PLC在農(nóng)田灌溉恒壓供水控制中的應(yīng)用

滕家寶 楊慧瀅 梁洪帥

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)電氣與信息學(xué)院，黑龍江 大慶 163319）

隨著變頻調(diào)速的發(fā)展和人們對(duì)生活飲用水的要求越來(lái)越高，供水控制的要求也越來(lái)越高。原來(lái)的舊設(shè)備如水泵無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代的需求，暴露出很多問(wèn)題。而PLC控制的恒壓供水能有效解決舊設(shè)備檢修繁瑣的問(wèn)題。通過(guò)PLC控制，適應(yīng)發(fā)展趨勢(shì)，變頻調(diào)速控制恒壓供水，又變廢為寶，將即將淘汰的舊設(shè)備重新運(yùn)用起來(lái)，一舉兩得。

1 恒壓供水系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

目前，關(guān)于PLC恒壓供水系統(tǒng)的研究主要是針對(duì)不同場(chǎng)合、不同氣候，結(jié)合現(xiàn)代控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和具有通信功能的變頻恒壓供水系統(tǒng)，以達(dá)到針對(duì)性效果。但每種應(yīng)對(duì)措施的研究都不夠徹底、不夠力度。在這種情況下，就要進(jìn)一步研究改善恒壓供水系統(tǒng)，使其更好地服務(wù)大、服務(wù)生活［1］。

2 PLC在農(nóng)田灌溉恒壓供水中的任務(wù)

①取代以往的接觸繼電器控制電路，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。②取代以往硬件按鈕及數(shù)字量的輸入，提高系統(tǒng)安全性。③變頻調(diào)速的動(dòng)力（驅(qū)動(dòng)控制）。④泵站的中樞，具體負(fù)責(zé)邏輯控制［2］。

在泵組，除了正常的運(yùn)行管理之外，泵站還有許多邏輯控制工作，如手動(dòng)、自動(dòng)操作轉(zhuǎn)換，泵站的工作狀態(tài)指示等。

3 PLC控制的恒壓供水系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1 PLC類型

本文所討論的PLC類型主要是CPU226（24輸出/16輸出），在選用CPU時(shí)，輸入/輸出點(diǎn)數(shù)要多于所需點(diǎn)數(shù)，為以后系統(tǒng)升級(jí)提供便利。

3.2 變頻器

在我國(guó)，從發(fā)電廠往外輸出的交流電頻率恒定不變，一直都是50 Hz。因此，通過(guò)改變頻率可以直觀、方便地改變電機(jī)的運(yùn)行速度，也就是說(shuō)變頻器的作用，就是通過(guò)改變頻率來(lái)調(diào)控電機(jī)運(yùn)行速度。普通市面上變頻器可大致分為三類：U/f控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制。這幾種變頻器都很適合改變電機(jī)運(yùn)行速度，所以在大環(huán)境下這種PLC恒壓供水方式還是很大眾化、普及化、方便實(shí)施的［3］。

3.3 壓力變送器

在控制系統(tǒng)中，檢測(cè)到控制量時(shí)，就是通過(guò)變壓器給系統(tǒng)發(fā)信息，讓系統(tǒng)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，以達(dá)到智能化。壓力變送器通過(guò)安裝在水管網(wǎng)上的壓力傳感器，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)傳送給變頻器，變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)運(yùn)行速度。該系統(tǒng)所運(yùn)用的傳感器具有體積小、質(zhì)量輕、操作性較強(qiáng)的特點(diǎn)，實(shí)用性較強(qiáng)［4］。

4 PLC控制的農(nóng)田灌溉恒壓供水系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

這種系統(tǒng)通常會(huì)有手動(dòng)和自動(dòng)2種模式，在自動(dòng)模式出現(xiàn)故障時(shí)可手動(dòng)調(diào)節(jié)。當(dāng)手動(dòng)模式開(kāi)啟時(shí)，通過(guò)按動(dòng)“開(kāi)始”和“停止”按鈕來(lái)控制水泵，維修時(shí)可穩(wěn)定供水［5］。

自動(dòng)模式下，該系統(tǒng)共控制3個(gè)水泵，正常情況下，只有第1個(gè)水泵工作，該水泵根據(jù)反饋信號(hào)調(diào)節(jié)自己的輸出功率。當(dāng)輸出功率達(dá)到最大，但還不足以滿足給定水壓時(shí)，第2個(gè)水泵就開(kāi)始工作，還是由第1個(gè)水泵調(diào)節(jié)變頻運(yùn)行。以此類推，當(dāng)?shù)?個(gè)水泵和第1個(gè)水泵的輸出功率也達(dá)不到給定水壓時(shí)，第3個(gè)水泵參與工作，依然是第1個(gè)水泵調(diào)節(jié)變頻運(yùn)行，直到達(dá)到給定水壓。當(dāng)水壓特別大，3個(gè)水泵的輸出功率都達(dá)最大，但還不足以達(dá)到水壓時(shí)，變頻器就會(huì)報(bào)警，停止工作。這時(shí)，也會(huì)啟動(dòng)手動(dòng)模式以正常穩(wěn)定供水，可借此維修系統(tǒng)問(wèn)題［6］。

5 結(jié)語(yǔ)

PLC控制的農(nóng)田灌溉恒壓供水系統(tǒng)以PLC和變頻器為核心設(shè)計(jì)，基本實(shí)現(xiàn)恒壓供水，比較成功。但是，所有調(diào)試都是在理想情況下設(shè)計(jì)的，并沒(méi)有運(yùn)用到實(shí)際情況中，還存在直流電源容量、輸出的保護(hù)措施等方面的問(wèn)題。要想將該系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)踐，應(yīng)考慮盡可能多的問(wèn)題，進(jìn)一步完善系統(tǒng)，針對(duì)具體環(huán)境具體分析，運(yùn)用更好的方法進(jìn)行系統(tǒng)更新，且各種硬件設(shè)備都具備升級(jí)條件。