董偉

摘?要：文章首先對供水系統(tǒng)總體設(shè)計的主要硬件設(shè)計展開了闡述，分析了變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)控制，并深入探究了基于PLC變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用，旨在通過對PLC變頻調(diào)速小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計的探討和研究，實現(xiàn)我國供水系統(tǒng)質(zhì)量的提高，為我國供水系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供有效的科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：PLC;變頻調(diào)速;恒壓供水系統(tǒng)

作為小區(qū)眾多基礎(chǔ)設(shè)施中的一大關(guān)鍵組成部分，供水系統(tǒng)的質(zhì)量水平對人們的生產(chǎn)生活質(zhì)量有著重要的影響，優(yōu)質(zhì)的小區(qū)供水系統(tǒng)往往更加完善。隨著我國各方面社會總體水平的提高，人們對于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)有了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求，對供水系統(tǒng)的質(zhì)量也提出了更高的期望，不僅要求其具備安全性和穩(wěn)定性，同時還需要具有一定的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，確保人們的供水質(zhì)量和安全。另外，作者也發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在的購房一族在選擇地段和戶型時，除了對樓盤的質(zhì)量非常重視，同時也將供水系統(tǒng)質(zhì)量納入了參考項，供水系統(tǒng)不完善的樓盤即使地段好價格也大打折扣。如今大多數(shù)樓盤的供水系統(tǒng)都采用的是變頻恒壓供水系統(tǒng)，可見這種系統(tǒng)在生活生產(chǎn)中的應(yīng)用頗為廣泛，實際上也確實對人們的日常生活和工作具有重要作用。

1 供水系統(tǒng)總體設(shè)計主要硬件設(shè)計

為了確保供水系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，必須保證各個硬件的安全可靠，變頻恒壓供水系統(tǒng)涉及到的硬件較多，需要進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計和應(yīng)用，方能達(dá)到社會效益和經(jīng)濟(jì)效益最大化，本文將從變頻恒壓供水系統(tǒng)的主要硬件、運行模式等方面進(jìn)行深入的探討和研究，分析如下：

1.1 變頻恒壓供水系統(tǒng)硬件分析

變頻恒壓供水系統(tǒng)的主要硬件包含變頻器、PLC、供水管道、上機位系統(tǒng)、水泵拖動機組以及水泵機組的：恒壓控制單元、信號檢測環(huán)節(jié)等部分。水管上有一個壓力測量部位，可測得水壓信號，獲取之后通過壓力變送器轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)電信號。而模擬的壓力信號在PLC端轉(zhuǎn)化為數(shù)字壓力信號，通過內(nèi)部小程序的處理，獲得模擬量，并傳送到變頻器頻率控制的一端，達(dá)到調(diào)整變頻頻率、調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速、增加管網(wǎng)流量的目的，進(jìn)而實現(xiàn)水壓恒定。

上位系統(tǒng)能夠方便對小區(qū)供水系統(tǒng)運行進(jìn)行有效的監(jiān)控，讓操作系統(tǒng)更加靈敏便捷。上位系統(tǒng)機器和PLC連通，能夠有效的監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)，顯示實時壓力值，記錄原始數(shù)據(jù)，然后根據(jù)實際情況進(jìn)行修改和調(diào)整，控制供水系統(tǒng)的啟動或停止運行。

1.2 運行模式分析

變頻恒壓供水系統(tǒng)的運行模式結(jié)合了手動運行控制方式和自動運行控制方式，自動運行控制方式又可分為管網(wǎng)壓力上升和管網(wǎng)壓力下降兩種情況。

當(dāng)供水系統(tǒng)開始運作時，管網(wǎng)內(nèi)水壓幾乎為零，這時1號水泵電機進(jìn)入變頻運行狀態(tài)，直到管網(wǎng)壓力達(dá)到預(yù)設(shè)范圍，供水壓力才能夠滿足人們需要，電機才開始進(jìn)入正常運行模式。隨著用水量的不斷增加，管道內(nèi)水壓下降，通過壓力傳感器的信號傳輸，系統(tǒng)自動加快1號電機的運轉(zhuǎn)速度。反之，當(dāng)用水量減少時，便會降低1號水泵電機的運轉(zhuǎn)速度。

