恒壓供水系統(tǒng)工作原理

1、3 恒壓供水系統(tǒng)工作原理恒壓供水控制系統(tǒng)將主要由PLC、PID、變頻器、切換繼電器、壓力傳感器等部分組成。為了維持供水管網(wǎng)的壓力不變，必須在系統(tǒng)的管道上安裝壓力變送器作為反饋組件來為控制系統(tǒng)提供反饋信號。由于供水系統(tǒng)管道長、管徑大，管網(wǎng)的充壓比較慢，故系統(tǒng)是一個大滯后系統(tǒng)，不宜直接采用PID 調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，而應(yīng)采用PLC 參與控制的方式來實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。變頻器選擇FRN45P11S-4CX 或FRN55P11S-4CX，可編程控制器選擇日本松下FP1-C40 型?？刂坪诵膯卧狿LC根據(jù)手動設(shè)定壓力信號與現(xiàn)場壓力傳感器的反饋信號，得到壓力偏差和壓力偏差的變化率，經(jīng)過PID 運算后，PLC

2、 將05V的模擬信號輸出到變頻器，用以調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速以及進(jìn)行電機(jī)的軟啟動；PLC 通過比較模擬量輸出與壓力偏差的值，驅(qū)動切換繼電器組，以此來協(xié)調(diào)投入工作的水泵電機(jī)臺數(shù)，在大范圍上控制供水的流量，同時完成電機(jī)的啟停、變頻與工頻的切換。PID 調(diào)節(jié)器控制變頻器對變頻泵進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，在小范圍上控制供水的流量。這樣，從投入電機(jī)臺數(shù)和控制電機(jī)中某一臺電機(jī)的轉(zhuǎn)速而達(dá)到恒壓供水的目的。4 電氣設(shè)計4.1 系統(tǒng)程序設(shè)計系統(tǒng)程序包括啟動子程序和運行子程序，分別如圖1，圖2所示。4.2 主電路設(shè)計該系統(tǒng)主電路如圖3 所示。當(dāng)變頻泵達(dá)到水泵額定轉(zhuǎn)速后，如水壓在所設(shè)定的判斷時間內(nèi)還不能滿足恒壓值時，系統(tǒng)自動將當(dāng)前變頻

3、泵狀態(tài)切換為工頻狀態(tài)，并指定下一臺泵為變頻泵；同樣的道理，當(dāng)水壓在所設(shè)定的時間內(nèi)保持恒定，且變頻器的輸出頻率低于30 Hz時，則退出一臺工頻運行的給水泵。4.3 控制電路設(shè)計控制電路包括繼電器控制電路及PLC 控制電路，PLC 控制電路原理如圖4所示。圖中SA7 為手動/自動控制轉(zhuǎn)換開關(guān)，SA8 為自動起/?？刂妻D(zhuǎn)換開關(guān)，P1、P2 為管網(wǎng)壓力信號（PID輸出信號），SA1為1#水泵手動起動開關(guān)，SA2為1# 水泵手動停止開關(guān)，SA3 為2# 水泵手動起動開關(guān)，SA4 為2# 水泵手動停止開關(guān)，SA5 為3# 水泵手動起動開關(guān)，SA6為3#水泵手動停止開關(guān)，KA0耀KA6為中間繼電器，分別控制

4、KM0耀KM6工作。4.4 系統(tǒng)工作過程可編程控制器在工作過程中的輸入、輸出信號的符號及功能如表1 所列。4.4.1 系統(tǒng)的啟動加上啟動信號（X4）后，此信號被保持，當(dāng)條件滿足（即X2 亮）時，開始啟動程序，由PLC控制1#電機(jī)變頻運行（Y1、Y0、Y7 亮），同時定時器T0 開始計時（10 s），若計時完畢X2 仍亮，則關(guān)閉Y1、Y0（Y7 仍亮），T1 延時1 s，延時是為了:一是使開關(guān)充分熄弧，防止電網(wǎng)倒送電給變頻器，燒毀變頻器；二是讓變頻器減速為0，以重新啟動另一臺電機(jī)。延時完畢，1#電機(jī)投入工頻運行，2#電機(jī)投入變頻運行，此時Y2、Y3、Y0、Y7亮，同時定時器T2開始計時(10 s

5、)，若計時完畢X2 仍未滅，則關(guān)閉Y3、Y0（Y2、Y7仍亮），T3 延時1 s，延時完畢，將2#機(jī)投入工頻運行，3# 電機(jī)投入變頻運行（此時Y2、Y4、Y5、Y0、Y7 亮），再次等待Y7 滅掉后，則整個啟動程序執(zhí)行完畢，轉(zhuǎn)入正常運行調(diào)節(jié)程序，此后啟動程序不再發(fā)生作用，直到下一次重新啟動。在啟動過程中，無論幾臺電機(jī)處于運行狀態(tài)，X2 一旦滅掉，則應(yīng)視為啟動結(jié)束（Y7 滅掉），轉(zhuǎn)入相應(yīng)程序。綜合整個啟動過程，要完成3 臺電機(jī)的啟動最多需要22 s。4.4.2 模擬調(diào)節(jié)運行過程中，若模擬調(diào)節(jié)期間上、下限值均未達(dá)到（即X1、X2 滅），則變頻器處于模擬調(diào)節(jié)狀態(tài)（此時相應(yīng)電機(jī)運行信號和Y0 亮）。若

