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引言
在供水係統中，恒壓供水是指在供水網係中用水量發生變化時，出口壓力保持不變的供水方式。本文采用計算機(PC)、可編程控製器(PLC)、變頻器組成變頻恒壓供水監控係統，通過變頻調速實現恒壓供水、滿(man)足(zu)節(jie)能(neng)降(jiang)耗(hao)的(de)要(yao)求(qiu)，而(er)且(qie)有(you)利(li)於(yu)實(shi)現(xian)生(sheng)產(chan)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)及(ji)遠(yuan)程(cheng)監(jian)測(ce)。用(yong)水(shui)量(liang)變(bian)化(hua)具(ju)有(you)隨(sui)機(ji)性(xing)，用(yong)水(shui)高(gao)峰(feng)時(shi)水(shui)壓(ya)不(bu)足(zu)，低(di)穀(gu)時(shi)又(you)造(zao)成(cheng)能(neng)量(liang)浪(lang)費(fei)。變(bian)頻(pin)恒(heng)壓(ya)供(gong)水(shui)係(xi)統(tong)根(gen)據(ju)公(gong)共(gong)管(guan)網(wang)的(de)壓(ya)力(li)變(bian)化(hua)，通(tong)過(guo)PLC和變頻器自動調節水泵的增減、水泵電機的運行方式及電機的轉速，實現恒壓供水，既防止了能量空耗，又避免出現電機啟動時衝擊電流對設備的影響。
二 工作原理
變頻恒壓供水係統采用一台變頻器拖動兩台大功率電動機，可在變頻和工頻兩種方式下運行;一台低功率的電機，作為輔助泵電機。
啟動方式:為避免啟動時的衝擊電流，電機采用變頻啟動方式，從變頻器的輸出端得到逐漸上升的頻率和電壓。啟動前變頻器要複位。
變頻調速:根據供水管網流量、yalibianhuazidongkongzhibianpinqishuchupinlv，congertiaojiediandongjiheshuibengdezhuansu，shixianhengyagongshui。rushebeideshuchudianyahepinlvshangshengdaogongpinrengbunengmanzugongshuiyaoqiushi，PLC發出指令1號泵自動切換到工頻電源運行，待1號泵完全退出變頻運行，對變頻器複位後，2號泵投入變頻運行。
多泵切換:根據恒壓的需要，采取無主次切換，即“先開先停”的原則接入和退出。在PLCdechengxuzhong，tongguoshezhibianpinbengdegongzuohaohegongpinbengdetaishu，yougeidingpinlvshifoudadaoshangxianpinlvhuoxiaxianpinlvlaipanduanzengbenghuojianbeng。zaiyongshuiliangjiaoxiaodeqingkuangxia，caiyongfuzhubenggongzuo。
為了避免一台泵長期工作，任一泵不能連續變頻運行超過3小時。當工頻泵台數為零，有一台運行於變頻狀態時，啟動計時器，當達到3小時時，變頻泵的泵號改變，即切換到另一台泵上。當有泵運行於工頻狀態，或輔助泵啟動時，計時器停止計時並清零。
故障處理:能對水位下限，變頻器、PLC故障等報警。PLC故障，係統從自動轉入手動方式。
三 PLC控製電路
係統采用S7-200PLC作下位機。S7-200PLC硬件係統包含一定數量的輸入/輸出(I/O)點，同時還可以擴展I/O模塊和各種功能模塊，在保證係統穩定性的基礎上，再減低係統成本，我們選用了UniMAT擴展模塊接在CPU後麵。輸入點為6個，其中水位上、下限信號分別為I0.0、I0.1。輸出點為10個，O0.0-O1.0對應PLC的輸出端子。對變頻器的複位是由輸出點O1.0通過一個中間繼電器KA的觸點來實現的。根據控製係統I/O點及地址分配可知，係統共有5個開關量輸入點，9個開關量輸出點;1個模擬量輸入點和1個模擬量輸出點。可以選用CPU224PLC(14DI/10DO)，再擴展一個UniMAT模擬量模塊EM235(4AI/1AO)。
四 電控程序設計
4.1 泵站軟件的設計分析
(1) 由“恒壓”要求出發的工作組數量的管理
weilehengdingshuiya，namezaishuiyajiangdishi，xuyaoshenggaobianpinqideshuchupinlv，bingqiezaiyitaishuibenggongzuoshibunengmanzuhengyayaoqiushi，zheshixuyaoqidongdiertai。zheyangyouyigepanduanbiaozhunlaijuedingshifouxuyaoqidongxinbengjiweibianpinqideshuchupinlvshifoudadaosuoshedingdepinlvshangxianzhi。zheyigongnengkeyitongguobijiaozhilinglaishixian。weilepanduanbianpinqidegongzuopinlvdadaoshangxiandequedingxing，yinglvquouranyinsusuoyinqidepinlvbodongsuodadaodepinlvshangxianzhideqingkuang，zaichengxuzhongyingkaolvcaiqushijianlvboqingkuang。
