PLC控制的變頻增壓供水系統

      生活小區有近千用戶(hù)，現在的供水系統，在用水量大的時(shí)間段，出現嚴重的供水不足，水壓下降，嚴重影響住戶(hù)的生活質(zhì)量?，F變頻增壓供水系統采用水泵定速控制，通過(guò)改變閥門(mén)的大小的方法調節流量和壓力，以達水壓恒定。這種方式在運行中存在以下問(wèn)題。

　　1.人工操作存在調節滯后，整個(gè)系統穩定性差，自動(dòng)化程度低，使得溢水管經(jīng)常排水造成資源浪費；

　　2.水泵定速運行，不僅造成電能的浪費，而且由于泵長(cháng)期高速運行，易使軸承損壞，影響泵的使用壽命，且備用水泵出現過(guò)銹死的現象；

　　3.每年夏天用水高峰時(shí)段水壓不能得到保證，當出現了突發(fā)性電網(wǎng)故障時(shí)，由于水量不足給住戶(hù)生活造成不便；

　　為了提供恒壓供水，因而對生活小區供水系統進(jìn)行改造就顯得非常重要。

　　系統要求：

　　1.原供水系統

　　原供水系統采用兩臺（一臺備用）7.5KW電機控制水塔水位，通過(guò)改變閥門(mén)的大小的方法調節流量和壓力，以達到調節水壓供水，系統中電機采用硬啟動(dòng)，且供水中只有一種壓力。

　　2.改造后變頻增壓供水系統要求

　　(2)水泵工作時(shí)可由變頻運行轉換為工頻運行，也可由工頻運行轉換為變頻運行，工頻運行與變頻運行之間有連鎖控制。

　　(3)當電機由變頻運行切換至工頻電網(wǎng)運行和由工頻電網(wǎng)切換到變頻器電動(dòng)運行時(shí)， 須有一，定的延，時(shí)，進(jìn)行速度穩定后接觸器才自動(dòng)合閘，以防止操作過(guò)電壓和電機高速產(chǎn)生的感應電勢損壞電力電子器件。

　　(4) 具有自動(dòng)、穩定、節能、經(jīng)濟等。

　　變頻增壓供水系統改造方案確定及系統的構成

　　1.改造方案

　　(1)根據系統節能、經(jīng)濟的要求選用三臺10KW電機控制三臺水泵進(jìn)行供水。其中一臺備用，當用水高峰時(shí)兩臺水泵運行以滿(mǎn)足水壓要求，用水低峰時(shí)一臺水泵運行，實(shí)現節能目的。

　　(2)選用PLC、變頻器、壓力傳感器、時(shí)控開(kāi)關(guān)作為控制單元，實(shí)現出水管網(wǎng)壓力的自動(dòng)化控制，水泵之間的自動(dòng)切換和閥門(mén)的自動(dòng)開(kāi)關(guān)等，大幅度提高設備的自動(dòng)化水平和可靠度。

　　2.變頻增壓供水系統構成

　　變頻器是調速核心設備，其主要作用是通過(guò)改變輸出電源頻率而對電機，水泵實(shí)現無(wú)級調速，達到隨用水量變化而自動(dòng)調節電機、水泵轉速，使管網(wǎng)保持恒壓的目的。另外，系統通過(guò)軟硬件實(shí)現過(guò)壓過(guò)流過(guò)熱等較齊全的保護功能，以及對電機實(shí)施熱啟動(dòng)，每臺水泵均具有變頻，手動(dòng)等操作功能。從而，根據用水所需的壓力來(lái)調節電機速度控制壓力，達到節能的目的

　　變頻增壓供水系統改造

　　1.元件選型

　　(1)時(shí)控開(kāi)關(guān)選用LT311A型時(shí)控開(kāi)關(guān)。它為單片機可編程時(shí)間控制器，具有24個(gè)可預置的時(shí)間程序，按順序設置可組成12對定時(shí)開(kāi)關(guān)。其中1～8程序組成4對定時(shí)開(kāi)關(guān)為第，一路輸出，9～16程序組成4對定時(shí)開(kāi)關(guān)為第，二路輸出，17～24程序組成4對定時(shí)開(kāi)關(guān)為第三路輸出，若將三路輸出合并為一路使用，可實(shí)現每天12次開(kāi)12次關(guān)的定時(shí)控制

