1、PLC與變頻器系統(tǒng)控制的自動(dòng)恒壓供水系統(tǒng)（圖）i系統(tǒng)簡(jiǎn)介為改善生產(chǎn)環(huán)境，沱牌公司投資清潔水技改工程并建成一座日產(chǎn)水2.5萬(wàn)頓的供水系統(tǒng)，分別建設(shè)了抽水泵系統(tǒng)、加壓泵系統(tǒng)和高位水池。根據(jù)公司用水需求特點(diǎn)，從抽水泵系統(tǒng)過(guò)來(lái) 的水一部分直接供給生產(chǎn)用水部門，一部分則需通過(guò)加壓泵輸送到高位水池，而供給生產(chǎn)用水部門的水壓與供給高位水池的水壓相差較大。同時(shí)高位水池距抽水泵房較遠(yuǎn)達(dá)十多公里， 高位水池的液位高低和加壓泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及如何與抽水泵系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)”也是較難解決的。鑒于以上特點(diǎn)，從技術(shù)可靠和經(jīng)濟(jì)實(shí)用角度綜合考慮，我們?cè)O(shè)計(jì)了用PLC控制與變頻器控制相結(jié)合的自動(dòng)恒壓控制供水系統(tǒng)，同時(shí)通過(guò)主水管線壓力傳遞較經(jīng)

2、濟(jì)地實(shí)現(xiàn)了加壓泵系統(tǒng)與抽水泵系統(tǒng) 遠(yuǎn)程聯(lián)動(dòng)”的控制目的。2系統(tǒng)方案系統(tǒng)主要由三菱公司的 PLC控制器、ABB公司的變頻器、施耐德公司的軟啟動(dòng)器、電機(jī)保護(hù)器、數(shù)據(jù)采集及其輔助設(shè)備組成（見圖 1 ）。« « B1三«L*攥柞血板可城程控溜爲(wèi)1 1水泵槪機(jī)ttMBM2.1抽水泵系統(tǒng) 整個(gè)抽水泵系統(tǒng)有 150KW深井泵電機(jī)四臺(tái)，90KW深井泵電機(jī)兩臺(tái)，采用變頻器循環(huán)工作方式，六臺(tái)電機(jī)均可設(shè)置在變頻方式下工作。采用一臺(tái)150KW 和一臺(tái)90KW 的軟起動(dòng)15OKW和90KW的電機(jī)。當(dāng)變頻器工作在50HZ，管網(wǎng)壓力仍然低于系統(tǒng)設(shè)定的下限時(shí)，軟起動(dòng)器便自動(dòng)起動(dòng)一臺(tái)電機(jī)投入到工頻

3、運(yùn)行，當(dāng)壓力達(dá)到高限時(shí)，自動(dòng)停掉工頻運(yùn)行電機(jī)。 一次主電路接線示意圖見圖 2所示。系統(tǒng)為每臺(tái)電機(jī)配備電機(jī)保護(hù)器，是因?yàn)殡姍C(jī)功率較大，在過(guò)載、欠壓、過(guò)壓、過(guò)流、相序不平衡、缺相、電機(jī)空轉(zhuǎn)等情況下為確保電機(jī)的良好使用條件，達(dá)到延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命的 目的。系統(tǒng)配備水位顯示儀表，可進(jìn)行高低位報(bào)警，同時(shí)通過(guò)PLC可確保取水在合理水位的水質(zhì)監(jiān)控，同時(shí)也保護(hù)電機(jī)制正常運(yùn)轉(zhuǎn)工況。系統(tǒng)配備流量計(jì)，既能顯示一段時(shí)間的累積流量，又能顯示瞬時(shí)流量，可進(jìn)行出水量的統(tǒng)計(jì)和每臺(tái)泵的出水流量監(jiān)控。2.2公司內(nèi)不同壓力供水需求的解決為穩(wěn)定可靠地滿足公司內(nèi)部分區(qū)域供水太力(0.40.45Mpa )低于主管網(wǎng)水壓力(0.80.9M

4、pa )的要求，配備穩(wěn)壓減壓閥來(lái)調(diào)節(jié)，可調(diào)范圍為0.10.8Mpa。2.3加壓泵系統(tǒng)由于抽水泵房距離高位水池較遠(yuǎn)，直接供水到高位水池抽水泵的揚(yáng)程不足，為此在距離高位水池落差為36米處設(shè)計(jì)有一加壓泵房，配備立式離心泵兩臺(tái)(一用一備)電機(jī)功率為75KW，揚(yáng)程36米。該加壓泵的控制系統(tǒng)需考慮以下條件：1）若高位水池水位低和主管有水，則打開進(jìn)水電動(dòng)蝶閥和起動(dòng)加壓泵向高位水池供水； （2）若高位水池水位滿且主管有水，則給出報(bào)警信號(hào)并關(guān)閉加壓泵和進(jìn)水電動(dòng)蝶閥； （3）若主管無(wú)水表明用水量增大或抽水泵房停止供水，必須開啟出水電動(dòng)蝶閥由高位水池 向主管補(bǔ)充不。像抽水泵一樣，我們?yōu)榧訅罕门鋫淞塑浧饎?dòng)器和電機(jī)保護(hù)