(2) 台組泵站泵組的管理規範
由you於yu變bian頻pin器qi泵beng站zhan希xi望wang每mei一yi次ci啟qi動dong電dian動dong機ji均jun為wei軟ruan啟qi動dong，有you規gui定ding各ge台tai水shui泵beng必bi須xu交jiao替ti使shi用yong，那na麼me多duo台tai組zu泵beng站zhan泵beng組zu的de投tou入ru運yun行xing需xu要yao有you一yi個ge管guan理li規gui範fan。在zai本ben次ci設she計ji中zhong控kong製zhi要yao求qiu中zhong規gui定ding任ren意yi的de一yi台tai水shui泵beng連lian續xu運yun行xing不bu得de超chao過guo3h，因(yin)此(ci)每(mei)次(ci)需(xu)要(yao)啟(qi)動(dong)新(xin)泵(beng)或(huo)切(qie)換(huan)變(bian)頻(pin)泵(beng)的(de)時(shi)候(hou)，以(yi)新(xin)運(yun)行(xing)泵(beng)為(wei)變(bian)頻(pin)是(shi)合(he)理(li)的(de)。具(ju)體(ti)的(de)操(cao)作(zuo)時(shi)，將(jiang)現(xian)運(yun)行(xing)的(de)變(bian)頻(pin)器(qi)從(cong)變(bian)頻(pin)器(qi)上(shang)切(qie)除(chu)，並(bing)且(qie)接(jie)上(shang)工(gong)頻(pin)電(dian)源(yuan)加(jia)以(yi)運(yun)行(xing)，同(tong)時(shi)將(jiang)變(bian)頻(pin)器(qi)複(fu)位(wei)並(bing)且(qie)用(yong)於(yu)新(xin)運(yun)行(xing)泵(beng)的(de)啟(qi)動(dong)。除(chu)此(ci)之(zhi)外(wai)，泵(beng)組(zu)管(guan)理(li)還(hai)有(you)一(yi)個(ge)問(wen)題(ti)就(jiu)是(shi)泵(beng)的(de)工(gong)作(zuo)循(xun)環(huan)控(kong)製(zhi)，在(zai)本(ben)設(she)計(ji)中(zhong)所(suo)使(shi)用(yong)的(de)是(shi)用(yong)泵(beng)號(hao)加(jia)1的方法來實現變頻器的循環控製即3加上1等於0的邏輯，用工頻泵的總數結合泵號來實現工頻泵的輪換工作。
4.2 程序的結構及程序功能的實現
根據前麵可知，PLC在恒壓供水係統中的功能比較多，由於模擬量單元及PID調節都需要編製初始化及中斷程序，本程序可以分為三個部分:主程序、子程序和中斷程序。
(1) 係統的初始化的一些工作放在初始化子程序中完成，這樣可以節省掃描時間。利用定時器中斷功能來實現PID控製的定時采樣及輸出控製。初始化子程序流程框圖如圖1。在初始化的子程序中僅僅在上電和故障結束時用，其主要的用途為節省大量的掃描時間加快整個程序的運行效率，提高了PID中斷的精確度。上電處理的作用是CPU進行清除內部繼電器，複位所有的定時器，檢查I/O單元的連接。
圖1 初始化程序
(2) 主程序流程圖如圖2。其功能最多，如泵的切換信號的生成、泵(beng)組(zu)接(jie)觸(chu)器(qi)邏(luo)輯(ji)控(kong)製(zhi)信(xin)號(hao)的(de)綜(zong)合(he)及(ji)報(bao)警(jing)處(chu)理(li)等(deng)等(deng)都(dou)在(zai)主(zhu)程(cheng)序(xu)中(zhong)。生(sheng)活(huo)及(ji)消(xiao)防(fang)雙(shuang)恒(heng)壓(ya)的(de)兩(liang)個(ge)恒(heng)壓(ya)值(zhi)是(shi)采(cai)用(yong)數(shu)字(zi)式(shi)方(fang)式(shi)直(zhi)接(jie)在(zai)程(cheng)序(xu)中(zhong)設(she)定(ding)的(de)。生(sheng)活(huo)供(gong)水(shui)時(shi)係(xi)統(tong)設(she)定(ding)為(wei)滿(man)量(liang)程(cheng)的(de)70%，消防供水時係統設定為滿量程的90%。本係統中的增益和時間常數為:增益 Kc=0.25，采樣時間Ts=0.2s，積分時間Ti=30min。
