【正文】 術(shù)的迅猛發(fā)展，可編程控制器更多地具有了計(jì)算機(jī)的功能，不僅能實(shí)現(xiàn)邏輯控制、定時控制、計(jì)數(shù)控制、順序(步進(jìn))控制，還具有了模擬量控制、閉環(huán)過程控制、數(shù)據(jù)處理和通信聯(lián)網(wǎng)等功能。 可編程控制器(PLC)的特點(diǎn)及選型 PLC特點(diǎn)及應(yīng)用可編程控制器（ProgrammableLogicController）是計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動化控制技術(shù)相結(jié)合而開發(fā)的一種適用工業(yè)環(huán)境的新型通用自動控制裝置，是作為傳統(tǒng)繼電器的替換產(chǎn)品而出現(xiàn)的。缺點(diǎn)是需要專業(yè)技術(shù)人員編制并現(xiàn)場調(diào)試PLC程序，安裝調(diào)試費(fèi)工、費(fèi)時，設(shè)備投資也較大。時間太長，則當(dāng)壓力發(fā)生急劇變化時，系統(tǒng)反應(yīng)過慢，容易產(chǎn)生壓力過高，導(dǎo)致管道爆裂。（5）設(shè)置定時換機(jī)時間在水泵群中，定時切換運(yùn)行時間最長的水泵，以保證所有水泵的均衡使用。（4）水泵輪換啟動控制可以自由設(shè)置水泵啟動順序:可設(shè)置成1水泵先啟動，也可設(shè)置3或N水泵先啟動。（3）確保觸點(diǎn)相互聯(lián)連鎖在電路設(shè)計(jì)和PLC(可編程控制器)程序設(shè)計(jì)中，控制每臺水泵“工頻變頻”切換的兩臺接觸器的輔助觸點(diǎn)或者PLC內(nèi)部“軟觸點(diǎn)”必須相互聯(lián)鎖，以保證可靠切換，防止變頻器UVW輸出端與工頻電源發(fā)生短路而損壞。而當(dāng)水泵電機(jī)由工頻切換至變頻器供電運(yùn)行時，也必須延時幾秒后接觸器再閉合，以防止電動機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢損壞變頻器。其他的“一拖N”程序控制，依此類推。若變頻器工作頻率又降至下限值而壓力仍高于規(guī)定值時，令2水泵停機(jī)，系統(tǒng)回復(fù)到1臺水泵變頻運(yùn)行狀態(tài)。若變頻器再次達(dá)到上限值50Hz而壓力仍低于規(guī)定值時，將2水泵也切換成工頻運(yùn)行，再由變頻器去啟動3水泵，供水系統(tǒng)處于“2工1變”的運(yùn)行狀態(tài)。具有變頻供水系統(tǒng)啟動平穩(wěn)，對電網(wǎng)沖擊小，降低水泵平均轉(zhuǎn)速，消除“水錘效應(yīng)”，延長水泵閥門、管道壽命，節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)，因此目前仍被普遍采用。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，現(xiàn)在也有采用“二拖三”、“二拖四”、“三拖五”的發(fā)展趨勢。當(dāng)外需供水量Q為2／3Qmaxmax時，可編程控制器發(fā)出指令再將2泵置于工頻運(yùn)行狀態(tài)，同時軟啟動3泵進(jìn)入變頻運(yùn)行工況，此時3泵的運(yùn)行轉(zhuǎn)速由用戶的用水量確定，以保證供水系統(tǒng)最不利點(diǎn)的供水壓力恒定。 運(yùn)行特征以4臺水泵的恒壓供水系統(tǒng)為例，系統(tǒng)在自動運(yùn)行方式下，可編程控制器控制變頻器、軟啟動1泵，此時1泵進(jìn)入變頻運(yùn)行狀態(tài)，其轉(zhuǎn)速逐漸升高，當(dāng)供水量Q1/3Qmax時(Qmax為4臺水泵全部工頻運(yùn)行時的最大流量)，可編程控制器CPU根據(jù)供水量的變化自動調(diào)節(jié)1泵的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，以保證所需的供水壓力。P=PL+ΔP=PL+KQ2因此供水系統(tǒng)的設(shè)定壓力應(yīng)該根據(jù)流量的變化而不斷修正設(shè)定值，這種恒壓供水技術(shù)稱為變量恒壓供水，即供水系統(tǒng)最不利點(diǎn)的供水壓力為恒值而泵站出口總管壓力連續(xù)可調(diào)。系統(tǒng)的控制目標(biāo)是泵站總管的出水壓力，系統(tǒng)設(shè)定的給水壓力值與反饋的總管壓力實(shí)際值進(jìn)行比較，其差值輸入CPU運(yùn)算處理后，發(fā)出控制指令，控制泵電動機(jī)的投運(yùn)臺數(shù)和運(yùn)行變量泵電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到給水總管壓力穩(wěn)定在設(shè)定的壓力值上。