智能PLC在無負壓供水機組給水中的應用
一、 無負壓供水機組概述
隨著我國城市化水平的提高，城市人口急劇增加，居民小區(qū)不斷建設且樓房層數(shù)越來越高，使原來自來水管網(wǎng)壓力出現(xiàn)不足，很多城市普遍存在著用水高峰期高層樓房上不去水的現(xiàn)象，導致高層居民用水難。目前，一般的解決辦法是修建水池或水箱，通過水泵二次加壓供水。
為解決此類問題，當前均采用先進的全自動無負壓供水機組，此供水設備可直接與自來水管網(wǎng)串接，通過負壓消除器和穩(wěn)壓平衡器保護自來水管網(wǎng)不形成負壓，避免了修建混凝土蓄水池或設水箱的麻煩。此設備充分利用了自來水管網(wǎng)的原有壓力，在原有壓力的基礎上疊加一部分壓力，差多少，補多少，使二次加壓設備的選型減小，節(jié)省投資，同時在使用過程中也可大大節(jié)能，是目前最先進最新的二次供水方式。
二、 無負壓供水機組應用范圍
1、 流量范圍：1.5-1600噸/小時；
2、 揚程范圍：21.6-225米;
3、 穩(wěn)流罐：0.5立方-50立方；
4、 壓力范圍 0 ～ 2.5MPA
5、 壓力調(diào)節(jié)精度：±0.01兆帕；
6、 環(huán)境溫度：０-40℃.
7、 相對濕度 90 % 以下（電控部分）
8、 電源 380v(1 ± 10 % ) ；50HZ ± 2HZ
9、 控制方式 單臺，恒壓
三、 無負壓供水機組方案：
本無負壓供水機組主要由變頻控制柜、穩(wěn)流調(diào)節(jié)器、負壓抑制器、水泵機組、儀表、閥門及管路等組成。
1、在本自動控制系統(tǒng)中，變頻器我們采用了美國的，同時，為方便用戶進行實時監(jiān)控設備運行狀態(tài)以及便于維修，我們采用了人機界面觸摸屏，控制器采用了EC20，由于它具有兩個通訊端口，并且可任意選擇通訊協(xié)議，組網(wǎng)方式。
2、EC20控制器通過COM0端口與人機界面通訊，人機界面作為主站，通過Emerson PROTOCOL 協(xié)議與可編程通訊，控制器為從站，通過MODBUS協(xié)議通訊。通過COM1端口與變頻器通訊，可編程控制器此時作為主站，變頻器為從站，采用的是自由口通訊協(xié)議。
3、通過此種組網(wǎng)方式，用戶對于壓力設定、輸出頻率、輔泵頻率、PID數(shù)值、切換時間、 延時時間、超壓設定、壓力反饋等數(shù)十種參數(shù)可在觸摸屏上顯示、 設置、修改，方便操作。對水泵工作狀態(tài)、變頻器工作狀態(tài) 和系統(tǒng)水位等多個參數(shù)，實現(xiàn)了即時跟蹤。滿足遠距離監(jiān)測、監(jiān)控及控制功能。
同時，還可方便監(jiān)測設備故障，方便維修。具有故障實時記憶功能。
四、 無負壓供水機組控制部分：
1、本無負壓供水機組具有手動和自動兩種控制方式。
2、在自動運行中無水停機、有水自動開機，兩臺泵循環(huán)運行，先啟先停，定期切換。
3、PID調(diào)節(jié)：PID閉環(huán)調(diào)節(jié)實現(xiàn)水泵恒壓運行。采用EC20的PID指令，由于本設備直接連于自來水管網(wǎng)，當自來水壓力低于用戶所需要的設定壓力時，微機控制水泵啟動運行，直到管路的實際壓力等于設定壓力，此時變頻器控制的水泵以一恒定轉(zhuǎn)速運行，保持管網(wǎng)壓力為設定值。自來水壓力越高，變頻器轉(zhuǎn)速越低，自來水壓力越低，變頻器轉(zhuǎn)速越高。當自來水壓力達到設定值時，設備停止運行。充分利用自來水管網(wǎng)壓力，又確保用戶所需的恒定壓力。
4、零流量停機控制功能：不論是在一臺還是兩臺泵運行時，自來水滿足要求壓力時，設備就停止工作，由自來水直供，變頻器處于休眠狀態(tài)。自來水壓力不足時，設備工作，此方式充分利用自來水管道原有的壓力差多少，補多少，節(jié)能效果極其顯著，可達20％- 70％以上。
五、 無負壓供水機組PLC程序要點
1、 壓力調(diào)節(jié)：通過CONTROLSTAR編程軟件中PID指令向?qū)?，自動生成PID_SET和PID_EXE 2個子程序，其中PID_SET是參數(shù)設置程序，PID_EXE是PID調(diào)用。
2、 變頻器控制
CONTROLSTAR編程軟件有專門的變頻器指令，可實現(xiàn)EC20和變頻器的無縫連接。
2.1 通過系統(tǒng)塊界面設置EC20的通訊端口1的自由口協(xié)議參數(shù)，
包括波特率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位、停止位、幀間超時時間等。用戶不需要復雜的編程。
2.2 通過“變頻器連接表”可方便列出掛在端口1網(wǎng)絡上的變頻器設備。包括站號、型號、協(xié)議等。
2.3 通過集成在CONTROLSTAR編程軟件中的專用變頻器指令,包括FRQ(給定頻率)、FWD(正轉(zhuǎn))、GET(讀變頻器頻率、電流、轉(zhuǎn)速)、REV(反轉(zhuǎn))、STP(停止)，可以方便實現(xiàn)變頻器的啟停、讀寫頻率
六、 總結(jié)：
在本案例中，我們采用高性能變頻器以及先進的可編程控制器，滿足了用戶在無負壓供水中的應用。
1、智能化程度高 微機控制全自動運行，性能穩(wěn)定可靠，泵房可實現(xiàn)無人職守。
2、恒壓：PLC的PID閉環(huán)調(diào)節(jié)，恒壓精度高，將水泵的運行嚴格遵照高效曲線執(zhí)行，從而使得系統(tǒng)在接近理想狀態(tài)下工作，壓力輸出值精度有效保證在±0.01兆帕范圍內(nèi)。在水壓波動下，具有過載、短路、過流等各種自動、保護功能。
3、節(jié)能 變頻器的零流量停機功能，使設備在管網(wǎng)壓力達到設定值后，停機，處于休眠狀態(tài)，待壓力不足時，重新啟動。真正實現(xiàn)節(jié)能功能。
4、良好的通訊方式，方便用戶遠距離監(jiān)控、監(jiān)測及控制設備和變頻器等。同時利用通訊功能，不需再使用模擬量模塊，安裝維護方便，進一步節(jié)約成本。