在用水過程中，當(dāng)用水量減小，管網(wǎng)壓力上升，變頻器的輸出功率恢復(fù)到系統(tǒng)啟動時的功率，這時，如果供水壓力超過預(yù)設(shè)范圍，系統(tǒng)會自動停止工作時間最長的一個水泵電機，直到數(shù)據(jù)恢復(fù)到預(yù)設(shè)范圍，也就是說，水泵電機的運行受到變頻器的控制。

當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常運行時，便需要手動運行控制方式及時應(yīng)對系統(tǒng)的異常，它不屬于常規(guī)的運行工作狀態(tài)。一般來說，供水系統(tǒng)的控制系統(tǒng)開關(guān)在手動擋位置，1號水泵電機啟動之后，將系統(tǒng)調(diào)整至啟動狀態(tài)，并安排工作人員關(guān)注壓力值的波動，壓力值直接關(guān)系到電機工作的數(shù)量和運行速度，當(dāng)供水壓力沒有達(dá)到預(yù)設(shè)范圍時，由工作人員手動啟動2號水泵，按照剛才的運行操作繼續(xù)觀察和調(diào)整，直到第三臺水泵電機啟動。

1.3 硬件的選擇

整個恒壓供水系統(tǒng)的核心是PLC用于模擬量輸入信號、自動反饋控制信號及開/關(guān)控制信號的采集，PLC的運行程序，需要確保所有動作硬件按照既定的設(shè)置和規(guī)律正常運作，完成系統(tǒng)控制程序的動作和指令，并傳輸數(shù)據(jù)到外界。

系統(tǒng)的自動運作控制模式和手動運作控制模式需可靠安全，便于供水系統(tǒng)正常運行和突發(fā)狀況的檢修和調(diào)整，并確保報警功能和設(shè)置無誤，經(jīng)濟(jì)運行性能高。

供水系統(tǒng)的控制系統(tǒng)執(zhí)行環(huán)節(jié)由變頻器協(xié)助完成，通過頻率輸出調(diào)節(jié)電動機運轉(zhuǎn)速度，進(jìn)而控制管道供水量。

為了獲得準(zhǔn)確的管網(wǎng)壓力信號，水壓傳感器必須選擇精密度高的型號，便于控制壓力信號的精準(zhǔn)度，傳遞準(zhǔn)確的信號，促進(jìn)供水系統(tǒng)的正常使用。

2 基于PLC變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用

PLC程序的應(yīng)用是變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，通過PLC進(jìn)行變頻器調(diào)節(jié)，讓設(shè)備能夠穩(wěn)定運行，有利于提高整體供水系統(tǒng)的質(zhì)量和水平。因此本文基于PLC變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計，從初始化控制程序、水泵電機啟動程序、PLC通信連接和數(shù)據(jù)輸出等幾個方面，對供水系統(tǒng)的程序應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的分析，研究如下：

2.1 初始化控制程序的應(yīng)用

在啟動供水系統(tǒng)之前，需要調(diào)節(jié)一個初始值，將模擬量數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化處理，并檢查各個系統(tǒng)的運行狀態(tài)是否正常，有無問題出現(xiàn)，如有問題，報警裝置是否能夠及時發(fā)出信號。

2.2 水泵電機啟動程序的應(yīng)用

啟動控制系統(tǒng)之前，各個機組開始分組運行，PLC啟動電機裝置。水泵電機啟動程序之前，變頻器三相電源輸入端開始供電，由PLC向系統(tǒng)發(fā)布指令，連通變頻器三相電源輸出端和電機的接觸點，讓變頻器外部控制端口間的常開觸點相連。

