自來水加壓站PLC控制恒壓供水系統(tǒng)

自來水加壓站 PLC控制恒壓供水系統(tǒng)2006-12-02 來源： 電控學習網(wǎng)站昆明風前科技有限公司【摘要】本文介紹了一種可編程序控制器恒壓供水監(jiān)控系統(tǒng)。

著重說明了該系統(tǒng)的操作原理和恒壓供水的設計方法，

并給出了自動調(diào)壓的程序框圖?！緮⒃~】可編程序控制器 控制供水系統(tǒng)1. 引言恒壓供水系統(tǒng)對于某些工業(yè)或特殊用戶是非常重要的， 例如在某些生產(chǎn)過程中， 若自來水供水因故壓力不足或短時缺水時，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量，嚴重時使產(chǎn)品報廢和設備損壞。又如當發(fā)生火警時，若供水壓力不足或無水供應，不能迅速滅火，可能引起重大經(jīng)濟損失和人員傷亡。所以某些用水區(qū)采用恒壓供水系統(tǒng)，具有較大的經(jīng)濟和社會意義。在舊加壓設備中，恒壓供水一般采用起動或停止加壓站的水泵和調(diào)節(jié)出口閥開度來實現(xiàn)。 控制系統(tǒng)是采用繼電接觸器控制線路，這種系統(tǒng)線路復雜，維護困難，操作麻煩，工人要 24小時值班看守，勞動強度大。所以有必要對之進行改造，提高自動化水平。本文介紹的用于某自來水加壓站快速起動恒壓供水監(jiān)控系統(tǒng)，采用松下電工生產(chǎn)的 FP3型可編程序控制器（ PLC）進行控制，用研華工控機進行監(jiān)控，自動化程度高，整個工作程序自動完成，能清楚地顯示各個設備的實時狀態(tài)，并自動調(diào)節(jié)水壓。本系統(tǒng)還設有多種保護，如水壓超限報警、閥門故障報警、水位超限報警并處理、水泵電機電流過流報警并處理等。2. 系統(tǒng)結(jié)構及控制要求恒壓供水系統(tǒng)由主供水回路、備用回路、

2個清水池及泵房組成，如圖

1所示。其中泵房裝有

1#~6#共

6臺

150kW

泵機。另外還有多個（

V1

~V23）電動閘閥控制各供水回路和水流量。要求該恒壓供水系統(tǒng)具有如下基本操作功能。（1）當市政自來水壓力高于設定壓力21.56×104Pa時，直接由市自來水供水（2）當市自來水低于設定壓力，但不低于下壓力7.84×104Pa時，采用直抽水加壓供水方案。即逐步起動2臺泵機向管網(wǎng)充壓。當檢測到市自來水高于設定壓力時，再轉(zhuǎn)換成市自來水直接供水。3）當自來水壓力持續(xù)低于2.94×104Pa或出現(xiàn)確切負壓信號時，應立即轉(zhuǎn)換成抽池水加壓，但此時應保證水池水位高于最低限水位的條件。（4）當采用直抽水或抽池水加壓供水時，應能自動調(diào)節(jié)其總出口水壓為給定值，調(diào)節(jié)誤差小于等于±10%。PLC控制系統(tǒng)設計恒壓供水系統(tǒng)的檢測點以及控制量較多， 是一個規(guī)模較大的測控系統(tǒng)。 根據(jù)其特點，我們選用了松下電工的 FP3可編程序控制器作為控制裝置。該控制器與其它可編程序控制器相比，具有一些明顯的優(yōu)點，如 FP3采用了模塊化設計，可根據(jù)實際需要靈活組裝，使用方便，I/O分配采用自由編程方式；容量大，程序量只受掃描周期限制，而掃描周期可在一定范圍內(nèi)自行更改；具有A/D、D/A、脈沖輸出、位置控制等高級單元，可實現(xiàn)“共享存儲器”；另外還有一些特殊的功能。恒壓供水

PLC

系統(tǒng)的結(jié)構如圖

1虛框內(nèi)所示。系統(tǒng)包括一個電源單元、

一個

CPU

單元、一個上位機聯(lián)結(jié)單元， 還有

I/O

單元和A/D單元。上位機采用研華工控機 ABB公司組態(tài)軟件，上位機聯(lián)結(jié)單元通過 C?/FONT>NET適配器與之通訊。工控機對整個系統(tǒng)進行監(jiān)控，顯示器顯示了整個加壓系統(tǒng)結(jié)構、各個閥門與水泵的實時狀態(tài)、讀出各個水壓及流量、閥門的開度、水池水位等參數(shù)，并有各種報警實時顯示和故障記錄。系統(tǒng)既有模擬量輸入，也有開關量輸入。模擬量通過 A/D模塊輸入，共 27個通道。I/O各有96個點。PLC的軟件設計根據(jù)恒壓供水操作要求， PLC控制系統(tǒng)要隨時監(jiān)控市自來水以及供水口的情況來決定是否要起動水泵，或是采用直抽水充壓方案還是采用抽水池水充壓的方案?？刂葡到y(tǒng)的程序較復雜。在控制過程中，供水口的水壓自動調(diào)節(jié)是一個重要和較有特色的設計部分之一，