5、器，確保加壓泵長(zhǎng)期可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)， 同時(shí)配備了高位水池的水位傳感器和數(shù)顯儀和缺水傳感器。為保證整個(gè)主水管網(wǎng)的恒壓供不， 當(dāng)高位水池滿且主水管有水時(shí)， 加壓泵停止， 此時(shí)主管壓 力將 “憋壓”，最終導(dǎo)致主管壓力上升，并將此壓力傳遞到抽水泵房，抽水泵的控制系統(tǒng)檢測(cè) 到此壓力進(jìn)行恒壓變頻控制， 進(jìn)而達(dá)到整個(gè)主管網(wǎng)的恒壓供水， 這是整個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān) 鍵。3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能3.1 全自動(dòng)平穩(wěn)切換，恒壓控制主水管網(wǎng)壓力傳感器的壓力信號(hào) 420mA 送給數(shù)字 PID 控制器，控制器根據(jù)壓力設(shè)定值與 實(shí)際檢測(cè)值進(jìn)行 PID 運(yùn)算，并給出信號(hào)直接控制變頻器的轉(zhuǎn)速以使管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定。當(dāng)用 水量不是很大時(shí)， 一臺(tái)泵在

6、變頻器的控制下穩(wěn)定運(yùn)行； 當(dāng)用水量大到變頻器全速運(yùn)行也不能 保證管網(wǎng)的壓和穩(wěn)定時(shí)，控制器的壓力下限信號(hào)與變頻器的高速信號(hào)同時(shí)被 PLC 檢測(cè)到， PLC 自動(dòng)將原工作在變頻狀態(tài)下泵投入到工頻運(yùn)行，以保持壓力的連續(xù)性，同時(shí)將一臺(tái)備 用的泵用變頻器起動(dòng)后投入運(yùn)行， 以加大管網(wǎng)的供水量保證壓力穩(wěn)定。 若兩臺(tái)泵運(yùn)轉(zhuǎn)仍， 則 依次將變頻工作狀態(tài)下的泵投入到工頻運(yùn)行，而將另一臺(tái)備用泵投入變頻運(yùn)行。 當(dāng)用水量減少時(shí)， 首先表現(xiàn)為變頻器已工作在最低速信號(hào)有效， 這時(shí)壓力上限信號(hào)如仍出現(xiàn)， PLC 首先將工頻運(yùn)行的泵停掉，以減少供水量。當(dāng)上述兩個(gè)信號(hào)仍存在時(shí)， PLC 再停掉一 臺(tái)工頻運(yùn)行的電機(jī)， 直到最后一臺(tái)

7、泵用主頻器恒壓供水。 另外，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)六臺(tái)泵為兩組，每臺(tái)泵的電機(jī)累計(jì)運(yùn)行時(shí)間可顯示，24小時(shí)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(yùn)行時(shí)間，確保了泵的可靠壽命。控制系統(tǒng)圖見圖3。當(dāng)PLC系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)失靈，這時(shí)候系統(tǒng)工作處于半自動(dòng)狀態(tài)，即一臺(tái)泵 具有變頻自動(dòng)恒壓控制功能，當(dāng)用水量不夠時(shí)，可手動(dòng)投入另外一臺(tái)或幾臺(tái)工頻泵運(yùn)行。3.3手動(dòng)當(dāng)壓力傳感器故障或變頻器故障時(shí)，為確保用水，六臺(tái)泵可分別以手動(dòng)工頻方式運(yùn)行。4實(shí)施效果實(shí)際運(yùn)行證明本控制系統(tǒng)構(gòu)成了多臺(tái)深井泵的自動(dòng)控制的最經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，在軟件設(shè)計(jì)中充分考虎變頻與工頻在切換時(shí)的瞬間壓力與電流沖擊，每臺(tái)泵均采用軟起動(dòng)是解決

8、該問(wèn)題關(guān)鍵。變頻器工作的上下限頻率及數(shù)字PID控制的上下限控制點(diǎn)的設(shè)定對(duì)系統(tǒng)的誤差范圍也有不可忽視的作用。 采用變頻恒壓供水，消除了主管網(wǎng)壓力波動(dòng)，保證了供水質(zhì)量，而且節(jié)能效果明顯， 并延長(zhǎng)了主管網(wǎng)及其閥門的使用壽命。 用穩(wěn)壓減壓閥經(jīng)濟(jì)地解決了不同用水壓力的問(wèn)題。 拓寬運(yùn)用變頻恒壓控制原理，較好地解決了加壓泵房與抽水泵房的遠(yuǎn)程通訊總是并達(dá)到異 地連鎖控制的目的。 在抽水泵房設(shè)置連續(xù)液位顯示，并將信號(hào)傳與PLC，防止泵缺水燒壞電機(jī)，設(shè)定的取水 位置，確保水的質(zhì)量。 電機(jī)既有電機(jī)保護(hù)器， 又有軟起動(dòng)器， 克服了起動(dòng)時(shí)的大電流沖擊， 相對(duì)延長(zhǎng)了電機(jī)制使 用壽命。 由于采用 PLC 控制的壓力自動(dòng)控制，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人遠(yuǎn)程操作，系統(tǒng)的 PLC 預(yù)留有 RS485 接口，可與公司總調(diào)度室計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接