基于plc變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(編輯修改稿)
2025-01-12 09:51 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 。 管網(wǎng)保護(hù)器安裝在流量調(diào)節(jié)器上，當(dāng)罐內(nèi)壓力較外界壓力高時，管網(wǎng)保護(hù)器關(guān)閉，水泵機(jī)組疊加市政管網(wǎng)原有壓力進(jìn)行恒壓供水；當(dāng)罐內(nèi)壓力與外界平衡時，管網(wǎng)保護(hù)器打開與外界相通，避免了負(fù)壓的形成，保證市政管網(wǎng)安全及其它用戶正常供水。 供水管網(wǎng)停水時，設(shè)備自動停止運(yùn)行，管網(wǎng)恢復(fù)供水自動開機(jī)。停電時，水泵機(jī)組停止工作，自來水可通過連通管直接進(jìn)人用戶管網(wǎng)，來電時機(jī)組自動開機(jī)恢復(fù)正常供水。 變頻恒壓供水系統(tǒng)的構(gòu) 成 整個系統(tǒng)由三臺水泵，一臺變頻調(diào)速器，一臺 PLC和一個壓力傳感器及若干輔助部件構(gòu)成。三臺水泵中每臺泵的出水管均裝有手動閥，以供維修和調(diào)節(jié)水量之用，三臺泵協(xié)調(diào)工作以滿足供水需要；變頻供水系統(tǒng)中檢測管路壓力的壓力傳感器，一般采用電阻式傳感器 (反饋 0～ 5V電壓信號 )或壓力變送器 (反饋 4～20mA電流 )；變頻器是供水系統(tǒng)的核心，通過改變電機(jī)的頻率實現(xiàn)電機(jī)的無極調(diào)速、無波動穩(wěn)壓的效果和各項功能。 從原理框圖，我們可以看出變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號檢測、控制系統(tǒng)、人機(jī)界面以及報警裝置等部分組成。 如圖 示。 圖 系統(tǒng)原理圖 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由一組水泵組成，它們用于將水供入用戶管網(wǎng)，圖 3個水泵分為二種類型 : 調(diào)速泵 :是由變頻調(diào)速器控制、可以進(jìn)行變頻調(diào)整的水泵，用以根據(jù)用水量的變化改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以維持管網(wǎng)的水壓恒定。 恒速泵 :水泵運(yùn)行只在工頻狀態(tài)，速度恒定。它們用于在用水量增大而調(diào)速泵的最大供水能力不足時，對供水量進(jìn)行定量的補(bǔ)充。 信號檢測 在系統(tǒng)控制過程中，需要檢測的信號包括自來水出水水壓信號和報警信號 : ① 水壓信號 :它反映的是用戶管網(wǎng)的水壓值， 它是恒壓供水控制的主要反饋P L C 切 換 邏輯 變頻器 控制 面板 1 2 3 用戶管網(wǎng) 壓 力 傳感器 信號。 ② 報警信號 :它反映系統(tǒng)是否正常運(yùn)行，水泵電機(jī)是否過載、變頻器是否有異常。該信號為開關(guān)量信號。 控制系統(tǒng) 供水控制系統(tǒng)一般安裝在供水控制柜中，包括供水控制器 (PLC系統(tǒng) )、變頻器和電控設(shè)備三個部分。 ① 供水控制器 :它是整個變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的核心。供水控制器直接對系統(tǒng)中的工況、壓力、報警信號進(jìn)行采集，對來自人機(jī)接口和通訊接口的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、實施控制算法，得出對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方案，通過變頻調(diào)速器和接觸器對執(zhí)行機(jī)構(gòu) (即水泵 )進(jìn)行控制。 ② 變頻器 :它是對水泵進(jìn)行轉(zhuǎn) 速控制的單元。變頻器跟蹤供水控制器送來的控制信號改變調(diào)速泵的運(yùn)行頻率，完成對調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速控制。 ③ 電控設(shè)備 :它是由一組接觸器、保護(hù)繼電器、轉(zhuǎn)換開關(guān)等電氣元件組成。用于在供水控制器的控制下完成對水泵的切換、手 /自動切換等。 報警裝置 作為一個控制系統(tǒng)，報警是必不可少的重要組成部分。