高層建筑中裝有PLC的無塔給水設(shè)備控制系統(tǒng)
高層建筑中裝有PLC的無塔給水設(shè)備控制系統(tǒng)
無塔給水設(shè)備引言
隨著我國城鄉(xiāng)建設(shè)的迅速發(fā)展,水、電供應不足的矛盾越來越成為人們關(guān)注的問題。例如,人們?nèi)粘Ｉ钪械挠盟吭絹碓酱?一天中的用水量的波動也越來越大。以往的供水系統(tǒng)中,水泵的選取往往是按最大供水量來確定,而實際的用水量在不斷變化。高峰用水時間較短,這樣水泵在很長一段時間內(nèi)有較大余量,不僅水泵效率低,供水壓力不穩(wěn),而且造成大量電力、水資源的浪費;并且以往依靠手動操作控制泵的啟動、停止,也已不能滿足要求。這里,介紹一種變頻控制的無塔給水設(shè)備供水系統(tǒng),它既能解決人工操作的繁雜勞動和精神壓力,又能節(jié)約能源。
一、無塔給水設(shè)備系統(tǒng)介紹
該無塔給水設(shè)備控制系統(tǒng)主要裝置包括：可編程控制器（PLC）、變頻器、壓力傳感器、PID控制器以及相關(guān)軟件控制單元。該裝置形成一套完整的、全自動的、智能的恒壓供水控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠以三種方式工作，分別為全自動、半自動和手動操作方式，其中后兩種是在全自動方式出現(xiàn)故障時的彌補。
2全自動無塔給水設(shè)備恒壓供水控制原理
當主水管網(wǎng)壓力傳感器的壓力信號4~20mA送給數(shù)字PID控制器，控制器根據(jù)壓力設(shè)定值與實際檢測值進行PID運算，并給出信號直接控制變頻器的轉(zhuǎn)速以使管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定。當用水量不是很大時，一臺泵在變頻器的控制下穩(wěn)定運行；當用水量大到變頻器全速運行也不能保證管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定時，控制器的壓力下限信號與變頻器的高速信號同時被PLC檢測到，PLC自動將原工作在變頻狀態(tài)下的泵，投入到工頻運行，以保持壓力的連續(xù)性，同時將一臺備用的泵用變頻器起動后投入運行，以加大管網(wǎng)的供水量，保證壓力穩(wěn)定。若兩臺泵運轉(zhuǎn)仍，則依次將變頻工作狀態(tài)下的泵投入到工頻運行，而將另一臺備用泵投入變頻運行。當用水量減少時，首先表現(xiàn)為變頻器已工作在最低速信號有效，這時壓力上限信號如仍出現(xiàn)，PLC首先將工頻運行的泵停掉，以減少供水量。當上述兩個信號仍存在時，PLC再停掉一臺工頻運行的電機，直到最后一臺泵用主頻器恒壓供水[4]。另外，控制系統(tǒng)設(shè)兩臺泵為一組，每臺泵的電機累計運行時間可顯示，24小時輪換一次，既保證供水系統(tǒng)有備用泵，又保證系統(tǒng)的泵有相同的運行時間，確保了泵的可靠壽命。
二、無塔給水設(shè)備恒壓供水控制系統(tǒng)的編程
本程序用富士專用的FLEX PLC編程器編譯[1]，利用梯形圖清晰直觀地展示各設(shè)備的運轉(zhuǎn)狀況等等。具體編程思想如下：
首先選擇利用FLEX PLC的輸入繼電器、輸出繼電器以及內(nèi)部繼電器，確定本設(shè)計方案所包括的儀器儀表。即一臺富士NB系列PLC、兩臺7.5KW水泵、一臺富士G11/P11變頻器、一臺壓力傳感器、一臺SR90系列PID調(diào)節(jié)器、若干個空氣開關(guān)、斷路器、中間繼電器等。根據(jù)PLC接線原理圖（如圖2所示），進行詳細接線，并參考FUJI NB系列可編程控制器得參考手冊，對PLC輸入輸出端子進行定義。
三、無塔給水設(shè)備系統(tǒng)操作說明
4.1自動控制
1. 設(shè)定用戶需要的目標壓力值
系統(tǒng)送電之后，控制柜面板上的電源指示燈點亮，其下方的溫控表將會有顯示：PV---.---、SV---.---。其中PV---.---表示水管網(wǎng)中的實測壓力值,SV---.---表示用戶需要的目標壓力值.用戶可按動▲、▼鍵使 SV---.--- 中的數(shù)字發(fā)生改變，直到顯示用戶需要的水管網(wǎng)的壓力值時按下ENT鍵，結(jié)束目標壓力值設(shè)定。
2.選擇需要開啟的泵組
自動/停/手動開關(guān)向左45度扳動一次時，泵組處于啟動狀態(tài)，系統(tǒng)將選擇1號泵組啟動；控制柜面板上的自動/停/手動開關(guān)扳到垂直位置時，四臺泵組均處于停止狀態(tài)。當將自動/停/手動開關(guān)再次向左45度扳動一次時，系統(tǒng)將選擇2號泵啟動；
