【摘 要】隨著生產(chǎn)生活中自動(dòng)化水平的不斷提高，人們對(duì)日常供水質(zhì)量的要求也越來越高，特別是工業(yè)領(lǐng)域?qū)┧募皶r(shí)性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性要求就更加嚴(yán)格了。本文主要介紹了對(duì)某高樓供水系統(tǒng)的升級(jí)改造，設(shè)計(jì)了一套由三菱FX2N系列PLC、D700變頻器組成的自動(dòng)變頻恒壓供水系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】PLC;變頻器;恒壓系統(tǒng)

1 引言

原供水系統(tǒng)采用了自動(dòng)化程度較低的水塔高位水箱供水，這是一種傳統(tǒng)的高樓供水方式，主要由貯水池、加壓水泵、高位水箱和配水管網(wǎng)四個(gè)部分組成。在供水系統(tǒng)中，高位水箱的主要作用是儲(chǔ)水、調(diào)節(jié)負(fù)載和穩(wěn)定供水壓力。這種供水方式雖然能解決高樓用戶的用水問題，但也常常會(huì)附帶一系列的弊端，例如供水水壓不穩(wěn)、可靠性差、自動(dòng)化程度低、容易造成二次污染等。這里面最主要的問題就是生活用水的二次污染，由于缺乏管理高樓水箱常年無人維護(hù)，如果水箱發(fā)成破損就會(huì)造成細(xì)菌、藻類在水體中大量繁殖，蚊蟲鼠蟻進(jìn)入水箱造成污染，危害人們的健康。針對(duì)以上問題，本人研究了基于三菱FX2N系列PLC和D700變頻器的恒壓供水系統(tǒng)，由于變頻恒壓供水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)水泵電機(jī)的無極調(diào)速，極大提高了用戶的用水質(zhì)量。與傳統(tǒng)供水方式相比，變頻恒壓供水采用了封閉管網(wǎng)形式避免了二次污染，同時(shí)無論是前期投入、使用過程的經(jīng)濟(jì)性、供水穩(wěn)定性、可靠性都具有很大優(yōu)勢(shì)。

2 系統(tǒng)組成

本套系統(tǒng)采用閉環(huán)控制方式，整個(gè)供水系統(tǒng)由控制裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)檢測(cè)和輔助部件構(gòu)成。其中控制裝置包含兩個(gè)部分，供水控制器和變頻器。供水控制器采用一臺(tái)三菱FX2N系列PLC，是整個(gè)系統(tǒng)的核心，主要完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)水壓信號(hào)、報(bào)警信號(hào)和主令電器狀態(tài)的采集，并對(duì)以上信息進(jìn)行分析、實(shí)施控制算法，最終輸出控制命令至變頻器;變頻器選用三菱D700系列，作為水泵電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，跟蹤控制器輸出的控制信號(hào)時(shí)時(shí)改變水泵的運(yùn)行頻率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵轉(zhuǎn)速的控制。執(zhí)行機(jī)構(gòu)由一臺(tái)GWS-BI立式一體化變頻增壓水泵構(gòu)成，根據(jù)用戶負(fù)載變化改變水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，用以維持供水管網(wǎng)的恒定水壓。信號(hào)檢測(cè)部分由一臺(tái)EJA壓力變送器構(gòu)成，將供水管網(wǎng)水壓的上下限信號(hào)反饋至供水控制器，這樣既限定了水壓的控制范圍也實(shí)現(xiàn)了報(bào)警的上下限標(biāo)定。最后的輔助部件是由一些主令電器構(gòu)成，包括各類按鈕、行程開關(guān)、指示燈等。

3 控制要求

為保證變頻器恒壓供水的實(shí)現(xiàn)，要求系統(tǒng)既能手動(dòng)控制啟停和調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，又能根據(jù)管網(wǎng)中安裝的壓力變送器檢測(cè)出管內(nèi)供水的壓力實(shí)現(xiàn)對(duì)供水水泵轉(zhuǎn)速的自動(dòng)調(diào)節(jié)。由于水壓變化較快，需要每2秒檢測(cè)一次壓力信號(hào)，當(dāng)用戶減小負(fù)載下降時(shí)管網(wǎng)中的壓力會(huì)增大到上限，這時(shí)需要自動(dòng)降低水泵的轉(zhuǎn)速;當(dāng)用用水量增大負(fù)載升高時(shí)就會(huì)導(dǎo)致水壓減小到下限，此時(shí)就要自動(dòng)提高水泵的轉(zhuǎn)速，從而在一定范圍內(nèi)保持管內(nèi)壓力的恒定。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果以及節(jié)能要求，水泵電機(jī)的運(yùn)行頻率需控制在 15～45Hz之間。

4 參數(shù)設(shè)定

正確合理的設(shè)置變頻器參數(shù)在整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試過程中十分重要，根據(jù)控制要求將變頻器參數(shù)設(shè)定如下：

5 程序設(shè)計(jì)

恒壓供水系統(tǒng)采用型號(hào)FX2N-48MR的三菱PLC作為控制器，I/O配置有24點(diǎn)繼電器輸入和24點(diǎn)繼電器輸出，F(xiàn)X2N是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型PLC，內(nèi)置用戶存儲(chǔ)器8Kb，可擴(kuò)展到16K步，最大可擴(kuò)展到256個(gè)I/O點(diǎn)，可有多種特殊功能擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)多種特殊控制功能。具有配置靈活、編程簡(jiǎn)單、品種自由選擇、高性能、高運(yùn)算速度、用途廣泛、通訊簡(jiǎn)化等特點(diǎn)。根據(jù)變頻恒壓供水系統(tǒng)的控制要求，繪制接線端子圖、I/O分配表和PLC程序如下：

6 結(jié)語

對(duì)比傳統(tǒng)的水塔高位水箱供水系統(tǒng)，基于FX2N-48的變頻器恒壓供水系統(tǒng)具有顯著優(yōu)勢(shì)。新的供水系統(tǒng)避免了傳統(tǒng)供水水壓不穩(wěn)、可靠性差、自動(dòng)化程度低、容易造成二次污染等問題，提高了供水系統(tǒng)的及時(shí)性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn)：

[1]李響初.圖解三菱PLC、變頻器與觸摸屏綜合應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社，2016

[2]姚厚偉.變頻器供水系統(tǒng)中的應(yīng)用與節(jié)能.航空航天大學(xué)出版社，2003

作者簡(jiǎn)介：

趙偉，性別：男，出生年月：1981.9，民族：漢，籍貫：河北，職稱：講師，學(xué)位：工學(xué)學(xué)士，工作單位：重慶三峽職業(yè)學(xué)院，郵編：404155，研究方向：自動(dòng)控制。