基于PLC變頻調速恒壓供水控制系統(tǒng)研究

杜云飛

摘 要：隨著社會經(jīng)濟的持續(xù)和快速發(fā)展，城市范圍得到了拓展。對城市的供水系統(tǒng)的便捷性和穩(wěn)固性的要求也在不斷拔高，我國還存在很多自動控制性能極差的水廠，這種傳統(tǒng)性的供水系統(tǒng)大多存在于中小城市中，對于它們的控制利用方面還需要依賴人力進行。

關鍵詞：PLC；變頻調速；恒壓供水控制；系統(tǒng)

現(xiàn)代社會的飛速發(fā)展對供水系統(tǒng)提出了更高的要求。由于城市的擴展，人口不斷增加，城市樓層越來越高，高層建筑物中的穩(wěn)定供水也對供水系統(tǒng)形成的不小的挑戰(zhàn)。可是目前還存在一些傳統(tǒng)的供水方式，不僅能耗高，而且自動化較差，滿足不了高層住戶的用水需求。于是，基于PLC的變頻調速恒壓的供水系統(tǒng)便應運而出。這種供水系統(tǒng)新形式在達成用水量的自動調節(jié)和水泵轉速的調節(jié)上都具有穩(wěn)定性和實用性，因此也能夠保證官網(wǎng)水壓穩(wěn)定，既能滿足住戶用水，又解決了傳統(tǒng)供水模式中的弊端——耗能大。

1 PLC的內(nèi)涵與功能分析

1.1 PLC的定義

PLC，全稱Programmable Logic Controll，是可編程邏輯控制器。它是基于可編程的存儲器，主要運用原理是通過內(nèi)部存儲程序來執(zhí)行定時、邏輯運算、計數(shù)與算術、控制順序等針對住戶的指令，并利用數(shù)字或者模擬式輸入輸出來完成控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。

1.2 PLC的性質

PLC的本質與計算機尤為相似，多用于工業(yè)控制領域。主要硬件結構分為電源、CPU（中央處理器）、輸入輸出接口電路、存儲器及通信和功能模塊。其運行過程由采樣輸入、執(zhí)行住戶程序、刷新輸出三個階段。

1.3 PLC的功能

①PLC自身優(yōu)勢獨特，系統(tǒng)編程簡單明了，易操作；②PLC內(nèi)集成了千百個編程元件，可以同時實現(xiàn)多個復雜的控制程序。相較傳統(tǒng)的繼電器系統(tǒng)，PLC不僅功能性強，而且極具性價比；③PLC系統(tǒng)成了系統(tǒng)化、模塊化與標準化建設，硬件配套裝置完善，適用性強，更便于住戶的應用；①PLC產(chǎn)品硬件與軟件系統(tǒng)同樣優(yōu)秀，能夠防止干擾，非?？煽?。作為工業(yè)控制的設備之一，其可靠性受到了廣大住戶的認可；⑤PLC的設計、安裝及調試簡單快捷，易操作；⑥PLC故障發(fā)生率極低，且內(nèi)置完善的自行診斷與顯示功能，維修方便，使用年限更長。

2 PLC變頻調速恒壓供水控制系統(tǒng)研究

2.1恒壓供水系統(tǒng)的構成原理及要素

2.1.1恒壓供水系統(tǒng)的構成原理

恒壓供水系統(tǒng)是利用PID控制器來調節(jié)給定與來自壓力傳感器的壓力值反饋，然后通過輸出值控制電動機轉速的自動運作過程。PID控制器的調節(jié)功能主要是通過PLC發(fā)出指令與變頻器PID的控制功能來實現(xiàn)的，如圖1： 恒壓供水系統(tǒng)的要素

恒壓供水系統(tǒng)包含PLC控制技術、傳感檢測技術以及變頻器控制技術。其中，PLC是系統(tǒng)的運作核心，變頻器的作用是調節(jié)轉速，傳感檢測技術是通過信號轉換和測量的變化、利用變頻器控制輸出的頻率控制水泵轉速。恒壓供水系統(tǒng)的構成要素有PLC、變頻器、A/D、D/A模塊、壓力傳感器以及控制面板、操作面板等。

（3）恒壓供水系統(tǒng)需考慮的設計因素

要充分考慮到恒壓供水系統(tǒng)對系統(tǒng)的要求、變頻器的參數(shù)值以及系統(tǒng)電路和系統(tǒng)程序，才能設計出合理的恒壓供水系統(tǒng)。