由于本系統(tǒng)能適用于不同的供水領(lǐng)域，所以為了保證系統(tǒng)安全、可靠、平穩(wěn)的運(yùn)行，防止因電機(jī)過載、變頻器報警、電網(wǎng)過大波動、供水水源中斷、出水超壓、泵站內(nèi)溢水等等造成的故障，因此系統(tǒng)必須要對各種報警量進(jìn)行監(jiān)測，由 PLC判斷報警類別，進(jìn)行顯示和保護(hù)動作控制，以免造成不必要的損失。 變頻恒壓供水系統(tǒng)的工作原理 合上空氣開關(guān)，供水系統(tǒng)投入運(yùn)行。將手動、自動開關(guān)打到自動上，系統(tǒng)進(jìn)入全自動運(yùn)行狀態(tài)， PLC中程序首先接通 KM6，并起動變頻器。根據(jù)壓力設(shè)定值(根據(jù)管網(wǎng)壓力要求設(shè)定 )與壓力實際值 (來自于壓力傳感器 )的偏差進(jìn)行 PID調(diào)節(jié)，并輸出頻率給定信號給變頻器。變頻器根據(jù)頻率給定信號及預(yù)先設(shè)定好的加速時間控制水泵的轉(zhuǎn)速以保證水壓保持在壓力設(shè)定值的上、下限范圍之內(nèi)，實現(xiàn)恒壓控制。同時變頻器在運(yùn)行頻率到達(dá)上限，會將頻率到達(dá)信號送給 PLC， PLC則根據(jù)管網(wǎng)壓力的上、下限信號和變頻器的運(yùn)行頻率是否到達(dá)上限的信號，由程序判斷是否要起動第 2臺泵 (或第 3臺泵 )。當(dāng)變頻器運(yùn)行頻率達(dá)到頻率上限值，并保持一段時間，則 PLC會將當(dāng)前變頻運(yùn)行泵切換為工頻運(yùn)行，并迅速起動下 1臺泵變頻運(yùn)行。此時 PID會繼續(xù)通過由遠(yuǎn)傳壓力表送來的檢測信號進(jìn)行分析、計算、判斷，進(jìn)一步控制變頻器的運(yùn)行頻率，使管壓保持在壓力設(shè)定值的上、下限偏差范圍之內(nèi)。 增泵工作過程 假定增泵順序為 l、 3泵。開始時， 1泵電機(jī)在 PLC控制下先投入調(diào)速運(yùn)行，其運(yùn)行速度由變頻器調(diào)節(jié)。當(dāng) 供水壓力小于壓力預(yù)置值時變頻器輸出頻率升高，水泵轉(zhuǎn)速上升，反之下降。當(dāng)變頻器的輸出頻率達(dá)到上限，并穩(wěn)定運(yùn)行后，如果供水壓力仍沒達(dá)到預(yù)置值，則需進(jìn)入增泵過程。在 PLC的邏輯控制下將 1泵電機(jī)與變頻器連接的電磁開關(guān)斷開， 1泵電機(jī)切換到工頻運(yùn)行，同時變頻器與 2泵電機(jī)連接， 控制 2泵投入調(diào)速運(yùn)行。如果還沒到達(dá)設(shè)定值，則繼續(xù)按照以上步驟將 2泵切換到工頻運(yùn)行，控制 3泵投入變頻運(yùn)行。 減泵工作過程 假定減泵順序依次為 1泵。當(dāng)供水壓力大于預(yù)置值時，變頻器輸出頻率降低，水泵速度下降，當(dāng)變頻器的輸出頻率達(dá)到下 限，并穩(wěn)定運(yùn)行一段時間后，把變頻器控制的水泵停機(jī)，如果供水壓力仍大于預(yù)置值，則將下一臺水泵由工頻運(yùn)行切換到變頻器調(diào)速運(yùn)行，并繼續(xù)減泵工作過程。如果在晚間用水不多時，當(dāng)最后一臺正在運(yùn)行的主泵處于低速運(yùn)行時，如果供水壓力仍大于設(shè)定值，則停機(jī)并啟動輔泵投入調(diào)速運(yùn)行，從而達(dá)到節(jié)能效果。 3 P L C 的控制 PLC 在系統(tǒng)中的作用是控制交流接觸器組進(jìn)行工頻 — 變頻的切換和水泵工作數(shù)量的調(diào)整。工作流程如圖 所示。 圖 PLC 程序流程圖 系統(tǒng)起動之后，檢測是自動運(yùn)行模式還是 手動運(yùn)行模式。如果是手動運(yùn)行模式則進(jìn)行手動操作，人們根據(jù)自己的需要操作相應(yīng)的按鈕，系統(tǒng)根據(jù)按鈕執(zhí)行相開始 是否要自動運(yùn)行？ 起動 /保持 起動變頻器 / 保持現(xiàn)有的運(yùn)行狀態(tài) 是 否 手動運(yùn)行模式 根據(jù)輸入按鈕 執(zhí)行相應(yīng)操作 是否收到 頻率下限？ 是否收到 頻率上限？ 執(zhí)行減泵程序 執(zhí)行增泵程序 供水壓力過高需要減 少水泵的工作數(shù)量 供水壓力過低需要增加水泵的工作數(shù)量 是 是
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