基于PLC的多泵循環(huán)變頻恒壓供水系統(tǒng)
| 1 引言 恒壓供水在城市自來水管網(wǎng)系統(tǒng)冒版、住宅小區(qū)生活消防用水系統(tǒng)面哼、樓宇中央空調(diào)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)等眾多領(lǐng)域中均有應(yīng)用丰搞。恒壓供水是指用戶端在任何時(shí)候沉沾，不管用水量的大小總能保持管網(wǎng)中水壓的基本恒定。在恒壓供水系統(tǒng)中可根據(jù)壓力給定的理想值信號(hào)及管網(wǎng)水壓的反饋信號(hào)進(jìn)行比較稚铡，變頻器根據(jù)比較結(jié)果調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速革辖，達(dá)到控制管網(wǎng)水壓的目的。本文介紹基于PLC控制的多臺(tái)水泵循環(huán)變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法嚣僚。 2 控制要求 某中心給水泵站擔(dān)負(fù)周邊高層小區(qū)的生活用水二次加壓任務(wù)胀蹭。包括3臺(tái)22KW生活水泵、1臺(tái)7.5KW夜間補(bǔ)壓水泵甫沉。3臺(tái)生活水泵用水高峰時(shí)段需要工作在“1工1變”狀態(tài)见丘，其它時(shí)段工作在“1變”狀態(tài)，深夜用水低谷僅用7.5KW補(bǔ)壓泵工作在工頻即可似靖。 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)主要由三菱FX-2N系列PLC控制器匀挪、三菱FR-A540變頻器、PID調(diào)節(jié)器、壓力變送器炎剿、浮球水位計(jì)（開關(guān)）仁连、低壓電氣設(shè)備及水泵組成。 3.1主回路設(shè)計(jì) 采用一拖多的方式阱穗，每臺(tái)電機(jī)水泵既可工頻運(yùn)行又可變頻運(yùn)行饭冬。主回路如圖1。
變頻器用水高峰期3臺(tái)水泵一臺(tái)工頻運(yùn)行一臺(tái)變頻運(yùn)行另一臺(tái)處于待機(jī)狀態(tài)揪阶，并每周循環(huán)一次昌抠，既便于維護(hù)和檢修作業(yè)，又不至于停止供水鲁僚。利用PLC編程可實(shí)現(xiàn)此功能炊苫。狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖2。一般用水時(shí)段有一臺(tái)水泵處于變頻狀態(tài)冰沙，其中應(yīng)特別注意侨艾，為了保護(hù)機(jī)電設(shè)備在工頻——變頻狀態(tài)切換過程中應(yīng)先將變頻器輸出停止，延時(shí)1s時(shí)間后再啟動(dòng)拓挥，此時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)短暫失壓現(xiàn)象唠梨，但實(shí)際應(yīng)用中這種影響并不明顯。
（1）利用變頻器本身的多段速度設(shè)定法 三菱FR-A540變頻器本身有多段速度的設(shè)定功能撞叽，以七段速度為例姻成，七段調(diào)速如下表： 操作模式：Pr.79=3 速度段 1 2 3 4 5 6 7 運(yùn)行頻率 15HZ 20HZ 25HZ 30HZ 35HZ 40HZ 45HZ 變頻器 參數(shù)設(shè)定 Pr.4=15 Pr.5=20 Pr.6=25 Pr.24=30 Pr.25=35 Pr.26=40 Pr.27=45 接點(diǎn) RH RM RL RM淤点、RL RH劣搪、RL RH、RM RH揉远、RM斟迁、RL 相應(yīng)PLC I/O分配 Y11 Y12 Y13 Y12、Y13 Y11衰件、Y13 Y11邻因、Y12 Y11、Y12擅盏、Y13 表1 變頻器七段速度表 這種控制方式下耽暖，當(dāng)前水位若在下限則PLC輸出高一級(jí)的變頻信號(hào)給變頻器，當(dāng)七段速度均啟動(dòng)工作但仍未達(dá)到上限纹硼，則啟動(dòng)工頻英胖。若已達(dá)到高水位，則PLC輸出低一級(jí)的變頻信號(hào)給變頻器壶缚。相應(yīng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖3皿港。 （2）利用壓力傳感器信號(hào)經(jīng)PLC運(yùn)算給出變頻器運(yùn)行頻率設(shè)定信號(hào) 利用變頻器本身的多段速度控制僅需要水壓上限和下限兩個(gè)信號(hào)，控制方式簡(jiǎn)單，編程方便褂傀。但控制精度不高忍啤。通過安裝在出水管網(wǎng)上的壓力變送器（本項(xiàng)目選擇PMC系列電子陶瓷壓力傳感器），將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的DC4~20mA的模擬量信號(hào)送入PLC的擴(kuò)展A/D單元仙辟，經(jīng)過A/D變換同波，利用PLC采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)方法計(jì)算出此時(shí)變頻器應(yīng)運(yùn)行的頻率，將相應(yīng)的數(shù)字量信號(hào)再通過PLC擴(kuò)展D/A轉(zhuǎn)換單元叠国，轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)参萄，此時(shí)變頻器工作在Pr.79=2的外部操作模式，由2煎饼、5端子之間的電壓值決定其頻率輸出讹挎。硬件原理圖見圖4。
由于涉及到PLC的A/D吆玖、D/A單元筒溃，其軟件編程需注意這兩個(gè)單元初始化的方法及數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞健３绦蛉鐖D5沾乘。
（3） 利用壓力傳感器給出信號(hào)經(jīng)PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行頻率設(shè)定的方法 經(jīng)過試驗(yàn)比較發(fā)現(xiàn)，由于供水系統(tǒng)管道長(zhǎng)断克、管徑大戈般、管網(wǎng)的充壓比較慢，故系統(tǒng)屬于一個(gè)大滯后系統(tǒng)抑琳，僅采用PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制并不是最佳選擇候塞，實(shí)際運(yùn)用中采用3.2.（2）與3.2.（3）相配合的方式將更有利于理想控制的實(shí)現(xiàn)。其硬件如圖7所示果嗜。 4結(jié)束語 多泵循環(huán)變頻恒壓供水系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛季键，它取代了傳統(tǒng)的水塔、高水位箱或氣壓罐补颗，不但大大的改善了系統(tǒng)的性能可都，而且節(jié)能環(huán)保，具有良好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益进每。 |
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