2.2 PLC變頻調速恒壓供水系統(tǒng)的結構

如圖2所示，水泵、變頻器、PLC控制器及模擬量輸入與輸出單元和線性壓力傳感器等部分構成了PLC變頻調速恒壓供水系統(tǒng)。尤其值得關注的是模擬量控制單元及線性壓力傳感器需要與PLC控制器串聯(lián)起來，構成封閉式的環(huán)路，形成供水控制系統(tǒng)。

2.3變頻調速恒壓供水系統(tǒng)的設計規(guī)范

在煤礦廠地面的供水設計，PLC變頻調速恒壓供水系統(tǒng)應遵照以下要求及設計規(guī)范：a） 通過觀察圖2，其中變頻調速恒壓供水系統(tǒng)的結構特征應考慮是在煤礦地面，因此所需的供水系統(tǒng)水設置臺數(shù)為2～4臺是最適用的，就以3臺為例。供水系統(tǒng)設計的最高原則是利用備用水泵的設置提高生活區(qū)供水的安全性；b） 變頻水泵水壓與調速的設計要求，PLC變頻系統(tǒng)的水泵調速的范圍位于0.8～1.0之間較為合適，煤礦地面各個地點的供水須分別滿足各區(qū)域點最不利配水點所需的水頭；c） PLC變頻調速恒壓供水系統(tǒng)有下行上給和上行下給兩種分布方案，而在實際的煤礦地面供水系統(tǒng)的設計中，多數(shù)采用上行下給的管路布置方案。

3 PLC 控制的系統(tǒng)分析

基于 PLC 的新型變頻調速恒壓供水系統(tǒng)其控制功能主要是由 PLC 控制系統(tǒng)來完成的，是供水系統(tǒng)運行控制的關鍵所在。PLC 控制系統(tǒng)主要采用的是可編程序的控制器，從而完成在線調試和連接的功能，而且能夠通過語句表及梯形圖之間的轉換達到對供水系統(tǒng)的控制。例如，供水系統(tǒng)點擊的啟動或者停止、故障報警、定時切換、循環(huán)變頻、軟啟動等方面的控制。

3.1故障警報和檢修

如果新型的PLC變頻調速恒壓供水系統(tǒng)可以正常穩(wěn)定的運行，那么，如果變頻器在整個運行的過程中出現(xiàn)故障，例如超壓、缺相或者是液位下限等故障的發(fā)生，系統(tǒng)就會自動啟動報警系統(tǒng)，并且根據(jù)自動啟動的報警系統(tǒng)發(fā)出報警聲音。除此之外，針對于新型的變頻調控恒壓供水系統(tǒng)來說，系統(tǒng)會進行自行檢測，并且針對于出現(xiàn)的故障進行自我分析，如果出現(xiàn)的故障比較嚴重，那么供水系統(tǒng)就會自動跳轉為停機模式，比如說出現(xiàn)變頻器故障、超壓、液位下限等故障的時候，根據(jù)發(fā)出的警報的聲音，可以及時通知維修的人員對故障進行有效的維修處理，及時的對發(fā)現(xiàn)的故障問題進行排除，從而可以有效的避免故障對供水系統(tǒng)造成的故障。

3.2水泵檢修

多個水泵才可以組成一個新型變頻調速恒壓供水系統(tǒng)，具體的水泵數(shù)量要根據(jù)供水系統(tǒng)的規(guī)模確定，一般情況下都不得少于4個水泵。如果水泵長時間不間斷的運行，那么水泵就會出現(xiàn)疲勞運行，影響供水的效率，還會導致水泵出現(xiàn)故障，因此，針對于這一問題，必須要對供水系統(tǒng)的水泵進行不定期的檢修。在對水泵檢修的過程中，不會影響到供水系統(tǒng)的正常運行，只是在系統(tǒng)正常運行的過程中，將某一臺水泵停運，對該水泵進行檢修，從而保證供水的效率和供水的安全性。

4 結束語

本文就針對于PLC變頻調速恒壓供水控制系統(tǒng)進行了研究，有效的保證在供水的過程中所出現(xiàn)的問題，從而有效的保證供水的水質。從而可以避免水泵由于頻繁啟動停止產(chǎn)生的勞損且效果顯著；另一個方面，由于變頻器可以在系統(tǒng)中實際管網(wǎng)對水壓變化做出對應的反應之前迅速地進行調節(jié)。

參考文獻：

[1]熊建國. 基于PLC的變頻調速恒壓供水系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D].電子科技大學，2013.

[2]李世隆. PLC變頻調速恒壓供水控制系統(tǒng)研究[J]. 中國高新技術企業(yè)，2015，20：13-14.