恒压供水1.doc

基于PLC控制的恒压供水系统
赵毅
摘要:恒压供水系统对于某些工业或特殊用户是非常重要的,例如在某些生产过程中,若自来水供水压力不足或短时断水,可能会影响产品质量,严重时使产品报废和设备损坏。又如当发生火警时,若供水压力不足或无水供应,不能迅速灭火,可能引起重大经济损失和人员伤亡。所以,某些用水区采用恒压供水系统,具有较大的经济和社会意义。
关键词:恒压供水;恒压供水系统;变频器;PLC
恒压供水技术采用电动机调速装置与可编程控制器(PLC)构成控制系统,进行优化控制泵组的调速运行,并自动调整泵组的运行台数,完成供水压力的闭环控制,在供水管网流量变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。供水管网压力的闭环调节及多台水泵的循环控制,有的采用PLC及相应的软件给予实现,有的采用单片机及相应的软件给予实现。能够有效地降低能耗,提高生产管理水平。恒压供水系统安装维护方便、运行稳定、可靠、监控软件功能齐全、人机界面友好、使用方便。对于提高企业效益及提高人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的现实意义。
PLC恒压供水技术前景
目前国内有不少公司在做PLC变频恒压供水的产品,大多采用国内外的变频器控制水泵的转速,供水管网压力的闭环调节及多台水泵的循环控制,有的采用PLC及相应的软件给予实现,有的采用单片机及相应的软件给予实现。但是在在系统的动态性能、稳定性能、抗扰性能以及开放性等多方面的综合技术指标还远远没有能达到所有用户的要求。例如有的PLC需要编程,技术门槛高,一般人不易掌握。因此PLC恒压供水的技术还没有能够普及全国的供水场所。但是恒压供水技术是现代城市高层建筑的一项主要配套工程,它具有卫生可靠的供水、供水模式变换多、水压稳定、自动保护、节约能量等特点,可以广泛应用于工业及民用建筑中,具有广阔的应用前景和明显的经济效益与社会效益。
长期以来区域的供水系统都是由市政管网经过二次加压和水塔或天面水池来满足用户对供水压力的要求。在小区供水系统中加压泵通常是用最不利于用水点的水压要求来确定相应的扬程设计,然后泵组根据流量变化情况来选配,并确定水泵的运行方式。由于小区用水有着季节和时段的明显变化,日常供水运行控制就常采用水泵的运行方式调整加上出口阀开度调节供水的水量水压,大量能量因消耗在出口阀而浪费,而且存在着水池“二次污染”的问题。变频调速技术在给水泵站上的应用,成功地解决了能耗和污染的两大难题。
二、恒压供水系统的组成及特点
如图1所示,市网自来水用高低水位控制器EQ来控制注水阀YV1,自动把水注满储水水池,只要水位低于高水位,则自动向水箱注水。水池的高低水位信号也直接送给PLC,作为水位报警。为了保持供水的连续性,水位上、下限传感器高低距离较少。生活用水和消防用水共用四台泵,平时电磁阀YV2处于失电状态,关闭消防管网,四台泵根据生活用水的多少,按一定的控制逻辑运行,维持生活用水低恒压。当有火灾发生时,电磁阀YV2得电,关闭生活用水管网,四台泵供消防用水使用。火灾结束后,四台泵改为生活供水使用。恒压供水设备由PLC、变频器、传感器、低压电气控制柜和水泵等组成。通过PLC、变频器、接触器控制水泵机组运行状态,实现管网的恒压变流量供水要求。设备运行时,压力传感器不断将管网水压信号变换成电信号送入PLC,经PLC运算处理后,通过变频器和继电器控制元件自动调整水泵机组高效率地运行。监控主要包括水泵的自动启停控制、供水压力的测量与调节、系统水处理设备运转的监视及控制;
图1 生活/消防双恒压供水系统示意图
三、PLC的工作原理和组成
1、PLC控制系统的等效工作电路
PLC控制系统的等效工作电路可以分为三部分,即输入部分、内部控制电路和输出部分。输入部分就是采集输入信号,输出部分就是系统的执行部件。这两部分与继电器控制电路相同,内部控制电路就是用户所编写的程序,可以实现控制逻辑,用软件编程代替继电器电路的功能。其等效工作电路如图2所示。
2、PLC的工作原理
PLC虽然具有许多微型计算机的特点,但它的工作方式却与微型计算机有很多不同点(这主要是各自的操作系统和系统软件的不同造成的)。
PLC的工作方式有两个显著特点:一个是周期性顺序扫描,一个是信号集中批处理。
PLC通电后,需要对软硬件都做一些初始化的工作,为了使PLC的输出及时地响应各种输入信号,初始化后反复不停地分步处理各种不同的任务,这种周而复始的循环工作方式称为周期性顺序扫描工作方式。
PLC在运行过程中,总是处在不断循环的顺序扫描过程中,每次扫描所用的时间称为扫描时间,又称为扫描周期或工作周期。
由于PLC的I/O点数较多,采用集中批处理的方法,可简化操作过程便于控制,提高系统可靠性。因此PLC的另一个主要特点就是对输入采样、执行用户程序、输出