變頻調(diào)速技術(shù)在給水泵站上應(yīng)用，成功地解決了能耗和污染的兩大難題。在小區(qū)供水系統(tǒng)中加壓泵通常是用最不利用水點(diǎn)的水壓要求來確定相應(yīng)的揚(yáng)程設(shè)計(jì)，然后泵組根據(jù)流量變化情況來選配，并確定水泵的運(yùn)行方式。由于電子技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻器的性能有了極大提高，它可以實(shí)現(xiàn)控制設(shè)備軟啟軟停，不僅可以降低設(shè)備故障率，還可以大幅減少電耗，確保系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、長周期運(yùn)行。當(dāng)用戶用水量增大，管網(wǎng)壓力低于設(shè)定壓力時，變頻調(diào)速的輸出頻率將增大，水泵轉(zhuǎn)速提高，供水量加大，當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力時，電動水泵的轉(zhuǎn)速不再變化，使管網(wǎng)壓力恒定在設(shè)定壓力上；反之亦然。，冷卻水循環(huán)，熱力網(wǎng)水循環(huán)，鍋爐補(bǔ)水等。，設(shè)計(jì)人員為了提高系統(tǒng)安全系數(shù)，電機(jī)選型都較大；在用水負(fù)荷較小或低區(qū)采用減壓閥、節(jié)流孔板等來調(diào)節(jié)剩余水頭時，大量的能量消耗在閥上，都造成電能的浪費(fèi)。，對水泵、電機(jī)及開關(guān)器件都會縮短使用壽命。，需要專門的地點(diǎn)來放置。 傳統(tǒng)定壓方式的弊?。汗芾聿槐?、因與大氣連通易引起的管道腐蝕。 由于變頻恒壓調(diào)速直接從水源供水，減少了原有供水方式的二次污染，防止了很多傳染疾病的傳染源頭。 配置靈活，自動化程度高，功能齊全，靈活可靠。 供水系統(tǒng)的概述： 節(jié)能，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)電20%40%，能實(shí)現(xiàn)綠色用電。在短短的幾年內(nèi)，調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)經(jīng)歷了一個逐步完善的發(fā)展過程，早期的單泵調(diào)速恒壓系統(tǒng)逐漸為多泵系統(tǒng)所代替。目前該產(chǎn)品正向著高可靠性、全數(shù)字化微機(jī)控制，多品種系列化的方向發(fā)展。新型供水方式與過去的水塔或高位水箱以及氣壓供水方式相比，不論是設(shè)備的投資，運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、自動化程度等方面都具有無法比擬的優(yōu)勢，而且具有顯著的節(jié)能效果。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻器的功能也越來越強(qiáng)。恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)無級調(diào)速，依據(jù)用水量的變化自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時保持水壓恒定以滿足用水要求，是當(dāng)今最先進(jìn)、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。變頻調(diào)速技術(shù)在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。以前大多采用傳統(tǒng)的水塔、高位水箱，或氣壓罐式增壓設(shè)備，但它們都必須由水泵以高出實(shí)際用水高度的壓力來“提升”水量，其結(jié)果增大了水泵的軸功率和能量損耗。文中詳細(xì)介紹了所選PLC機(jī)、變頻器、傳感器的特點(diǎn)、各高級單元的使用及設(shè)定情況，給出了系統(tǒng)工作流程圖、程序設(shè)計(jì)流程圖及設(shè)計(jì)程序。供水系統(tǒng)的監(jiān)控主要包括水泵的自動啟?？刂啤⒐┧畨毫Φ臏y量與調(diào)節(jié)、系統(tǒng)主管道水壓的；系統(tǒng)水處理設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的監(jiān)視、控制；故障及異常狀況的報警等。通過PLC、變頻器、繼電器、接觸器控制水泵機(jī)組運(yùn)行狀態(tài),實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)的恒壓變流量供水要求。本系統(tǒng)采用PLC進(jìn)行邏輯控制，采用帶PID功能的變頻器進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)，系統(tǒng)存在工作可靠，使用方便，壓力穩(wěn)定，無沖擊等優(yōu)越性。