　　(2)壓力傳感器選用PS4型壓力傳感器，該傳感器具有開(kāi)關(guān)量與模擬量輸出功能，傳感器的測量范圍為0.3~0.8Mpa，外形引腳如圖四所示。其開(kāi)關(guān)量輸出可通過(guò)壓力預置，當檢測到的壓力達到預置壓力時(shí)開(kāi)關(guān)閉合。

　　(3) PLC選型：根據系統輸入輸出點(diǎn)數選擇。時(shí)控開(kāi)關(guān)有三個(gè)時(shí)控輸出信號，再加上啟動(dòng)、停止，手動(dòng)控制三臺電機及六個(gè)電磁閥等共計有22個(gè)輸入點(diǎn)，22個(gè)輸出點(diǎn)；另整個(gè)系統對PLC沒(méi)有特殊功能指令要求，因此可選擇經(jīng)濟小型的FXON-60MR型PLC。

　　(4)根據電機的功率選擇變頻器：電機功率為10KW，可選擇日本三菱公司的FR-A540-10KW變頻器，其變頻器本身具有制動(dòng)功能，可不用外接制動(dòng)元件。

　　2.全系統控制

　　(1)時(shí)間壓力匹配控制

　?、贂r(shí)控開(kāi)關(guān)時(shí)間設定：0:00~5:00,11:00~14:00,21:00~24:00為1~6組時(shí)間程序，由第，一路輸出；5:00~8:00,14:00~17:00為8~11組時(shí)間程序，由第，二路輸出；8:00~11:00,17:00~21:00為17~20組時(shí)間程序由第三路輸出。然后接于PLC輸入端的X10、X11、X12端子。

　?、趬毫υO置分別為0.38MPa、0.5MPa、0.47MPa、0.52MPa、0.48MPa、0.53MPa、0.42MPa，其實(shí)現可通過(guò)PLC輸出的開(kāi)關(guān)量信號來(lái)控制變頻器2端子輸入電壓大小以達到實(shí)現的目的

　?、圩冾l器在某一時(shí)段給定壓力后，與壓力傳感器檢測到的壓力信號反饋到變頻器的4端子進(jìn)行比較，可隨時(shí)調整變頻器輸出頻率，以達到實(shí)際壓力與給定壓力相等，從而實(shí)現了變頻器的PID控制。

　　(2)變頻運行與工頻運行的轉切換

　　當電機的變頻供電頻率上升到工頻運行時(shí)，則PLC控制繼電器斷開(kāi)變頻器的供電，直接由電網(wǎng)進(jìn)行供電，當供水管壓力還達不到要求時(shí)，第，二臺電機變頻啟動(dòng)運行。根據現場(chǎng)實(shí)測情況有如下特點(diǎn)：當壓力達到0.5Mpa時(shí)變頻器輸出頻率為工頻，此時(shí)要求將變頻運行切換成電網(wǎng)供電運行。其實(shí)現是將壓力傳感器設定值為50Hz，通過(guò)傳感器開(kāi)關(guān)量的輸出來(lái)控制PLC，實(shí)現電機變頻與電網(wǎng)運行的切換。

　　5)變頻器程序設置如下：

　　Pr79=2；(操作模式選擇外部操作模式)

　　Pr128=20；(PID控制動(dòng)作選擇負反饋)

　　Pr129=300%；(PID比例范圍)

　　Pr130=180s；(PID積分時(shí)間)

　　Pr134=3s；(PID微分時(shí)間)

　　Pr1=10Hz；(下限頻率)

　　Pr2=50Hz；(上限頻率)

　　Pr904=0mA;0Hz；(傳感器輸出校正)

　　Pr905=16mA;50Hz；(傳感器輸出校正)

　　結束語(yǔ)：

　　采用該PLC控制的變頻增壓供水系統肯定能保證小區用戶(hù)的用水，同時(shí)很大程度上降低了維修的勞動(dòng)強度和延長(cháng)了設備的使用壽命，實(shí)現了真正的自動(dòng)控制，不僅可解決了現供水系統存在的問(wèn)題，而且節能效果顯著(zhù)。因此，從節能和改善用戶(hù)的生活條件上有著(zhù)重大的價(jià)值。