小議供水系統(tǒng)中PLC的應(yīng)用
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一、PLC控制的恒壓原理
主供水回路、備用回路、泵房和儲(chǔ)蓄池是供水系統(tǒng)的主要組成部分，控制系統(tǒng)是依靠壓力傳感器、變頻器、切換繼電器以及plc等共同協(xié)作完成的。經(jīng)過(guò)對(duì)自動(dòng)控制的學(xué)習(xí)和認(rèn)知，若想使水壓在供水工程中維持在較小范圍之內(nèi)，甚至恒定，就要引入水壓力的反饋值的概念，反饋值用來(lái)和水壓初始的設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)得出的偏差值，對(duì)水泵進(jìn)行調(diào)試，通過(guò)電機(jī)運(yùn)行情況的調(diào)整，達(dá)到對(duì)管網(wǎng)水壓調(diào)節(jié)的控制目的，由此得到一個(gè)閉環(huán)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)踐研究得到的分析成果表明，通過(guò)對(duì)變頻器下達(dá)控制命令，使得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速得發(fā)生改變，達(dá)到調(diào)節(jié)水泵壓力的目的，這樣不僅具有性能顯著的特點(diǎn)，而且在節(jié)電率方面表現(xiàn)也十分出色。在PLC主導(dǎo)的恒壓供水系統(tǒng)下，實(shí)質(zhì)就是將PLC和變頻器進(jìn)行協(xié)調(diào)作用，當(dāng)供水壓力實(shí)際值和預(yù)想有所差異的時(shí)候，PLC就會(huì)給變頻器下達(dá)指令，進(jìn)行調(diào)速，完成對(duì)于整個(gè)管網(wǎng)的壓力控制。目前的供水系統(tǒng)多為多臺(tái)水泵共同工作，在水壓波動(dòng)不是很明顯時(shí)，單臺(tái)水泵的調(diào)節(jié)能力就能夠達(dá)到供水標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)用水高峰來(lái)臨，水量超過(guò)單臺(tái)水泵能夠承擔(dān)的范圍，PLC通過(guò)對(duì)切換器的控制，實(shí)現(xiàn)第二臺(tái)或者更多臺(tái)水泵的調(diào)動(dòng)作用，這樣就能有效的保證壓力保持在恒定范圍內(nèi)。在供水管網(wǎng)中設(shè)置壓力的傳感器，可以檢測(cè)管網(wǎng)中的壓力大小，根據(jù)不同的系統(tǒng)要求，制定不同的壓力設(shè)定值，將傳感器在檢測(cè)過(guò)程中的實(shí)際反饋情況和設(shè)定情況進(jìn)行對(duì)比，然后通過(guò)PLC運(yùn)算處理，決定電泵電機(jī)組的轉(zhuǎn)速和投入運(yùn)行的水泵數(shù)量，使得網(wǎng)管內(nèi)的壓力盡可能在最小的范圍內(nèi)波動(dòng)，甚至達(dá)到恒定，這樣對(duì)于節(jié)能節(jié)電來(lái)講也有非凡的意義。
二、PLC控制的恒壓系統(tǒng)
當(dāng)下最經(jīng)典的，使用范圍最廣的恒壓供水系統(tǒng)都是通過(guò)PID調(diào)節(jié)和PLC控制技術(shù)共同作用完成的，想準(zhǔn)確的得到網(wǎng)管中適時(shí)的壓力值，需要借助安裝在網(wǎng)管中的檢測(cè)傳感系統(tǒng)和反饋系統(tǒng)來(lái)完成，但一般情況下，供水系統(tǒng)是一個(gè)龐大復(fù)雜的管網(wǎng)，具有大滯后的特點(diǎn)，因此當(dāng)網(wǎng)管中某個(gè)距離檢測(cè)傳感器區(qū)域的壓力產(chǎn)生變化時(shí)，需要比較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間，如果只是依賴PID調(diào)節(jié)不能滿足快速反應(yīng)和調(diào)整的要求，因此還是要借助PLC的共同參與，綜合應(yīng)用。編程序控制器選擇日本松下FP1-C40型，且配有A/D和D/A模塊。變頻器選擇FRN160G7P-4實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。