3.變頻自動工作開始
當系統(tǒng)檢測到某臺泵組的啟動信號以后，便會使變頻器開始升頻工作，此時水管網(wǎng)中的壓力開始上升，即PV---.---中的顯示值開始上升，并不斷趨向于用戶設(shè)定的SV---.---中的目標壓力值。當水管網(wǎng)中的壓力和用戶的設(shè)定的目標壓力值相吻合（即PV---.---中的顯示值和SV---.---中的顯示值相吻合）時，變頻器的輸出頻率便會穩(wěn)定[3]。
4.2自動控制中的部分功能
1.自動切換至工頻
2.故障泵組自動退出運行
3.定期倒換工作泵組
五、無塔給水設(shè)備恒壓供水控制系統(tǒng)的優(yōu)點
1.采用變頻恒壓供水，消除了主管網(wǎng)壓力波動，保證了供水質(zhì)量，而且節(jié)能效果明顯，并延長了主管網(wǎng)及其閥門的使用壽命。
2.用穩(wěn)壓減壓閥經(jīng)濟地解決了不同用水壓力的問題。
3.拓寬運用變頻恒壓控制原理，較好地解決了加壓泵房與抽水泵房的遠程通訊總是并達到異地連鎖控制的目的。
4.在抽水泵房設(shè)置連續(xù)液位顯示，并將信號傳與PLC，防止泵缺水燒壞電機，設(shè)定的取水位置，確保水的質(zhì)量。
5.電機既有電機保護器，又有軟起動器，克服了起動時的大電流沖擊，相對延長了電機制使用壽命。
6.由于采用PLC控制的壓力自動控制，可以實現(xiàn)無人遠程操作，系統(tǒng)的PLC預留有RS485接口，可與公司總調(diào)度室計算機網(wǎng)絡(luò)進行連接。
7.通過采用變頻器控制，可在不同季節(jié)、節(jié)假日、日夜及上下班等全面調(diào)控水量。
無塔給水設(shè)備概述
無塔供水設(shè)備，顧名思義其實就是用無負壓氣壓罐代替了傳統(tǒng)的水塔或者蓄水池，也叫做變頻無負壓供水設(shè)備，它是由長沙中贏供水設(shè)備有限公司專家潛心研發(fā)改造出來的智能化供水設(shè)備。傳統(tǒng)的供水方式離不開蓄不池，蓄水池中的水一般自來水管供給，這樣有壓力的水進入水池后變成零，造成大量的能源白白浪費。
無塔給水設(shè)備是長沙中贏供水設(shè)備有限公司專業(yè)技術(shù)人員在氣壓給水設(shè)備的基礎(chǔ)上開發(fā)的一種能直接與自來水管網(wǎng)連接，且對自來水管網(wǎng)不產(chǎn)生任何負作用的成套給水設(shè)備。它可以取代蓄水池，能充分利用自來水管網(wǎng)的壓力直接供水或間接供水，避免了能源的二次浪費和二次污染，大幅度節(jié)省了基建投資并縮短了施工工期。無塔給水設(shè)備由智能型變頻控制柜，穩(wěn)流罐，水泵機組，儀表，閥門及管路，基座等組成，適用于一切需要增高水壓，恒定流量的給水系統(tǒng)。
給水設(shè)備系列
無塔給水設(shè)備、氣壓給水成套設(shè)備、消防氣壓給水設(shè)備、氣壓無塔供水成套設(shè)備、變頻恒壓給水設(shè)備、消防氣壓供水設(shè)備、生活氣壓給水設(shè)備、全自動變頻調(diào)速恒壓消防給水設(shè)備。
無塔給水設(shè)備性能特點
設(shè)備可替代高位水箱、水塔，壓力相對穩(wěn)定，避免水泵頻繁啟動，高效節(jié)能，噪音低。
無塔給水設(shè)備產(chǎn)品采用CAD設(shè)計中心、三維模擬制造設(shè)計系統(tǒng)進行新產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，保證了新產(chǎn)品研發(fā)的質(zhì)量和速度。
無塔給水設(shè)備應用范圍：
1、新建的住宅小區(qū)、別墅、寫字樓、綜合樓生活供水
2、高層建筑、消防用水、高級賓館飯店等的生活供水
3、氣壓給水,地面水池加壓等傳統(tǒng)供水系統(tǒng)改造。
4、各種鍋爐冷水供水系統(tǒng)、鍋爐熱水。
5、自來水廠的中間加壓泵站、自來水二次增壓。
6、各工礦企業(yè)的生產(chǎn)、生活用水、管網(wǎng)穩(wěn)壓。
7、各種類型的循環(huán)水、冷卻水供應系統(tǒng)。
8、自來水壓力不能滿足要求的生活、消防加壓供水等。
無塔給水設(shè)備的泵體可采用鑄鐵、球鐵、碳鋼、合金鋼、不銹鋼等材料鑄造，另可根據(jù)用戶特殊需求定制生產(chǎn)。無塔給水設(shè)備供水系統(tǒng)廣泛應用于水利、建筑、消防、電力、環(huán)保、石油、化工等各個領(lǐng)域。
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