基于PLC變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

姬建梅

（新鄉(xiāng)縣技工學(xué)校，河南 新鄉(xiāng) 453731）

PLC的初期由于其價(jià)格高于繼電器控制裝置,使其應(yīng)用受到限制。但近年來由于微處理器芯片及有關(guān)元件價(jià)格大大下降,使PLC的成本下降,同時(shí)又由于PLC的功能大大增強(qiáng),使PLC的應(yīng)用越來越廣泛,廣泛應(yīng)用于鋼鐵、水泥、石油、化工、采礦、電力、機(jī)械制造、汽車、造紙、紡織、環(huán)保等行業(yè)。PLC的應(yīng)用通?？煞譃橐韵骂愋停?/p>

（1）順序控制，這是PLC應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，用以取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制。

（2）運(yùn)動(dòng)控制，PLC制造商目前已提供了拖動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或伺服電動(dòng)機(jī)的單軸或多軸位置控制模版。

（3）閉環(huán)過程控制，PLC能控制大量的物理參數(shù)，如溫度、壓力、速度和流量等。PID（Proportional Intergral Derivative）模塊的提供使PLC具有閉環(huán)控制功能,即一個(gè)具有PID控制能力的PLC可用于過程控制。當(dāng)過程控制中某一個(gè)變量出現(xiàn)偏差時(shí),PID控制算法會(huì)計(jì)算出正確的輸出,把變量保持在設(shè)定值上。

1 系統(tǒng)簡介

為改善生產(chǎn)環(huán)境，某公司投資清潔水技改工程并建成一座日產(chǎn)水2.5萬t的供水系統(tǒng)，分別建設(shè)了抽水泵系統(tǒng)、加壓泵系統(tǒng)和高位水池。根據(jù)公司用水需求特點(diǎn)，從抽水泵系統(tǒng)過來的水一部分直接供給生產(chǎn)用水部門，一部分則需通過加壓泵輸送到高位水池，而供給生產(chǎn)用水部門的水壓與供給高位水池的水壓相差較大。同時(shí)高位水池距抽水泵房較遠(yuǎn)達(dá)十多公里，高位水池的液位高低和加壓泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及如何與抽水泵系統(tǒng)“聯(lián)動(dòng)”也是較難解決的。

（1）系統(tǒng)組成。系統(tǒng)主要由電動(dòng)機(jī)、變頻器、PLC控制器、軟起動(dòng)器、電機(jī)保護(hù)器數(shù)據(jù)采集及其輔助設(shè)備組成。

（2）控制要求及技術(shù)指標(biāo)：①供水壓力要求恒定，波動(dòng)一定要小，尤其在換泵時(shí)。②三臺(tái)泵根據(jù)壓力的設(shè)定，采用“先開先?！钡脑瓌t。③為了防止一臺(tái)泵長時(shí)間運(yùn)行，需設(shè)定運(yùn)行時(shí)間。當(dāng)時(shí)間到時(shí)，自動(dòng)切換到下一抬泵，以防止泵長時(shí)間不用而銹死。④要有完善的保護(hù)和報(bào)警功能。⑤為了檢修和應(yīng)急要設(shè)有手動(dòng)功能。⑥需要有水池防抽空功能。

技術(shù)指標(biāo)：①供水揚(yáng)程：4~120m；②供水流量：2~2000m3/h；③水泵功率：0.55~75kW；④平均節(jié)電率：30%~60%；⑤壓力調(diào)節(jié)精度：0.01MPa；⑥預(yù)定壓力設(shè)定數(shù)：第1、2壓力。其中第2壓力設(shè)定值為消防用水壓力。⑦水泵數(shù)量及功率可根據(jù)用戶實(shí)際情況來選定。

2 PID計(jì)算

PID運(yùn)算電路如圖1所示。

圖1 PID運(yùn)算電路

線性集成放大器的輸入阻抗為：

令 T1=R1C1，T2=R2C2，τ1=R1C2，

由上式可見，此圖實(shí)現(xiàn)了PID功能。

3 結(jié)語

通過以上各部分的分析與描述可知，在進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，必須調(diào)查清楚用戶的需求，然后綜合考慮各需求之間的關(guān)系和處理方法。變頻器選擇ABB公司的產(chǎn)品，IG5或IS5或IH等，它不僅完全具備控制系統(tǒng)對其功能的需求，而且具有較高的可靠性和性價(jià)比。

[1]陳在平，趙相賓.可編程控制器技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[2]西門子公司.S7-200可編程控制器手冊[Z]，2000.

[3]北京亞控科技發(fā)展有限公司.組態(tài)王6.5使用手冊[Z].2003.