2.3 水泵電機變頻與工頻切換程序的應(yīng)用

水泵電機變頻運行過程中，有必要對變頻輸出的電源與工頻電源的相位進(jìn)行對比，若一致，不僅能夠消除接觸器觸點之間的電弧，而且控制器端口的OV信號會發(fā)出信號給PLC，由PLC對接收到的信號進(jìn)行運算，并對應(yīng)相應(yīng)的運行操作，將變頻器的輸出斷開。PLC發(fā)出動作指令后，工頻的接觸器會相吸，水泵電機的變頻與工頻便可以完成切換。

2.4 PLC通信連接和數(shù)據(jù)輸出的應(yīng)用

PLC（西門子200SMART）的通信連接需要在專用的情況下，設(shè)置通訊格式，其中包含停止位、波特率及奇偶校驗等設(shè)置，設(shè)定完格式后，重新啟動PLC電源，讓系統(tǒng)根據(jù)調(diào)整后的數(shù)值參數(shù)進(jìn)行運行。

2.5 PLC設(shè)計方法分析

一般來說，供水系統(tǒng)的控制系統(tǒng)會影響PLC的輸出點數(shù)和輸入點數(shù)，并直接由控制系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)量決定具體值。PLC的輸出端口控制指令主要包含運行變頻器的啟動控制、工頻&變頻器的轉(zhuǎn)換等，輸入端口控制指令主要包含工頻啟動/停止、工頻轉(zhuǎn)換器、熱機保護(hù)、故障復(fù)位。PLC在運行過程中，能夠連通系統(tǒng)中所有交流接觸器，并將控制系統(tǒng)中的強弱電流隔離開，對PLC的設(shè)備起到良好的保護(hù)作用，實現(xiàn)供水系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。

3 變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)控制分析

變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)備狀態(tài)控制模塊主要包含報警處理、設(shè)備狀態(tài)顯示與調(diào)整、設(shè)備參數(shù)設(shè)定三個維度的內(nèi)容。

第一，報警處理主要用于系統(tǒng)出現(xiàn)異常運行和故障時，通過聲音或者換面閃爍告知工作人員系統(tǒng)中的異常情況，對于恒壓供水系統(tǒng)的運行而言，在出現(xiàn)故障時，除了及時解決以外，有必要將報警時的設(shè)備數(shù)據(jù)記錄下來，便于問題解決，也為運行工作提供一個可參考的數(shù)值。

第二，設(shè)備參數(shù)的設(shè)定往往借助于供水壓力和PLC水位進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，并將設(shè)定好的參數(shù)傳輸給PLC程序，以此控制系統(tǒng)。

第三，設(shè)備狀態(tài)顯示能夠幫助工作人員及時了解設(shè)備運行狀態(tài)，便于供水系統(tǒng)設(shè)備運行的科學(xué)性，提高供水系統(tǒng)質(zhì)量。

4 總結(jié)

綜上所述，隨著人們生活水平的提高，人們對于供水系統(tǒng)的質(zhì)量要求已經(jīng)成為了重要的生活指標(biāo)，基于我國大多數(shù)城市存在高樓供水壓力不足的情況，本文對變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)進(jìn)行全面分析，基于PLC及變頻調(diào)速小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計，讓供水系統(tǒng)能夠在PLC的運算基礎(chǔ)上控制變頻器頻率，調(diào)整水泵電機的運行狀態(tài)，維持供水系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，給供水系統(tǒng)的設(shè)計人員提供了一定的參考，對于提高供水系統(tǒng)質(zhì)量，保持恒壓供水具有指導(dǎo)性作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉大銘，沈暉.基于PLC的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計[J].寧夏工程技術(shù)，2006，5（3）：251-253，257.

[2]徐成毅，吳永東.基于PLC的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計[J].可編程控制器與工廠自動化，2010，（012）：47-49.

[3]胡雪梅，徐榮政.變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用[J].電機與控制應(yīng)用，2011，（8）：63-67.