PLC與變頻器在高層樓宇恒壓供水系統(tǒng)的設計與應用

許更亮

摘 要：供水系統(tǒng)對我國人民生活生產(chǎn)而言是必不可少的。傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)易使水質受到污染，占地面積相對較大，同時傳統(tǒng)的供水方式還存在浪費水電、使用效率低、可靠性差等一系列的問題，嚴重影響了居民用水和工業(yè)用水。這時，PLC與變頻器便應運而生。在變頻器調(diào)速的恒壓供水系統(tǒng)中，水泵的工作方式以及開始與停止的切換，都是由PLC控制的。實驗證明，在利用變頻器來進行調(diào)速恒壓供水的時候，隨著轉速的降低，流量和轉速是成正比的，而功率則以轉速的三次方下降，這與傳統(tǒng)的供水方式相比，具有耗能少、易管理等優(yōu)勢。

關鍵詞：PLC與變頻器 恒壓供水系統(tǒng) 設計應用

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-1578（2016）07-0078-01

隨著我國經(jīng)濟、政治的快速發(fā)展，高層建筑的不斷地增多，再加上居民用水量不穩(wěn)定，我國就經(jīng)常會發(fā)生在用水高峰期時水壓變低，供水量不足的問題，這一問題對于高層的用戶來講顯得尤為突出。為保證我國居民的用水方便，并在一定程度上在供水方法實現(xiàn)經(jīng)濟科學、高效節(jié)能等目的，我國開始普遍采用基于PLC與變頻器的變頻恒壓式供水系統(tǒng)，并采用增量式的PID計算法，對這一供水系統(tǒng)進行分析，以確定更好的設計方案和實施策略。恒壓供水系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)的供水方式，要更加的經(jīng)濟高效、功能齊全，可以在生產(chǎn)以及生活中得到廣泛的應用。

1 恒壓供水的現(xiàn)狀及發(fā)展

傳統(tǒng)的供水方式有高位水箱水塔供水、恒速泵加壓供水等，本文就這兩個傳統(tǒng)供水方式進行分析。首先是高位水箱水塔供水。這種供水方式簡單方便，在短時間停電或是維修的狀況下是可以不用停水的，但是其占地面積較大，基礎建設的投資巨大，就電機水泵的啟動而言，是屬于硬啟動的一種，這種方式極易損壞電機軸?，F(xiàn)階段主要應用在高層建筑中。其次是恒速泵加壓供水。這種傳統(tǒng)供水方式?jīng)]有辦法及時的對供水管網(wǎng)的壓力做出反應，而且其自動化的程度非常低，在增減水泵的問題上，都需要人力操作，為了保證水的供應，水泵的機組還常常處在一種滿負荷運行狀態(tài)，這就產(chǎn)生了能源消耗大、運行效率低、損壞嚴重等問題，現(xiàn)階段，這種供水方式已經(jīng)很少使用了。由上面的分析可以看出，傳統(tǒng)的供水方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代的需求，而現(xiàn)階段的供水方式則在往高效、節(jié)約、自動化的方向發(fā)展，基于PLC以及變頻器的高層恒壓供水系統(tǒng)使將變頻、現(xiàn)代控制、電氣一體化的系統(tǒng)設計，該系統(tǒng)可以有效地將供水的穩(wěn)定性及可靠性表現(xiàn)出來，真實的為提高人們的生活質量以及促進企業(yè)生產(chǎn)做出了不小的貢獻。

