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和利時LM系列PLC在無負壓穩流供水增壓系統中的應用

摘 要

         無負壓穩流供水增壓系統用于生活用水的二次增壓。所謂為無負壓是指在水泵工作時對市政管網的給水壓力不產生壓降，這就需要真空抑制技術、穩流補償技術、預壓平衡補償技術、能量儲存釋放技術、變頻調速技術和智能控制技術等多種技術共同作用來實現。智能控制器目前有基于單片機專用的控制器和基于PLC的智能控制器。PLC以其靈活和可靠的特點越來越多地應用在無負壓穩流供水增壓系統中。和利時公司的LM系列PLC以其強大的數據處理能力、優化的PID技術以及無負壓穩流供水增壓系統標準的應用程序，在無負壓供水設備中越來越多的應用。

1、引言

      無負壓穩流供水增壓系統是在變頻恒壓供水的基礎上發展起來的，它的先進之處在于將系統直接與自來水管網串聯對接，而不用建立水池和設置水箱，供給用戶的水完全在一個密封的環境中，避免了飲用水在供水過程中的二次污染。這種供水方式實現了無池供水與變頻恒壓供水的結合，能夠達到比其它供水方式更環保節能的效果。此外在供水過程中，充分利用自來水原有的壓力，因此可節電50%以上。不僅如此，無負壓穩流供水增壓系統結合真空抑制、穩流補償、預壓平衡補償、能量儲存釋放、變頻調速和智能控制等技術，在供水的同時不，會對市政管網產生壓降，從而保證了市政管網的正常運行。

2、無負壓穩流供水增壓系統工藝概述

      無負壓穩流供水增壓系統的核心概念就是通過變頻器控制水泵的運行頻率，達到節能供水的效果，同時系統還加入了市政管網保護功能、水泵保護功能以及故障處理等功能。為了節約成本，目前人們大多采用一個變頻器控制多個水泵的變頻運行方式，也就是我們常說的一拖二、一拖三或一拖四等控制系統。采用這種方式，變頻器輪流控制各個水泵變頻運行。

      水泵的運行方式有兩種，一種是變頻運行，一種是工頻運行。水泵的運行方式由中央控制器根據用戶用水量的多少自動控制。系統啟動后，水泵首先變頻運行，當用水量增加時，變頻水泵轉換為工頻運行，并啟動下一臺水泵變頻運行。用水量減少后，工頻水泵退出運行，水泵的投切過程如此循環反復。

      在用水量很少，或沒有用水時，為了節能與延長水泵的使用壽命，水泵還可以進入休眠狀態。當用水量增加時，水泵會自動從休眠狀態中被喚醒。當一臺水泵長時間運行時，為了使各個水泵均衡運行，系統會自動選擇運行時間最短的水泵運行。當有水泵出現故障時，系統會自動跳過該水泵，不會影響其他水泵的投切過程。

3、無負壓穩流供水增壓系統結構設計

      在傳統的無負壓穩流供水增壓系統中，控制器大多采用單片機設計，這種控制器一般都不允許用戶對其內部的程序進行修改。如果想增加一些功能，則必須找控制器的供應商幫助完成。這就導致了系統的靈活性較差，而且這種控制器一般都沒有經過可靠性測試，在可靠性方面可能存在或多或少的問題。

      無負壓穩流供水增壓系統采用PLC作為核心控制單元，在可靠性上得到了保證，其開放的編程環境也使系統開發和維護更加方便。不僅如此，和利時還為無負壓穩流供水增壓系統提供了標準的例程，用戶可以直接使用這個例程搭建無負壓供水控制系統，或者可以根據需要對例程進行簡單的修改，這樣大大提高了系統的建立效率以及系統的開放性。

      本次設計針對1拖3無負壓穩流供水增壓系統。系統主要由PLC、變頻器、離心泵、壓力傳感器、水位傳感器、缺相保護器、故障報警燈等組成。PLC負責三個水泵的投切控制算法，根據管網出口的設定壓力動態調節變頻器的輸出頻率，以及實現倒泵、休眠、故障處理、無負壓補償等功能。本無負壓穩流供水增壓系統采用和利時LM系列PLC作為系統控制器，并且通過LM系列PLC自帶的RS232接口連接現場的觸摸屏HT6720T，觸摸屏程序具有系統參數設置、顯示系統運行狀態、查詢系統報警記錄等功能。為了便于用戶查詢控制系統的運行狀況以及設置出口壓力等參數，這里還用LM系列PLC自帶的RS485接口連接了一個短信數傳模塊，用戶可以通過手機隨時查詢水泵的運行狀況以及設定管網的出口壓力。