摘 要隨著人民生活水平的日趨提高，新技術(shù)和先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用 ，使給供水設(shè)計(jì)得到了發(fā)展的機(jī)遇。于是選擇一種符合各方面規(guī)范、衛(wèi)生安全而又經(jīng)濟(jì)合理的供水方式，對我們給供水設(shè)計(jì)帶來了新的挑戰(zhàn)。本設(shè)計(jì)恒壓變頻供水設(shè)備由PLC、變頻器、傳感器、低壓電氣控制柜和水泵等組成。設(shè)備運(yùn)行時,壓力傳感器不斷將管網(wǎng)水壓信號變換成電信號送入PLC,經(jīng)PLC運(yùn)算處理后,獲得最佳控制參數(shù),通過變頻器和繼電器控制元件自動調(diào)整水泵機(jī)組高效率地運(yùn)行?，F(xiàn)場監(jiān)控站內(nèi)的控制器按預(yù)先編制的軟件程序來滿足自動控制的要求，即根據(jù)供水管的高/低水壓位信號來控制水泵的啟/停及進(jìn)水控制閥的開關(guān)，并且進(jìn)行溢水和枯水的預(yù)警等。關(guān)鍵詞： 可編程控制器；變頻器；傳感器目錄1前言 1 1 2．變頻恒壓供水系統(tǒng)主要特點(diǎn)： 2．恒壓供水設(shè)備的主要應(yīng)用場合： 2．恒壓供水技術(shù)實(shí)現(xiàn)： 32 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 4 4 系統(tǒng)控制要求 4 控制方案 4 5 系統(tǒng)方案 5(PLC)的特點(diǎn)及選型 7 PLC特點(diǎn)及應(yīng)用 7 8．PLC CPM2A模擬量輸入/輸出單元 12 15 ABB產(chǎn)品信息： 15 變頻節(jié)能理論： 15．變頻恒壓供水系統(tǒng)及控制參數(shù)選擇： 16．變頻恒壓供水系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)及體現(xiàn) 17 遠(yuǎn)傳壓力表 19 主要技術(shù)指標(biāo) 19 19 系統(tǒng)控制流程設(shè)計(jì) 20 20 系統(tǒng)運(yùn)行過程 203 軟件設(shè)計(jì) 24 系統(tǒng)中檢測及控制開關(guān)I/O分配 24 I/O地址及標(biāo)志位分配表 25 流程圖 28 程序設(shè)計(jì)： 29 43 45致 謝 46參考文獻(xiàn) 471 前言 供水系統(tǒng)發(fā)展過程及現(xiàn)狀一般規(guī)定城市管網(wǎng)的水壓只保證6層以下樓房的用水，其余上部各層均須“提升”水壓才能滿足用水要求。自從變頻器問世以來，變頻調(diào)速技術(shù)在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備以其節(jié)能、安全、高品質(zhì)的供水質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，使我國供水行業(yè)的技術(shù)裝備水平從90年代初開始經(jīng)歷了一次飛躍。在實(shí)際應(yīng)用中得到了很大的發(fā)展。充分利用變頻器內(nèi)置的各種功能，對合理設(shè)計(jì)變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備，降低成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量等方面有著非常重要的意義。恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)的這些優(yōu)越性，引起國內(nèi)幾乎所有供水設(shè)備廠家的高度重視，并不斷投入開發(fā)、生產(chǎn)這一高新技術(shù)產(chǎn)品。追求高度智能化，系列標(biāo)準(zhǔn)化是未來供水設(shè)備適應(yīng)城鎮(zhèn)建設(shè)成片開發(fā)智能樓宇、網(wǎng)絡(luò)供水調(diào)度和整體規(guī)劃要求的必然趨勢。雖然單泵產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡易可靠，但由于單泵電機(jī)深度調(diào)速造成水泵、電機(jī)運(yùn)行效率低，而多泵型產(chǎn)品投資更為節(jié)省，運(yùn)行效率高，被實(shí)際證明是最優(yōu)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，很快發(fā)展成為主導(dǎo)產(chǎn)品。 占地面積小，投入少，效率高。 