圖2 主控製程序
(3) 中斷程序如圖3，其作用主要用於PID的相應計算，在PLC的常閉繼電器SM0.0的作用下工作，它包括:設定回路輸入及輸出選項、設定回路參數、設定循環報警選項、為計算指定內存區域、指定初始化子程序及中斷程序。
圖3 中斷程序
五 結束語
恒heng壓ya供gong水shui技ji術shu因yin采cai用yong變bian頻pin器qi改gai變bian電dian動dong機ji電dian源yuan頻pin率lv，而er達da到dao調tiao節jie水shui泵beng轉zhuan速su改gai變bian水shui泵beng出chu口kou壓ya力li，比bi靠kao調tiao節jie閥fa門men的de控kong製zhi水shui泵beng出chu口kou壓ya力li的de方fang式shi，具ju有you降jiang低di管guan道dao阻zu力li大da大da減jian少shao截jie流liu損sun失shi的de效xiao能neng。由you於yu變bian量liang泵beng工gong作zuo在zai變bian頻pin工gong況kuang，在zai其qi出chu口kou流liu量liang小xiao於yu額e定ding流liu量liang時shi，泵beng轉zhuan速su降jiang低di，減jian少shao了le軸zhou承cheng的de磨mo損sun和he發fa熱re，延yan長chang泵beng和he電dian動dong機ji的de機ji械xie使shi用yong壽shou命ming。實shi現xian恒heng壓ya自zi動dong控kong製zhi，不bu需xu要yao操cao作zuo人ren員yuan頻pin繁fan操cao作zuo，降jiang低di了le人ren員yuan的de勞lao動dong強qiang度du，節jie省sheng了le人ren力li。
水(shui)泵(beng)電(dian)動(dong)機(ji)采(cai)用(yong)軟(ruan)啟(qi)動(dong)方(fang)式(shi)，按(an)設(she)定(ding)的(de)加(jia)速(su)時(shi)間(jian)加(jia)速(su)，避(bi)免(mian)電(dian)動(dong)機(ji)啟(qi)動(dong)時(shi)的(de)電(dian)流(liu)衝(chong)擊(ji)，對(dui)電(dian)網(wang)電(dian)壓(ya)造(zao)成(cheng)波(bo)動(dong)的(de)影(ying)響(xiang)，同(tong)時(shi)也(ye)避(bi)免(mian)了(le)電(dian)動(dong)機(ji)突(tu)然(ran)加(jia)速(su)造(zao)成(cheng)泵(beng)係(xi)統(tong)的(de)喘(chuan)振(zhen)。
由you於yu變bian量liang泵beng工gong作zuo在zai變bian頻pin工gong作zuo狀zhuang態tai，在zai其qi運yun行xing過guo程cheng中zhong其qi轉zhuan速su是shi由you外wai供gong水shui量liang決jue定ding的de，故gu係xi統tong在zai運yun行xing過guo程cheng中zhong可ke節jie約yue可ke觀guan的de電dian能neng，其qi經jing濟ji效xiao益yi是shi十shi分fen明ming顯xian的de。正zheng因yin為wei此ci，係xi統tong具ju有you收shou回hui投tou資zi快kuai，而er長chang期qi受shou益yi，其qi產chan生sheng的de社she會hui效xiao益yi也ye是shi非fei常chang巨ju大da。
在實際應用中，采用PLC控(kong)製(zhi)恒(heng)壓(ya)供(gong)水(shui)，還(hai)能(neng)容(rong)易(yi)地(di)隨(sui)時(shi)修(xiu)改(gai)控(kong)製(zhi)程(cheng)序(xu)，以(yi)改(gai)變(bian)各(ge)元(yuan)件(jian)的(de)工(gong)作(zuo)時(shi)間(jian)和(he)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)況(kuang)，滿(man)足(zu)不(bu)同(tong)情(qing)況(kuang)要(yao)求(qiu)。與(yu)繼(ji)電(dian)器(qi)或(huo)硬(ying)件(jian)邏(luo)輯(ji)電(dian)路(lu)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)相(xiang)比(bi)，PLC控製係統具有更大的靈活性和通用性。
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