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西門子PLC在恒壓變頻供水系統(tǒng)工程中的應(yīng)用

2013-12-5 10:21:38??????點(diǎn)擊:

西門子PLC在恒壓變頻供水系統(tǒng)工程中的應(yīng)用

 

一、采用恒壓變頻供水系統(tǒng)的好處

      恒壓變頻供水系統(tǒng)對于生活小區(qū)是非常重要的,例如在生活小區(qū)供水過程中,若自來水供水因故壓力不足或短時(shí)斷水,可能影響居民生活。又如當(dāng)發(fā)生火警時(shí),若供水壓力不足或無水供應(yīng),不能迅速滅火,可能引起重大損失和人員傷亡。所以,生活小區(qū)采用生活 / 消防雙恒壓供水系統(tǒng),具有較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。 

      基于上述情況,我公司對###生活小區(qū)供水系統(tǒng)進(jìn)行改造,采用S7-200CN PLC 作為主控單元。利用ABB供水變頻器,根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)可快速調(diào)整供水系統(tǒng)的工作壓力,達(dá)到恒壓供水的目的。

西門子PLC在恒壓變頻供水系統(tǒng)工程中的應(yīng)用

二、恒壓變頻供水控制系統(tǒng)的基本控制策略

      恒壓變頻供水系統(tǒng)采用電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置與可編程控制器(PLC)構(gòu)成控制系統(tǒng),進(jìn)行優(yōu)化控制泵組的調(diào)速運(yùn)行,并自動(dòng)調(diào)整泵組的運(yùn)行臺(tái)數(shù),完成供水壓力的閉環(huán)控制,在管網(wǎng)流量變化時(shí)達(dá)到穩(wěn)定供水壓力和節(jié)約電能的目的。系統(tǒng)的控制目標(biāo)是泵站總管的出水壓力,系統(tǒng)設(shè)定的給水壓力值與反饋的總管壓力實(shí)際值進(jìn)行比較,其差值輸入CPU運(yùn)算處理后,發(fā)出控制指令,控制泵電動(dòng)機(jī)的投運(yùn)臺(tái)數(shù)和運(yùn)行變量泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,從而達(dá)到給水總管壓力穩(wěn)定在設(shè)定的壓力值上。恒壓供水就是利用變頻器的PID或PI功能實(shí)現(xiàn)的工業(yè)過程的閉環(huán)控制。即將壓力控制點(diǎn)測的壓力信號(4-20mA)直接輸入到變頻器中,由變頻器將其與用戶設(shè)定的壓力值進(jìn)行比較,并通過變頻器內(nèi)置PID運(yùn)算將結(jié)果轉(zhuǎn)換為頻率調(diào)節(jié)信號調(diào)整水泵電機(jī)的電源頻率,從而實(shí)現(xiàn)控制水泵轉(zhuǎn)速。

供水系統(tǒng)選用原則水泵揚(yáng)程應(yīng)大于實(shí)際供水高度,水泵流量總和應(yīng)大于實(shí)際最大供水量。

 

三、恒壓變頻供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成

      ##小區(qū)恒壓變頻供水系統(tǒng)采用一臺(tái)ABB變頻器拖動(dòng)四臺(tái)0.5KW功率電動(dòng)機(jī),可在變頻和工頻兩種方式下運(yùn)行。用戶通過人機(jī)界面對水壓設(shè)定,并可通過觸摸屏對電極轉(zhuǎn)速,頻率,運(yùn)行狀態(tài)和水壓等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視。

      啟動(dòng)方式:為避免啟動(dòng)時(shí)的沖擊電流,電機(jī)采用變頻啟動(dòng)方式,從變頻器的輸出端得到逐漸上升的頻率和電壓。啟動(dòng)前變頻器要復(fù)位。

      變頻調(diào)速:根據(jù)供水管網(wǎng)流量、壓力變化自動(dòng)控制變頻器輸出頻率,從而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)和水泵的轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)恒壓供水。如設(shè)備的輸出電壓和頻率上升到工頻仍不能滿足供水要求時(shí),PLC發(fā)出指令1號泵自動(dòng)切換到工頻電源運(yùn)行,待1號泵完全退出變頻運(yùn)行,對變頻器復(fù)位后,2號泵投入變頻運(yùn)行。