運(yùn)行合理，由于是軟起和軟停，不但可以消除水錘效應(yīng)，而且電機(jī)軸上的平均扭矩和磨損減小，減少了維修量和維修費(fèi)用，并且水泵的壽命大大提高。 通過通信控制，可以實(shí)現(xiàn)無人值守，節(jié)約了人力物力。、藻類孳生，還可能對系統(tǒng)造成二次污染，所以每年定壓水箱都需定期維護(hù)，并由衛(wèi)生防疫部門檢驗(yàn)。，但這種調(diào)節(jié)方式不能做到供水量和用水量的最佳匹配，水泵長期偏離高效區(qū)工作，效率低下。，在系統(tǒng)流量較大時，管網(wǎng)壓力會有較大的變化，造成部分用戶資用壓頭不夠，出現(xiàn)諸如流量不足、冷熱不均等情況。 恒壓供水設(shè)備的主要應(yīng)用場合：，城鄉(xiāng)居民小區(qū)，企事業(yè)等生活用水。，污水處理，人造噴泉。 恒壓供水技術(shù)實(shí)現(xiàn)：通過安裝在管網(wǎng)上的壓力傳感器，把水壓轉(zhuǎn)換成4～20mA的模擬信號，通過變頻器內(nèi)置的PID控制器，來改變電動水泵轉(zhuǎn)速。目前交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)是一項(xiàng)業(yè)已廣泛應(yīng)用的節(jié)能技術(shù)。長期以來區(qū)域的供水系統(tǒng)都是由市政管網(wǎng)經(jīng)過二次加壓和水塔或天面水池來滿足用戶對供水壓力的要求。由于小區(qū)用水有著季節(jié)和時段的明顯變化，日常供水運(yùn)行控制就常采用水泵的運(yùn)行方式調(diào)整加上出口閥開度調(diào)節(jié)供水的水量水壓，大量能量因消耗在出口閥而浪費(fèi)，而且存在著水池“二次污染”的問題。2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案恒壓供水控制系統(tǒng)的基本控制要求是：采用電動機(jī)調(diào)速裝置與可編程控制器(PLC)構(gòu)成控制系統(tǒng)，進(jìn)行優(yōu)化控制泵組的調(diào)速運(yùn)行，并自動調(diào)整泵組的運(yùn)行臺數(shù)，完成供水壓力的閉環(huán)控制，在管網(wǎng)流量變化時達(dá)到穩(wěn)定供水壓力和節(jié)約電能的目的。 控制方案在住宅小區(qū)水廠的管網(wǎng)系統(tǒng)中，由于管網(wǎng)是封閉的，泵站供水的流量是由用戶用水量決定的，泵站供水的壓力以滿足管網(wǎng)中壓力最不利點(diǎn)的壓力損失ΔP和流量Q之間存在著如下關(guān)系：ΔP=KQ2；式中K一為系數(shù)設(shè)PL為壓力最不利點(diǎn)所需的最低壓力，則泵站出口總管壓力P應(yīng)按下式關(guān)系供水，則可滿足用戶用水的要求壓力值，又有最佳的節(jié)能效果。典型的自動恒壓供水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖所示；系統(tǒng)具有控制水泵出口總管壓力恒定、變流量供水功能，系統(tǒng)通過安裝在出水總管上的壓力傳感器，實(shí)時將壓力、流量非電量信號轉(zhuǎn)換為電信號，輸入至可編程控制器(PLC)的輸入模塊，信號經(jīng)CPU運(yùn)算處理后與設(shè)定的信號進(jìn)行比較運(yùn)算，得出最佳的運(yùn)行工況參數(shù)，由系統(tǒng)的輸出模塊輸出邏輯控制指令和變頻器的頻率設(shè)定值，控制泵站投運(yùn)水泵的臺數(shù)及變量泵的運(yùn)行工況，并實(shí)現(xiàn)對每臺水泵的調(diào)節(jié)控制。當(dāng)用水量Q在1／3QmaxQ2／3Qmax之間時，1泵已不能滿足用戶所需的用水量，這時可編程控制器發(fā)出指令將1泵轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行，并軟啟動2泵，使2泵進(jìn)入變頻運(yùn)行工況，2泵的運(yùn)行轉(zhuǎn)速由用戶用水量決定，以保證供水系統(tǒng)最不利點(diǎn)所需的供水壓力。 系統(tǒng)方案目前，住宅小區(qū)變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案主要采用“一臺變頻器控制一臺水泵”(即“一拖一”)的單泵控制系統(tǒng)和“一臺變頻器控制多臺水泵”(即“一拖N”)的多泵控制系統(tǒng)?！耙煌螻”方案雖然節(jié)能效果略差，但獨(dú)有投資節(jié)省，運(yùn)行效率高的優(yōu)勢。A.“一拖N”多泵系統(tǒng)的一般控制要求（1）多泵循環(huán)運(yùn)行程序控制以“一拖三”為例:先由變頻器啟動1水泵運(yùn)行，若工作頻率已達(dá)到變頻器的上限值50Hz而壓力仍低于規(guī)定值時，將1水泵切換成工頻運(yùn)行，此