2 系統(tǒng)硬件電路設計

首先是PLC。PLC的工作原理基本上與計算機相一致，即PLC系統(tǒng)程序管理下的，通過應用程序的運行來完成客戶需求的系統(tǒng)，同時PLC在進行工作任務的管理以及應用程序的執(zhí)行時，都是通過循環(huán)掃描實現(xiàn)的。其基本功能一般包括數(shù)據(jù)采集、多功能控制、輸入與輸出接口調(diào)節(jié)的功能、編程與調(diào)試功能等。在PLC的選型上，F(xiàn)X是PLC繼F1與F2系列之后推出的小型以及超小型機，主要的機型有FXON、FX2、FX2N等。FX系列的PLC而言配有多種擴展單元以及擴展的模式，這些單元及模式與基本單元進行連接配合的使用，利于增添PLC的輸入點以及輸出的點數(shù)，進而改變了I/O點數(shù)的比例，滿足的用戶的實際需求。同時這一系列的PLC有能獨立運行的基本單元，并由此構成了控制系統(tǒng)，但是其擴展單元以及擴展模板等則需要配合使用，不能形成單獨的運行系統(tǒng)。其次是變頻器。變頻調(diào)速的系統(tǒng)能將電網(wǎng)提供的恒頻、恒壓的交流電源都轉化電壓以及頻率都可調(diào)節(jié)的電源，并將其用以電動機的驅動，實現(xiàn)電動機高效、靈活的特點及價值。變頻器在選型時要注意以下幾個問題：采用這一技術的目的是將其應用于恒壓控制或是恒流的控制；選用像是葉片水泵和容積泵的負載類型，注意負載的性能曲線；變頻器如果需要長電纜運行，則要避免長電纜對地禍合電容的影響，防止變頻器出現(xiàn)出力不足的現(xiàn)象，因此，技術人員就需要將變頻器的容量擴大或是在變頻器輸出的端口安裝上輸出電抗器。對變頻器而言，PID控制宏設計是參與整個系統(tǒng)布置的關鍵，第一，預設PID功能，當變頻器PID的調(diào)節(jié)功能實現(xiàn)其有效性時，它的升降速度全部都取決于憑借P、I、D數(shù)據(jù)決定的動態(tài)響應布置，而原來的預設升速與降速則不會再起作用。第二，目標值的預設。PID調(diào)節(jié)的依據(jù)其實就是反饋量和目標值之間的比較結果。

3 系統(tǒng)控制程序設計

根據(jù)恒壓供水系統(tǒng)的實際需求，PLC控制系統(tǒng)需要隨時的對供水口的情況以及自來水問題進行實時監(jiān)控，為是否要開啟水泵做準備，或是在采用抽水池抽壓還是采用直抽水抽壓方案進行決策。供水控制系統(tǒng)相對而言還是比較復雜的，PLC的控制程序主要是以接收外部開關量的具體信號的輸入，進而判斷現(xiàn)階段的供水狀態(tài)并輸出相關的信號來控制繼電器、信號燈、接觸器等電器的運行狀態(tài)，以實現(xiàn)水泵的正常運行為主要目標的。首先，壓力上、下限的報警。在輸入和輸出的報警信號在三十秒內(nèi)沒有解除時，則要進入水壓報警的處理模塊，將全部運行電機停止，當信號解除以后再進入自動運用之后的程序。其次，變頻器的故障問題。當變頻器發(fā)生問題時，與之對應的PLC系統(tǒng)就會自動轉到自動的運行模式，這時，變頻器停止運行，三個主要水泵則工作在工頻狀態(tài)下，這種方式下投入的水泵以及其切除的順序都會與自動變頻的恒壓運行模式步調(diào)大致相同，僅僅是將原來的運行從變頻的狀態(tài)下變成了工頻運行。因為變頻器不再進行調(diào)速以及PID的調(diào)節(jié)，水壓則無法保持恒定，為了方式開一個水泵水壓太小，而開兩臺又太大以及頻繁切換的問題，技術人員則需要通過延時增加的方式來解決這一問題，并將設定的時間定為二十分鐘。

4 結語

總而言之，在恒壓供水系統(tǒng)中加入PLC以及變頻器的設計方案，能夠有效的實現(xiàn)全自動式的啟閉、生活生產(chǎn)中用水低恒壓的變頻運行、循環(huán)式的切換水泵，切實地保障了水泵的最優(yōu)化運行和相關設備的有效運轉，因為變頻器的軟啟動程序，使得水泵使用壽命有所延長。這一新型的供水系統(tǒng)不僅保障了人們的用水需求，同時還解決了許多傳統(tǒng)供水系統(tǒng)中存在的問題，真正的提高了用戶的生產(chǎn)生活質量。

參考文獻：

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