6、達(dá)到模擬調(diào)節(jié)上限值（X1 亮），則定時器T4馬上開始定時（3 s），定時過程中監(jiān)控X1，若X1又滅，則關(guān)閉定時器，繼續(xù)摸擬調(diào)節(jié)；若T4 定時完畢，X1 仍亮，則啟動輸出低速（Y8 亮），進(jìn)行多段速調(diào)節(jié)，同時定時器T5 開始定時（3 s）。定時完畢，若X1仍亮，則關(guān)閉此多段速，啟動輸出更低速（Y9），同時定時器T6 定時（如10 s），定時完畢，若X1仍亮，則關(guān)掉Y9，此后X0 很快會通，轉(zhuǎn)入切換動作程序。在此兩級多段速調(diào)節(jié)過程中，無論何時，若X0 亮，則會關(guān)閉相應(yīng)多段速和定時器，同時進(jìn)行切換動作，即轉(zhuǎn)入切換程序，同樣，若無論何時，X1 滅掉，則關(guān)閉運行多段速和定時器，轉(zhuǎn)入模擬調(diào)節(jié)。若達(dá)到模擬調(diào)

7、節(jié)下限值（X2 亮），則定時器T7馬上開始定時（3 s），定時過程中監(jiān)控X2，若X2又滅，則關(guān)閉定時器，繼續(xù)摸擬調(diào)節(jié)，若T7 定時完畢，X2仍亮，則啟動輸出高速（Y9），進(jìn)行多段速調(diào)節(jié)，同時定時器T8 開始定時（3 s），定時完畢。若X2仍亮，則關(guān)閉此多段速，啟動輸出更高速（Y8），同時定時器T9 定時（如10 s），定時完畢。若X2仍亮，則關(guān)掉Y9，此后X3 很快會通，轉(zhuǎn)入加電機(jī)動作程序。在此兩級多段速調(diào)節(jié)過程中，無論何時，若X3 亮，則會關(guān)閉相應(yīng)多段速和定時器，同時進(jìn)行加電機(jī)動作，即轉(zhuǎn)入加電機(jī)程序。同樣，若無論何時X2 滅掉，則關(guān)閉運行多段速和定時器，轉(zhuǎn)入模擬調(diào)節(jié)。4.4.3 電機(jī)切換電機(jī)

8、切換程序分為電機(jī)切除程序和加電機(jī)程序兩部分。電機(jī)切除程序動作的條件是：啟動結(jié)束后無論何時X0 亮，一旦條件滿足，即由PLC 根據(jù)電動機(jī)的運行狀態(tài)來決定切換相應(yīng)電機(jī)，切換時只能切換工頻運行電機(jī)。若工作狀態(tài)是一臺變頻一臺工頻，則立即切除工頻電機(jī)，然后計數(shù)值減1，即完成此過程，再由調(diào)節(jié)程序運行，調(diào)節(jié)至滿足要求為止。若3 臺電機(jī)同時工作，則應(yīng)由PLC來決定切除相應(yīng)的工頻運行電機(jī)。切除依據(jù)是3臺電機(jī)對應(yīng)計數(shù)器的大小，誰大切誰，切除掉一臺后，要由定時器定時（如5 s）等待，以便變頻器調(diào)節(jié)一段時間，防止連續(xù)切除動作。這主要是考慮到本系統(tǒng)的非線性和大小慣性因素而采取的措施。加電機(jī)程序，其動作程序是：啟動結(jié)束后

9、無論何時X2亮，一旦條件滿足（X3亮），立即關(guān)掉變頻運行電機(jī)和變頻器，延時一段時間后（原因同上），將原變頻運行電機(jī)投入工頻運行，同時打開變頻器和將要啟動電機(jī)的變頻開關(guān)，完成加電機(jī)過程。同樣，若原有2 臺電機(jī)工頻工作，則X3 一亮，立即開始加另一臺電機(jī)（無延時），加電機(jī)依據(jù)是判斷計數(shù)值，誰小加誰。但加電機(jī)完成以后，定時器要開始定時（如5 s）等待，讓變頻器調(diào)節(jié)一段時間，防止連續(xù)加電機(jī)動作。5 系統(tǒng)主要性能與特點1）由于供水管網(wǎng)系統(tǒng)較大，致使管網(wǎng)末端水壓嚴(yán)重滯后出口壓力，所以系統(tǒng)的一個顯著特點是管網(wǎng)末端水壓變化較大，不利于實現(xiàn)恒壓精確控制。2）變頻器對電機(jī)進(jìn)行軟啟動，減少了設(shè)備損耗，延長了電機(jī)壽命。3）具有自動、手動及異地操作功能。4）智能化控制，可任意修改參數(shù)指令(如壓力設(shè)定值、控制順序、控制電機(jī)數(shù)量、壓力上下限、PID