基于PLC的小區(qū)小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)介紹
2013/4/26 14:57:54??????點擊：
基于PLC的小區(qū)小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)介紹
隨著我國城市高層建筑的增多，當前普遍采用的水泵高位水箱供水和氣壓罐供水存在基建投資大，占地面積大，維護不方便，水泵電機啟動電流大，能耗大和可靠性低等問題。傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)采用節(jié)流閥控制水流量滿足現場的水量要求，但是這種方式容易造成管路壓力波動過大，通過交流接觸器接通外電運行，全部機組的控制都依賴值班人員手工進行操作，通過接觸器控制全部過程，繁瑣的手動控制系統(tǒng)很難對供水管網的壓力和水位變化及時做出恰當的反應。
以單片機為CPU的恒壓供水控制器將實際檢測到的水壓值與設定的水壓值形成的偏差按PID或模糊控制規(guī)律運算后，輸出的電流信號控制變頻器的輸出頻率，從而實現了對水泵轉速的控制，供水量與用水量一致，但它存在故障排除慢，系統(tǒng)運行中的一些參數無法監(jiān)控與記錄，供水的可靠性方面比起PLC的供水方式要差，不適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境。
目前，供水企業(yè)經常采用集散控制系統(tǒng)方案實現供水控制。用PLC作為控制器按PID或模糊控制規(guī)律對變頻器的輸出頻率控制，實現了對水泵轉速的控制。為了進一步提高小區(qū)供水系統(tǒng)的可靠性，實現對供水系統(tǒng)的監(jiān)控和增強供水系統(tǒng)故障處理能力，本設計增加了運程手動控制運行方式和現場手動運行方式的設計。這樣能對節(jié)約投資，靈活應用具有重要意義。
小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)方案確定
傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)采用節(jié)流閥控制水流量滿足現場的水量要求，但是這種方式容易造成管路壓力波動過大。在小區(qū)供水系統(tǒng)中加壓泵通常是用較不利水點的水壓要求來確定相應的揚程設計，然后泵組根據流量變化情況來選配，并確定水泵的運行方式。由于小區(qū)用水有著季節(jié)和時段的明顯變化，日常供水運行控制就常采用水泵的運行方式調整加上出口閥開度調節(jié)供水的水量水壓，大量能量因小號在出口閥而浪費。
隨著人們對供水質量和飲用水水質量要求的不斷提高，變頻恒壓供水方式應運而生，它不僅能很好的解決老式屋頂水箱供水方式帶來的水質二次污染問題，而且解決了水泵的運行方式調整加上出口閥開度調節(jié)供水的水量水壓，大量能量因消耗在出口閥而浪費，并對水泵也起到了很好的保護作用和有效地節(jié)約了電能的消耗。
根據負載變化自動調節(jié)水泵轉速或增加或減少投入運行的臺數，從而避免了電機起動過程中對電網和機械設備造成的沖擊以及人工操作的繁雜性。變頻恒壓供水系統(tǒng)如今正被廣泛地應用到城市自來水管網系統(tǒng)、住宅小區(qū)生活消防水系統(tǒng)、樓宇 空調冷卻循環(huán)水系統(tǒng)等眾多領域。
綜合分析，本設計擬采用集散控制方式使用PLC、變頻器及相關軟件設計一套變頻恒壓供水系統(tǒng)。
小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)構成
我們要保持水壓的恒定，就要用到反饋原理：要想維持一個物理量不變或基本不變，就應該引用這個物理量與恒值比較，形成閉環(huán)系統(tǒng)。我們要想保持水壓的恒定，就 須引入水壓反饋值與給定值比較，從而形成閉環(huán)系統(tǒng)。
在變頻器供水系統(tǒng)中，當用水量大時，為保持水壓仍恒定，采用三臺水泵供水；當用水量較小時，在變頻供水系統(tǒng)中加入氣壓罐，它能利用氣壓罐蓄水量來控制水泵在低需求量時的續(xù)流供水，能達到大功率水泵和變頻器休息。
組成小區(qū)變頻恒壓供水系統(tǒng)的有PLC、變頻器、氣壓罐、離心泵、壓力傳感器等，如圖1-1所示。工作流程是利用設置在供水管中的壓力傳感器將管中因用水量的變化引起的水壓變化，及時將信號（4-20mA或0-10V）作為恒壓供水系統(tǒng)的反饋信號反饋給PLC調節(jié)器，通過對壓力反饋信號的檢測，經PID調節(jié)器對比設定控制壓力進行運算后給出相應的變頻指令，由變頻器控制水泵的電機轉速，達到恒壓供水設計目的。
小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)的原理
小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)中的變頻器的作用是為電機提供可變頻率的電源，實現電機的無極調速，從而使管網水壓連續(xù)變化。壓力傳感器的任務是檢測管網水壓，壓力設定單元為系統(tǒng)提供滿足用戶需要的水壓期望值。圖1-2表示小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)基本原理圖。
小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)采用變頻器與PLC來控制恒壓供水的穩(wěn)定，水泵采用并聯(lián)運行方式，水壓大于設定值時通過閉合交流接觸器停止一臺水泵；水壓小于設定值時，通過斷開交流接觸器啟動一臺水泵。
小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)分析
由于小區(qū)居民用水的多少是經常變動的，因此供水不足或供水過剩的情況時有發(fā)生。而用水和供水之間的不平衡集中反映在供水的壓力上，即用水多而供水少，則壓力低；用水少而供水多，則壓力大。為了保持供水壓力的恒定，使得供水和用水之間保持平衡，即用水多時供水也多，用水少時供水也少，從而提高了供水的質量。
為了實供水壓力平衡，我們使用以變頻器為核心的智能供水控制系統(tǒng)。它的優(yōu)點有使水泵啟動平穩(wěn)，啟動電流可限制在額定電流以內，從而避免了啟動時對電網的沖擊；延長泵的使用壽命等。它的使用令供水實現節(jié)水、節(jié)電、節(jié)省人力，高，效，運行。
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