1 引言

    隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，城市中各類(lèi)小區建設發(fā)展十分迅速，同時(shí)也對小區的基礎設施建設提出了更高的要求。小區供水系統的建設是其中重要的一方面控制工程網(wǎng)版權所有，供水的可靠性、穩定性、經(jīng)濟性直接影響到小區住戶(hù)的正常工作和生活。
 
   傳統的供水方式中很多是采用高位水塔方式供水，存在浪費水力、電力資源、效率低、可靠性差、自動(dòng)化程度不高等缺點(diǎn)，嚴重影響了居民的生活用水。

    本文設計一套基于HOLLiAS LM PLC+恒壓頻比變頻器的變頻恒壓供水系統以進(jìn)一步提高變頻恒壓供水系統的穩定性和節能性，系統操作更加簡(jiǎn)捷，故障報警及時(shí)迅速，使得變頻恒壓供水技術(shù)更好的應用于小區的生活用水供給。

2 變頻恒壓供水系統概述

2.1系統結構

    供水系統主要包括的設備有控制裝置、變頻器、水泵機組、壓力傳感器、儲水罐等。

    控制裝置是整個(gè)變頻恒壓供水系統中最重要的組成部分，主要完成各種信號的采集處理以及結果的運算輸出。通過(guò)變頻器改變交流電的頻率，實(shí)現對水泵的控制達到節能、調速的目的。水泵機組是水壓的發(fā)生裝置，一般有2到4臺水泵組成,為供水系統中的用戶(hù)主管網(wǎng)提供壓力。壓力傳感器用于檢測用戶(hù)主管網(wǎng)的出水壓力，從而控制變頻器的頻率調節以及水泵的工作臺數。儲水罐主要是對直接來(lái)自水廠(chǎng)的水起到緩存的作用。

系統的總體布局圖如圖1所示:
2.2 變頻工作原理

圖2是系統的基本框圖，如下：     在工作過(guò)程中控制工程網(wǎng)版權所有，通過(guò)PLC控制取水電動(dòng)閥的啟停將儲水罐的液位保持在一定的范圍內。壓力傳感器將用戶(hù)主管網(wǎng)水壓變換為4-20mA的電流信號，經(jīng)模擬量輸入模塊入PLC，PLC根據給定的壓力設定值與實(shí)際檢測值進(jìn)行PID運算，輸出控制信號經(jīng)模擬量輸出模塊至變頻器，調節變頻泵的運行頻率。當用水量大到變頻泵全速運行也無(wú)法保證用戶(hù)主管網(wǎng)壓力達到設定值時(shí)，產(chǎn)生高頻報警信號，自動(dòng)將原工作在變頻狀態(tài)下的泵投入工頻運行，同時(shí)將下一臺泵用變頻器起動(dòng)后投入變頻運行，以加大供水管網(wǎng)的供水量來(lái)保證恒壓供水的目的。若此時(shí)仍不能滿(mǎn)足要求，則將工作在變頻狀態(tài)下的泵投入到工頻運行，再將下一臺泵投入變頻運行直至管網(wǎng)壓力穩定。當用水量減少時(shí)，產(chǎn)生低頻報警信號，PLC則將最先工頻運行的泵關(guān)以減少供水量，若此時(shí)仍不能滿(mǎn)足要求，則再關(guān)閉下一臺水泵，乃至只有一臺水泵工作在變頻狀態(tài)下以達到恒壓供水的目的。

2.3水泵投切流程

   水泵的投切采取先啟先停、后啟后停、先停先啟、后停后啟的控制原則，從而增加水泵的使用壽命。泵投切的程序流程圖如圖3所示。
    通過(guò)對流程圖的分析，泵的投切控制有三種模式。三種模式包括：一臺泵（變頻泵）、兩臺泵（一臺變頻和一臺工頻）、三臺泵（一臺變頻泵和兩臺工頻泵）。

3 控制系統介紹

3.1 控制系統方案

    系統主要由和利時(shí)LM系列PLC、變頻器MM430、HD2400L可編程文本顯示器、壓力傳感器、液位傳感器、控制接觸器、軟啟動(dòng)器PSS及儲水罐等組成。

    控制系統上位機采用和利時(shí)HD2000文本顯示器CONTROL ENGINEERING China版權所有，CPU選用和利時(shí)LM3109 PLC控制器，LM3330采集處理液位和壓力信號，上、下位機之間通過(guò)基于MODBUS協(xié)議的RS232串口進(jìn)行通訊。下圖4為控制系統接線(xiàn)圖。
3.2控制系統硬件

3.2.1可編程邏輯控制器-PLC

    1）CPU模塊：LM3109模塊的額定工作電壓為AC220V，自帶40點(diǎn)I/O，提供24路DC24V輸入/16路繼電器輸出處理。具有1個(gè)RS232和1個(gè)RS485通訊接口，支持專(zhuān)有協(xié)議（僅RS232）/Modbus RTU協(xié)議/自由協(xié)議。

    2）模擬量擴展模塊：LM3330提供4通道模擬量輸入和1通道模擬量輸出，輸入范圍0-10V、0-20mA和4-20mA可選，輸出范圍0-10V、0-20mA可選，模數轉換時(shí)間低于200us，精度可達0.5%FS。既能完成模擬量信號輸入處理，也能同時(shí)完成模擬量信號輸出處理。

下表1為系統I/O分配表。
3.2.2 人機界面-HMI

    人機監控部分采用和利時(shí)HD2400L文本顯示器控制工程網(wǎng)版權所有，配以編程軟件來(lái)完成。文本顯示器上可以修改和調整PID參數，設定不同時(shí)段壓力參數，顯示設備運行狀態(tài)，以及實(shí)時(shí)顯示現場(chǎng)故障報警信息。圖5-圖8為上位部分監控畫(huà)面。
4 結論

    LM系列PLC豐富的模擬量信號采集處理能力和自帶的PID運算功能保證了變頻恒壓供水系統的穩定和可靠性。該系統不僅適用于小區供水，也適用于家庭別墅式的用水需求www.cechina.cn，節能環(huán)保www.cechina.cn，是符合國家節能減排環(huán)保理念的一種生活用水控制技術(shù)。

參考文獻

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