PLC作為控制的核心，可以根據(jù)手動(dòng)設(shè)定壓力信號(hào)與現(xiàn)場(chǎng)壓力傳感器的反饋值，經(jīng)過(guò)相關(guān)處理，得到壓力偏差的變化系數(shù)，運(yùn)算后，PLC將零到五伏特的模擬信號(hào)傳達(dá)給變頻器，使得電機(jī)的轉(zhuǎn)速得到改變，形成軟啟動(dòng)。PLC通過(guò)比較模擬量輸出與壓力偏差的值，通過(guò)端口開(kāi)關(guān)量的輸出驅(qū)動(dòng)，切換繼電器組，確定投入運(yùn)行的機(jī)組數(shù)量，使得電機(jī)的起停、變頻與工頻切換一氣呵成。在調(diào)整電機(jī)組工作數(shù)量的同時(shí)，控制其中一臺(tái)電機(jī)的變頻轉(zhuǎn)速，保證動(dòng)力系統(tǒng)中壓力的穩(wěn)定，這樣就能達(dá)到恒壓的根本目的。調(diào)節(jié)控制過(guò)程中不僅能夠比較準(zhǔn)確的進(jìn)行，還能夠快速的完成。采用現(xiàn)代控制和PID相結(jié)合的方法，本質(zhì)就是在供水管網(wǎng)中安裝相應(yīng)的壓力傳感系統(tǒng)，把收集到的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送入PID中，經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)器的比較運(yùn)算，得出控制參數(shù)，傳輸給變頻器，與此同時(shí)PLC協(xié)同作用，根據(jù)偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣二者共同參與控制，就可將較大的偏差較快的穩(wěn)定預(yù)在期的波動(dòng)范圍之內(nèi)，這樣就能夠有效地解決大滯后系統(tǒng)造成的響應(yīng)速度慢問(wèn)題。PLC控制恒壓供水系統(tǒng)在運(yùn)行觀測(cè)方面的優(yōu)勢(shì)有很多。首先就是變頻器對(duì)于電機(jī)啟動(dòng)的控制模式，軟控制可以減少設(shè)備損耗，延長(zhǎng)電機(jī)使用年限，可以有效的節(jié)約電能消耗，節(jié)約使用成本。其次，控制流程趨近于智能化，方便在控制過(guò)程中進(jìn)行參數(shù)的修改，比如壓力設(shè)定數(shù)值，壓力的上下限，PID值等方面，都能得到靈活的控制，降低了操作和整修的難度。最后，采用PLC控制的系統(tǒng)，可以給完善的電器安全保護(hù)內(nèi)容的建設(shè)留下很大的空間和余地，并且可以通過(guò)編程增強(qiáng)自身的自我防御，給系統(tǒng)自我診斷提供了實(shí)現(xiàn)條件。
三、結(jié)束語(yǔ)
正如上文所說(shuō)，我們可以發(fā)現(xiàn)對(duì)于恒壓供水系統(tǒng)而言，采用PLC作為控制核心，軟件結(jié)構(gòu)組成簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)能力很強(qiáng)，同時(shí)市場(chǎng)價(jià)格也在逐年的降低，加上維修難度小，對(duì)于系統(tǒng)的成本節(jié)約有很多益處。除此之外，變頻器控制的電機(jī)轉(zhuǎn)速能夠?qū)崿F(xiàn)水泵電機(jī)的順利轉(zhuǎn)換，能夠在節(jié)能的基礎(chǔ)上更好的延長(zhǎng)水泵的壽命。就目前實(shí)際應(yīng)用的成果來(lái)看，在新電工領(lǐng)域，PLC恒壓供水系統(tǒng)有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，在提高供水質(zhì)量的同時(shí)，無(wú)論在投建、運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性能還是穩(wěn)定性、可靠性方面，都有著巨大的發(fā)展空間。因此應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)于PLC供水系統(tǒng)的細(xì)致化研究，強(qiáng)化其在供水方面的主導(dǎo)型地位。
本文作者：趙福全 單位：江蘇省南京工程高等職業(yè)學(xué)校