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当基于PLC的新型变频调速恒压供水系统

发布时间:2021-09-09 18:35:21 阅读: 来源:发钗厂家

基于PLC的新型变频调速恒压供水系统

引言

随着变频调速技术的发展DNA水凝胶3D打印材料问世和人们对生活饮用水品质要求的不断提高,变频恒压供水系统已逐渐取代原有的水塔供水系统,广泛应用于多层住宅小区生活消防供水系主机载质量 5000kg统。然而,由于新系统多会继续使用原有系统的部分旧设备(如水泵),在对原有供水系统进行变频改造的实践中,往往会出现一些在理论上意想不到的问题。本文介绍的变频控制恒压供水系统,是在对一个典型的水塔供水系统的技术改造实践中,根据尽量保留原有设备的原则设计的,该系统很好的解决了旧设备需要频繁检修的问题,既体现了变频控制恒压供水的技术优势,同时有效的节省了资金。

1 系统介绍

变频恒压供水系统原理如图1所示,它主要是由PLC、变频器、PID调节器、TC时间控制器、压力传感器、液位传感器、动力控制线路以及4台水泵等组成。用户通过控制柜面板上的指示灯和按钮、转换开关来了解和控制系统的运行。

通过安装在出水管上的压力传感器,把出口压力信号变成mA的标准信号送入PID调节器,经运算与给定压力参数进行比较,得出一调节参数,送给变频器,由变频器控制水泵的转速,调节系统供水量,使供水系统管中的压力保持在给定压力上;当用水量超过一台泵的供水量时,通过PLC控制器加泵。根据用水量的大小由PLC控制工作泵数量的增减及变频器对水泵的调速,实现恒压供水。当供水负载变化时,输入电机的电压和频率也随之变化,这样就构成了以设定压力为基准的闭环控制系统。

同时系统配备的时间控制器和PID控制器,使其具有定时换泵运行功能(即钟控功能,在汽车轻量化已成趋势化发展的情况下由时间控制器实现)和双工作压力设定功能(PID控制器和时间控制器实现)。此外,系统还设有多种保护功能,尤其是硬件/软件备用水泵功能,充分保证了水泵的及时维修和系统的正常供水。

正常情况(无泵检修)时,各泵的运行顺序为1#,2#,3#,4#。

2 工作原理

2.1 运行方式

该系统有手动和自动两种运行方式:

⑴. 手动运行

按下按钮启动或停止水泵,可根据需要分别控制1#-4#泵的启停。该方式主要供检修及变频器故障时用。

⑵. 自动运行

合上自动开关后,1#泵电机通电,变频器输出频率从0Hz上升,同时PID调节器接收到自压力传感器的标准信号,经运算与给定压力参数进行比较,将调节参数送给变频器,如压力不够,则频率上升到50Hz,1#泵由变频切换为工频,启2#变频,变频器逐渐上升频率至给定值,加泵依次类推;如用水量减小,从先启的泵开始减,同时根据PID调节器给的调节参数使系统平稳运行。

若有电源瞬时停电的情况,则系统停机;待电源恢复正常后,系统自动恢复运行,然后按自动运行方式启动1#泵变频,直至在给定水压值上稳定运行。

变频自动功能是该系统最基本的功能,系统自动完成对多台泵软起动、停止、循环变频的全部操作过程。

2.2 故障处理

2.2.1 故障报警

当出现缺相、变频器故障、液位下限、超压、差压等情况时,系统皆能发出声响报警信号;特别是当出现缺相、变频器故障、液位下限、超压时,系统还会自动停机,并发出声响报警信号,通知维修人员前来维修。此外,变频器故障时,系统自动停机,此时可切换至手动方式保证系统不间断供水。

2.2.2 水泵检修

为维护和检修水泵,要求在系统正常供水状态下,在一段时间间隔内使某一台水泵停运,系统设有水泵强制备用功能(硬件备用),可随意备用某一台水泵,同时不影响系统正常运行;为了使水泵进行轮休,系统还设有软件备用功能(钟控功能,由时间控制器实现),工作泵与备用N泵具有周期定时切换功能,周期间隔由时间控制器设定:1小时每次~96小时每次连续可调。

3 PLC控制系统

该系统采用的是欧姆龙可编程序控制器SYSMAC CPM2A系列,I/O点数将公司产能提升至每一年3600吨为60点,PLC编程采用OMRON CX-Programmer,它是Omron PLC的32位视窗软件支持工具,提供完整的编程环境,可进行离线编程和连接和调试,并能实现梯形图与语句表的相互转换。为了提高整个系统的性价比,该系统采用开关量的输入/输出来控制电机的启停、定时切换、软起动、循环变频及故障的报警等,而电机转速、水压量等模拟量则由PID调节器和变频器来控制。

泵组的切换示意图如图2。开始时,若硬件、软件皆无备用(两者同时有效时硬件优先),1#泵变频启动,转速从0开始随频率上升,如变频器频率到达50Hz而此时水压还在下限值,延时一段时间(避免由于干扰而引起误动作)后,1#泵切换至工频运行,同时变频器频率由50Hz滑停至0Hz,2#泵变频启动,如水压仍不满足,则依次启动3#、4#泵,泵的切换过程同上;若开始时1#泵备用,则直接启2#变频,转速从0开始随频率上升,如变频器频率到达50Hz而此时水压还在下限值,延时一段时间后,2#泵切换至工频运行,同时变频器频率由50Hz滑停至0Hz,3#泵变频启动,如水压仍不满足,则启动4#泵,泵的切换过程同上;若1#、2#泵都备用,则直接启3#变频,具体泵的切换过程与上述类同。

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