日常的生活用水量隨季節(jié)羞烘、晝夜、上下班的時間不同而有較大變化,因而經(jīng)常出現(xiàn)供水用水的不平衡,主要表現(xiàn)在水壓上,用水多而供水少則水壓低,用水少而供水多則水壓高。某住宅區(qū)由于自來水管網(wǎng)的水壓較低,自來水通常不能到達(dá)住宅的較高樓層中符。傳統(tǒng)的供水方式利用蓄水池蓄水,用水泵再次將水送至樓頂?shù)母呶凰?再供應(yīng)給用戶。蓄水池中的水一般是由市政自來水管網(wǎng)供給,這樣,有壓力的水進入水池后變成了零壓力,造成大量的能源白白浪費,這種供水方式不可避免通過蓄水池和高位水箱造成二次污染,影響居民的身體健康誉帅。但是為保證小區(qū)的供水正常,我們利用PLC,配以穩(wěn)流罐淀散、負(fù)壓消除器和不同功能的傳感器等,根據(jù)網(wǎng)管的壓力,通過變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速,使水管中的壓力始終保持在合適的范圍。這種變頻恒壓供水系統(tǒng)直接取代水塔蚜锨、高位水箱及傳統(tǒng)的氣壓罐供水裝置档插。不對市政供水管網(wǎng)產(chǎn)生負(fù)壓,適用于一切需要增高水壓、恒定流量的給水系統(tǒng)亚再。另外水泵耗電功率與電機轉(zhuǎn)速的三次方成正比關(guān)系,所以水泵調(diào)速運行的節(jié)能效果非常明顯,平均耗電量較通常供水方式節(jié)省40%郭膛。結(jié)合使用可編程序控制器,可實現(xiàn)循環(huán)變頻,電機軟啟動,具有短路保護、過流保護功能,工作穩(wěn)定可靠,大大延長了設(shè)備的使用壽命氛悬。

1 系統(tǒng)設(shè)計

(1)原理

系統(tǒng)采用2~3臺水泵并聯(lián)運行方式,壓力傳感器將主水管網(wǎng)水壓變換為電信號,經(jīng)模擬量輸入模塊輸入PLC,PLC根據(jù)給定的壓力設(shè)定值與實際檢測值進行PID運算,輸出控制信號經(jīng)模擬量輸出模塊至變頻器,調(diào)節(jié)水泵電機的供電電壓和頻率盏酵。當(dāng)用水量較小時,一臺泵在變頻器的控制下穩(wěn)定運行,當(dāng)用水量大到水泵全速運行也不能保證管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定時,PLC給定的壓力下限信號與變頻器的高速信號同時被PLC檢測到,PLC自動將原工作在變頻狀態(tài)下的泵投入到工頻運行,以保持壓力的連續(xù)性,同時將下一臺備用泵用變頻器起動后投入運行,以加大管網(wǎng)的供水量保證壓力穩(wěn)定。若2臺泵運轉(zhuǎn)仍不能滿足壓力的要求,則依次將變頻工作狀態(tài)下的泵投入到工頻運行,再將一臺備用泵投入變頻運行勃撼。當(dāng)用水量減少時,首先表現(xiàn)為變頻器已工作在最低速信號有效,這時壓力上限信號如仍出現(xiàn),PLC首先將最先工頻運行的泵停掉,以減少供水量蚊霞。當(dāng)上述2個信號仍存在時,PLC再停掉第2臺工頻運行的電機,直到最后一臺泵用變頻器恒壓供水。

所有水泵電機從停止到啟動及從啟動到停止都由變頻器來控制,實現(xiàn)帶載軟啟動,避免了啟動大電流給水泵電機帶來沖擊,相對延長了電機的使用壽命鳞集。同時,系統(tǒng)供水采用變頻泵循環(huán)方式,以“先開先關(guān)”的順序關(guān)泵,工作泵與備用泵不固定,這樣,既保證供水系統(tǒng)有備用泵,又保證系統(tǒng)泵有相同的運行時間,有效地防止因為備用泵長期不用發(fā)生銹死現(xiàn)象,提高了設(shè)備的綜合利用率,降低了維護費用姆盲。

(2)系統(tǒng)硬件

系統(tǒng)選用了西門子公司的S7-200(CPU224XPCN)PLC,主要檢測元件有水位檢測、執(zhí)行繼電器狀態(tài)等,共計14個輸入信號铜氛。執(zhí)行部件有電機二场、變頻調(diào)速器、聲光報警器等,共10個輸出點蟀委。模擬量檢測有壓力檢測缤棍、變頻器運行頻率檢測和壓力比對檢測,共2個輸入、1個輸出量猜艇。PLC主要完成現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集衅快、轉(zhuǎn)換、存儲跳昼、報警般甲、控制變頻器完成壓力調(diào)節(jié)等功能肋乍。水泵分別由變頻器軟起動,旁路工頻運行,進行恒壓控制,變頻器的起動、停止分為使用觸摸屏或文本顯示器等設(shè)備軟控制和PLC自動控制敷存∧乖欤控制面板上設(shè)有一個手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān),PLC對該開關(guān)的狀態(tài)實時檢測,當(dāng)選擇手動功能時,PLC只進行檢測報警,由人工通過面板上的按鈕和開關(guān)進行水泵的工頻起、停锚烦。當(dāng)選擇自動功能時,所有控制觅闽、報警均由PLC完成。系統(tǒng)原理圖如圖1所示涮俄。

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