      多泵切換:根據(jù)恒壓的需要,采取無主次切換,即“先開先停”的原則接入和退出。在PLC的程序中,通過設(shè)置變頻泵的工作號和工頻泵的臺(tái)數(shù),由給定頻率是否達(dá)到上限頻率或下限頻率來判斷增泵或減泵。在用水量較小的情況下,采用輔助泵工作。

      為了避免一臺(tái)泵長期工作,任一泵不能連續(xù)變頻運(yùn)行超過3小時(shí)。當(dāng)工頻泵臺(tái)數(shù)為零,有一臺(tái)運(yùn)行于變頻狀態(tài)時(shí),啟動(dòng)計(jì)時(shí)器,當(dāng)達(dá)到3小時(shí)時(shí),變頻泵的泵號改變,即切換到另一臺(tái)泵上。當(dāng)有泵運(yùn)行于工頻狀態(tài),或輔助泵啟動(dòng)時(shí),計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)并清零。

      故障處理:能對水位下限,變頻器、PLC故障等報(bào)警。PLC故障,系統(tǒng)從自動(dòng)轉(zhuǎn)入手動(dòng)方式。

      監(jiān)控程序:系統(tǒng)主窗體四個(gè)按鈕控件,分別為參數(shù)設(shè)置、實(shí)時(shí)監(jiān)測、啟動(dòng)和關(guān)閉系統(tǒng)。參數(shù)設(shè)置界面如圖2所示。用戶可根據(jù)實(shí)際情況修改壓力設(shè)定值。

主要控件功能包括:

(1) 壓力設(shè)定值:壓力設(shè)定值范圍:0.30-0.60Mpa。

(2) 校正系數(shù):主要是對壓力顯示進(jìn)行校正,使壓力顯示與壓力表顯示一致。

(3) 復(fù)位按鈕:運(yùn)行中按下,將使系統(tǒng)重新啟動(dòng),各參數(shù)回到初始設(shè)置。

(4) 設(shè)定按鈕:在文本框輸入壓力設(shè)定值和校正系數(shù)后,按下此按鈕,壓力設(shè)定值和校正系數(shù)才能通過串口發(fā)送給下位機(jī)。

 

四、恒壓變頻供水設(shè)備選用及價(jià)格

      恒壓變頻供水系統(tǒng)主要設(shè)備均采用世界知名品牌產(chǎn)品,質(zhì)量可靠,運(yùn)行穩(wěn)定。

主要設(shè)備如下:

設(shè)備名稱 型號 數(shù)量 單價(jià)(元) 備注

變頻器 ABB ACS510 1個(gè) 

PLC Simens s7-200cn 1臺(tái) 

空氣斷路器 DS253S-C10/0.03 3個(gè) 

熱繼電器 DB200 6個(gè) 

電流繼電器 24V DC 若干 

接觸器 ABB A12-30-01 AC220V 6個(gè) 

直流電源 輸入220AC OUT:24DC 1個(gè) 

控制按鈕 ABB C 3SS1-10B-11 14個(gè) 

轉(zhuǎn)換開關(guān) LW5-15D 1個(gè) 

壓力變送器 ABB MV200T 1個(gè) 

電接點(diǎn)壓力表 YTXC-100-Z 1塊 

電動(dòng)閥門裝置 ZCS水用電磁閥 2部 

觸摸屏 臺(tái)達(dá) DOP-A57BSTD

1部 

通訊模塊 1個(gè) 

信號指示燈 12個(gè) 

控制機(jī)箱 1個(gè) 

電力電纜 VV 3x4+1x2.5 mm2 米 長度根據(jù)現(xiàn)場定

通訊電纜 5類屏蔽雙絞線 米 長度根據(jù)現(xiàn)場定

熔斷器開關(guān) 2個(gè) 

電流表 1個(gè) 

電壓表 1個(gè) 

互感器 1個(gè) 

接線端子附件 BAMH 若干 

 

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