠性是無(wú)負壓供水系統的關(guān)鍵。與傳統的單片機控制器相比，LM系列PLC在穩定性、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)都是與現場(chǎng)隔離的，這為系統的可靠性提供了硬件基礎。系統所提供的增量PID運算功能塊使系統能夠根據用戶(hù)的用水量迅速調節給水泵的工作頻率，使給水壓力以較快的速度穩定在設定值，這也在功能上保證了系統的穩定運行。

易用性

    LM系列PLC體積小、集成化程度高、運算速度快、邏輯控制容量大，還可以進(jìn)行在線(xiàn)調試和離線(xiàn)調試，有強大的視圖功能，可以大大降低編程調試的工作量，縮短調試的周期。靈活的編程功能，可以給未來(lái)的系統升級帶來(lái)極大方便。系統采用7英寸TFT觸摸屏，整個(gè)系統的運行狀況一目了然，各項控制參數也可以根據不同工況進(jìn)行調整，并可以生成實(shí)時(shí)報警與歷史報警列表。同時(shí)，還利用LM系列PLC自帶的RS485接口連接短信數傳模塊，用戶(hù)可以直接通過(guò)手機隨時(shí)查詢(xún)系統的運行工況，并可以進(jìn)行管網(wǎng)出口壓力等參數的設置。

功能性

    供水設備生產(chǎn)商-中贏(yíng)供水研發(fā)的PLC無(wú)負壓供水系統標準程序的基礎上建立的，實(shí)現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)先級判斷功能、優(yōu)化的故障處理功能、多時(shí)段設定功能、低水位自動(dòng)保護功能、無(wú)負壓功能、短信通訊功能以及PLC鎖定功能等。整個(gè)系統的搭建過(guò)程幾乎沒(méi)有對標準程序進(jìn)行修改，在實(shí)現了強大功能的基礎上，方便快速地完成了控制系統的搭建。