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      PLC控制系統在恒壓供水中的應用

               以前的供水系統一般是把水抽到高水塔上,然后向下供水,這樣的供水系統往往使系統里面的水壓不穩定,而且水塔會引起二次污染。   隨著社會經濟的迅速發展, 人們設計出高性能、高節能、能適用于不同領域的PLC控制柜來控制恒壓供水系統。恒壓供水系統的特點是通過對PLC進行邏輯控制,由變頻器進行壓力調節。經PID運算,PLC進行控制變頻與工頻切換,使閉環自動調節恒壓進行變量供水。這種系統設計具有壓力穩定、結構簡單、工作可靠等特點。下面引用黃淑琴講師的一個經典PLC控制柜控制恒壓供水系統的例子.
      摘 要 :可編程序控制器、變頻器和 PID調節器等組成的恒壓供水控 制 系統的工作原理。 系統結構簡樸,運行不亂 ,節約能源。
      1、工作原理圖 1 為恒壓供水系統的原理框圖。
              系統由二臺水泵,可編程序控制器,變頻器和 PID 調節器組成 ,在供水系統的出口裝有一個壓力傳感器和變送器 ,將系統的供水水壓反饋回邏輯控制電路,使之組成負反饋閉環控制系統。設該系統用水量在兩臺水泵的供水能力之內。在用水量較少時,變頻器帶動一臺水泵供水;當用水量不斷增加,直至超出一臺水泵的供水量后,該水泵切換到工頻電網運行,變頻器帶動另外一臺水泵運轉 ,調節該水泵的供水量 ,使之符合系統 的供水要求 。當用水量減少 ,直到在一 臺水泵的供水量 范圍內時 ,運動于工頻電網的水泵退出運行 。PLC 控制變頻器和兩 臺電機起動器 的投入 、退 出。PID 調節器則控制變頻器的運行,使供水系統保持恒定的供水壓力。當變頻器泛起故障時,可把變頻器退出,由電機起動器直接起動水泵運行。
      2 、系統運行
              當供水系統投入運行后 ,PLC 首先投入變頻器起動一號水泵運行 ,壓力傳感器和變送器把系統的供水水壓反饋回 PID 調節器和可編程序控制器。PID 調節器將反饋 回的水壓和設定水壓 比較 ,然后根據設定的常數計算輸 出來控制變頻器的運行頻 率 ,盡量使輸 出水壓與設定水壓相等 ;同時變頻器也把實際的運行頻率送 到可編程序控制器 中??删幊?序控制器根據輸 出水 壓和變頻 器的運行 頻率。判斷是否起動第二臺水泵,假如輸 出水壓小于設定水壓 ,變頻器的運行頻率 已達到設定的上限值 ,并且該狀況保持 了一段時間(時間設定值 )后 ,則起動二號水泵。
              當需要起動二號水泵時 ,變頻器首先退出運行 ,并且把 KM 2 斷開 ,K M 1合上 ,一號水 泵接投入市電運行 ;然后 KM 3 合上 ,變頻器帶動二號水泵運行。依 照同樣原理 ,PID 調節器控制變頻 器的運行頻率 ,使輸 出水壓與設定值相等。當系統的用水量減少 ,變頻器的輸 出頻率隨之降低 ,直至輸出頻率低于設定值 ,系統 的供水水壓仍 高于設定水壓 ,并且該狀況保持了一定時間后 ,可編程序控制器就把一號水泵退 出,把 K M 1 斷開 。這時系統 由變頻器帶動二號水泵供水 ,此時的情況與系統剛起 動時的情況類似 :系統由變頻器帶動一臺水泵單獨供水 ,PID 調節器控制著供水量,使供水水壓穩定在設定值四周 。
      3、軟件設計與說明
      本設計按照圖 2 所示的程序流程圖進行編程 。 
      系統投入運行后 ,先初始化 ,使之回復到原始位置 。
      然后進入狀態 1;由變頻器帶動一號水泵供水 ;
      當一號水泵供水量不知足系統要求時 ,進入狀態 2 ;
      一號水泵切換到市電運行 ,變頻器帶動二號水泵 ,系統由二臺水泵一起供水 ;
      當用水量減少到一 臺水泵的供水量時 ,
      系統進入狀態 3;一號水泵退出運行 ,變頻器帶動二號水泵繼承供水 ;
      當用水量又再增加 ,超出一臺水泵的供水量時 ,
      系統進入狀態 4 ;二號水泵切換到市電運行 ,變頻器帶動一號水泵 ,系統再由兩臺水泵一起供水 ;
      當用水量又減少到一臺水泵的供水量時 ,系統 回到狀態 1,開始下一個輪回。
      4、結束語  在整個PLC控制柜控制控制的循環中,由于供水系統都保持有一臺水泵由變頻器帶動 ,處于變頻供水狀態 ,所以能保持供水壓力的恒定 ,節省能源 。而且 ,水泵的起動都是通過變頻器 ,這起到了變頻起動的作用 ,因此不存在電機的起動沖擊電流 ,延長了設備的使用壽命。

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