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和利時LM系列PLC在無負壓穩(wěn)流供水增壓系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘 要

         無負壓穩(wěn)流供水增壓系統(tǒng)用于生活用水的二次增壓。所謂為無負壓是指在水泵工作時對市政管網(wǎng)的給水壓力不產(chǎn)生壓降，這就需要真空抑制技術(shù)、穩(wěn)流補償技術(shù)、預(yù)壓平衡補償技術(shù)、能量儲存釋放技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)和智能控制技術(shù)等多種技術(shù)共同作用來實現(xiàn)。智能控制器目前有基于單片機專用的控制器和基于PLC的智能控制器。PLC以其靈活和可靠的特點越來越多地應(yīng)用在無負壓穩(wěn)流供水增壓系統(tǒng)中。和利時公司的LM系列PLC以其強大的數(shù)據(jù)處理能力、優(yōu)化的PID技術(shù)以及無負壓穩(wěn)流供水增壓系統(tǒng)標準的應(yīng)用程序，在無負壓供水設(shè)備中越來越多的應(yīng)用。

1、引言

      無負壓穩(wěn)流供水增壓系統(tǒng)是在變頻恒壓供水的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它的先進之處在于將系統(tǒng)直接與自來水管網(wǎng)串聯(lián)對接，而不用建立水池和設(shè)置水箱，供給用戶的水完全在一個密封的環(huán)境中，避免了飲用水在供水過程中的二次污染。這種供水方式實現(xiàn)了無池供水與變頻恒壓供水的結(jié)合，能夠達到比其它供水方式更環(huán)保節(jié)能的效果。此外在供水過程中，充分利用自來水原有的壓力，因此可節(jié)電50%以上。不僅如此，無負壓穩(wěn)流供水增壓系統(tǒng)結(jié)合真空抑制、穩(wěn)流補償、預(yù)壓平衡補償、能量儲存釋放、變頻調(diào)速和智能控制等技術(shù)，在供水的同時不，會對市政管網(wǎng)產(chǎn)生壓降，從而保證了市政管網(wǎng)的正常運行。

2、無負壓穩(wěn)流供水增壓系統(tǒng)工藝概述

      無負壓穩(wěn)流供水增壓系統(tǒng)的核心概念就是通過變頻器控制水泵的運行頻率，達到節(jié)能供水的效果，同時系統(tǒng)還加入了市政管網(wǎng)保護功能、水泵保護功能以及故障處理等功能。為了節(jié)約成本，目前人們大多采用一個變頻器控制多個水泵的變頻運行方式，也就是我們常說的一拖二、一拖三或一拖四等控制系統(tǒng)。采用這種方式，變頻器輪流控制各個水泵變頻運行。

      水泵的運行方式有兩種，一種是變頻運行，一種是工頻運行。水泵的運行方式由中央控制器根據(jù)用戶用水量的多少自動控制。系統(tǒng)啟動后，水泵首先變頻運行，當用水量增加時，變頻水泵轉(zhuǎn)換為工頻運行，并啟動下一臺水泵變頻運行。用水量減少后，工頻水泵退出運行，水泵的投切過程如此循環(huán)反復(fù)。

      在用水量很少，或沒有用水時，為了節(jié)能與延長水泵的使用壽命，水泵還可以進入休眠狀態(tài)。當用水量增加時，水泵會自動從休眠狀態(tài)中被喚醒。當一臺水泵長時間運行時，為了使各個水泵均衡運行，系統(tǒng)會自動選擇運行時間最短的水泵運行。當有水泵出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)會自動跳過該水泵，不會影響其他水泵的投切過程。

3、無負壓穩(wěn)流供水增壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

      在傳統(tǒng)的無負壓穩(wěn)流供水增壓系統(tǒng)中，控制器大多采用單片機設(shè)計，這種控制器一般都不允許用戶對其內(nèi)部的程序進行修改。如果想增加一些功能，則必須找控制器的供應(yīng)商幫助完成。這就導(dǎo)致了系統(tǒng)的靈活性較差，而且這種控制器一般都沒有經(jīng)過可靠性測試，在可靠性方面可能存在或多或少的問題。

      無負壓穩(wěn)流供水增壓系統(tǒng)采用PLC作為核心控制單元，在可靠性上得到了保證，其開放的編程環(huán)境也使系統(tǒng)開發(fā)和維護更加方便。不僅如此，和利時還為無負壓穩(wěn)流供水增壓系統(tǒng)提供了標準的例程，用戶可以直接使用這個例程搭建無負壓供水控制系統(tǒng)，或者可以根據(jù)需要對例程進行簡單的修改，這樣大大提高了系統(tǒng)的建立效率以及系統(tǒng)的開放性。

      本次設(shè)計針對1拖3無負壓穩(wěn)流供水增壓系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由PLC、變頻器、離心泵、壓力傳感器、水位傳感器、缺相保護器、故障報警燈等組成。PLC負責三個水泵的投切控制算法，根據(jù)管網(wǎng)出口的設(shè)定壓力動態(tài)調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，以及實現(xiàn)倒泵、休眠、故障處理、無負壓補償?shù)裙δ?。本無負壓穩(wěn)流供水增壓系統(tǒng)采用和利時LM系列PLC作為系統(tǒng)控制器，并且通過LM系列PLC自帶的RS232接口連接現(xiàn)場的觸摸屏HT6720T，觸摸屏程序具有系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)、查詢系統(tǒng)報警記錄等功能。為了便于用戶查詢控制系統(tǒng)的運行狀況以及設(shè)置出口壓力等參數(shù)，這里還用LM系列PLC自帶的RS485接口連接了一個短信數(shù)傳模塊，用戶可以通過手機隨時查詢水泵的運行狀況以及設(shè)定管網(wǎng)的出口壓力。