在此著重介紹實現(xiàn)自動恒壓功能的軟件設計。由于供水系統(tǒng)管道長、管徑大，閥門的開、關、管網(wǎng)充壓都較慢，故系統(tǒng)是一個大滯后系統(tǒng)。同時因為是在舊設備的基礎上進行改造，要利用現(xiàn)有的設備，故并未采用調(diào)速調(diào)壓，而是采用下述多種方法對水壓進行調(diào)節(jié)。首先采用分段調(diào)節(jié)法，把水壓偏差分為四段，即 10%、20%、30%、40%，當檢測到偏差較小時，輸出的控制量（蝶閥的增量）較小，且操作周期亦較大；當偏差較大時，則輸出的控制量較大而操作周期較小，使其快速減小偏差而又避免過大超調(diào)。另外，在偏差小于等于± 10%時，再加上模糊控制，根據(jù) Dek=ek-ek-1的值來確定是否調(diào)節(jié)蝶閥開度，使誤差進一步減少，保證其小于等于± 10%的誤差要求。當調(diào)節(jié)閥門開度仍不能使偏差進入允許范圍時，

用起動或停止

1臺或

1臺以上水泵的方法來調(diào)節(jié)水壓。

通過這樣多種調(diào)節(jié)水壓方法相結(jié)合，可使出水口水壓得到滿意的調(diào)節(jié)效果。自動調(diào)壓子程序框圖如圖

2所示。結(jié)論本文所設計的 PLC恒壓供水監(jiān)控系統(tǒng)已成功地應用于某工業(yè)區(qū)， 運行結(jié)果表明，該系統(tǒng)完全滿足其設計要求， 具有操作方便、可靠性強、數(shù)據(jù)完整、監(jiān)控及時等突出優(yōu)點，并大大地減輕了操作工人的勞動強度、縮短了操作時間，受到了操作人員、維護人員、管理人員的好評。該監(jiān)控系統(tǒng)的成功設計，也為類似系統(tǒng)的舊設備改造提供了可取的經(jīng)驗。出師表兩漢：諸葛亮先帝創(chuàng)業(yè)未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此誠危急存亡之秋也。然侍衛(wèi)之臣不懈于內(nèi)，忠志之士忘身于外者，蓋追先帝之殊遇，欲報之于陛下也。誠宜開張圣聽，以光先帝遺德，恢弘志士之氣，不宜妄自菲薄，引喻失義，以塞忠諫之路也。宮中府中，俱為一體；陟罰臧否，不宜異同。若有作奸犯科及為忠善者，宜付有司論其刑賞，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使內(nèi)外異法也。侍中、侍郎郭攸之、費祎、董允等，此皆良實，志慮忠純，是以先帝簡拔以遺陛下：愚以為宮中之事，事無大小，悉以咨之，然后施行，必能裨補闕漏，有所廣益。將軍向?qū)?，性行淑均，曉暢軍事，試用于昔日，先帝稱之曰 “能”，是以眾議舉寵為督：愚以為營中之事，悉以咨之，必能使行陣和睦，優(yōu)劣得所。親賢臣，遠小人，此先漢所以興隆也；親小人，遠賢臣，此后漢所以傾頹也。先帝在時，每與臣論此事，未嘗不嘆息痛恨于桓、靈也。侍中、尚書、長史、參軍，此悉貞良死節(jié)之臣，愿陛下親之、信之，則漢室之隆，可計日而待也 。臣本布衣，躬耕于南陽，茍全性命于亂世，不求聞達于諸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顧臣于草廬之中，咨臣以當世之事，由是感激，遂許先帝以驅(qū)馳。后值傾覆，受任于敗軍之際，奉命于危難之間，爾來二十有一年矣。先帝知臣謹慎，故臨崩寄臣以大事也。受命以來，夙夜憂嘆，恐托付不效，以傷先帝之明；故五月渡瀘，深入不毛。今南方已定，兵甲已足，當獎率三軍，北定中原，庶竭駑鈍，攘除奸兇，興復漢