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UniMAT PLC在恒溫恒壓供水系統中的應用

 一、采用恒溫恒壓供水的好處
  恒溫恒壓供水系統對于生活是非常重要的,例如在房屋供水過程中,若自來水供水因故壓力不足或短時斷水,可能影響居民生活。又如當發生火警時,若供水壓力不足或無水供應,不能迅速滅火,可能引起重大損失和人員傷亡。恒溫供水則能保證供給用戶的水保持在設定的溫度范圍內。所以,生活小區采用生活/ 消防雙恒壓供水系統,具有較大的經濟和社會意義。
  基于上述情況,我公司為一酒店開發供水系統,采用西門子224CPU加上我們自己的UniMAT數字量模塊和溫度模塊作為主控單元,利用西門子變頻器,根據系統狀態可快速調整供水系統的工作壓力,達到恒壓供水的目的。

 二、供水控制系統的基本控制策略
  采用電動機調速裝置與可編程控制器(PLC)構成控制系統,進行優化控制泵組的調速運行,并自動調整泵組的運行臺數,完成供水壓力的閉環控制,在管網流量變化時達到穩定供水壓力和節約電能的目的。系統的控制目標是泵站總管的出水壓力,系統設定的給水壓力值與反饋的總管壓力實際值進行比較,其差值輸入CPU運算處理后,發出控制指令,控制泵電動機的投運臺數和運行變量泵電動機的轉速,從而達到給水總管壓力穩定在設定的壓力值上。恒壓供水就是利用變頻器的PID或PI功能實現的工業過程的閉環控制。即將壓力控制點測的壓力信號(4-20mA)直接輸入到變頻器中,由變頻器將其與用戶設定的壓力值進行比較,并通過變頻器內置PID運算將結果轉換為頻率調節信號調整水泵電機的電源頻率,從而實現控制水泵轉速。
  變頻器與PLC的通信只需要調用USS庫程序,編程簡單明了。UniMAT溫度模塊(231.7PD22)的測溫誤差控制在1℃
之內,能有效的保證水溫的檢測工作,各數字量輸入通道檢測低水位信號,輸出通道按設定好的程序控制各開關和水閥的動作,保障系統正確無誤的運行。

 三、供水系統的基本構成
  變頻恒壓供水系統采用一臺西門子變頻器拖動四臺0.5KW功率電動機,可在變頻和工頻兩種方式下運行。用戶通過人機界面對水壓設定,并可通過觸摸屏對電極轉速,頻率,運行狀態和水壓等參數進行監視。
  啟動方式:為避免啟動時的沖擊電流,電機采用變頻啟動方式,從變頻器的輸出端得到逐漸上升的頻率和電壓。啟動前變頻器要復位。
  變頻調速:根據供水管網流量、壓力變化自動控制變頻器輸出頻率,從而調節電動機和水泵的轉速,實現恒壓供水。如設備的輸出電壓和頻率上升到工頻仍不能滿足供水要求時,PLC發出指令1號泵自動切換到工頻電源運行,待1號泵完全退出變頻運行,對變頻器復位后,2號泵投入變頻運行。
  多泵切換:根據恒壓的需要,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,通過設置變頻泵的工作號和工頻泵的臺數,由給定頻率是否達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。
  供水系統分三部分儲水,一部分為冷水,一部分為加熱過的熱水,兩部分的水通過水閥控制匯集到第三個儲水部分,該部分裝有水溫探測器,回饋溫度信號至UniMAT溫控模塊,再通過PLC控制前兩部分水閥的開關,把第三部分水的溫度保持在一設定的范圍。
  為了避免一臺泵長期工作,任一泵不能連續變頻運行超過3小時。當工頻泵臺數為零,有一臺運行于變頻狀態時,啟動計時器,當達到3小時時,變頻泵的泵號改變,即切換到另一臺泵上。當有泵運行于工頻狀態,或輔助泵啟動時,計時器停止計時并清零。
  故障處理:能對水位下限,變頻器、PLC故障等報警。PLC故障,系統從自動轉入手動方式。
  監控程序:系統主窗體四個按鈕控件,分別為參數設置、實時監測、啟動和關閉系統,用戶可根據實際情況修改壓力、溫度設定值。
  主要控件功能包括:
(1) 壓力設定值范圍:0.30-0.60Mpa;水溫設定值范圍:
5℃-60℃。
(2) 校正系數:主要是對壓力顯示進行校正,使壓力顯示與壓力表顯示一致。
(3) 復位按鈕:運行中按下,將使系統重新啟動,各參數回到初始設置。
(4) 設定按鈕:在文本框輸入壓力設定值和校正系數后,按下此按鈕,壓力設定值和校正系數才能通過串口發送給下位機。

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