一、 設(shè)備概述
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(shè)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(dǎo)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(dāng)前均采用先進的全自動無負壓供水設(shè)備,此供水設(shè)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(shè)水箱的麻煩。此設(shè)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(chǔ)上疊加一部分壓力,差多少,補多少,使二次加壓設(shè)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、 設(shè)備應(yīng)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、 設(shè)備方案:
本設(shè)備主要由變頻控制柜、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艾默生,同時,為方便用戶進行實時監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài)以及便于維修,我們采用了人機界面觸摸屏,控制器采用了艾默生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)方式如下:
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(shè)定、輸出頻率、輔泵頻率、PID數(shù)值、切換時間、 延時時間、超壓設(shè)定、壓力反饋等數(shù)十種參數(shù)可在觸摸屏上顯示、 設(shè)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(shè)備故障,方便維修。具有故障實時記憶功能。
四、 控制部分:
1、本設(shè)備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(shè)備直接連于自來水管網(wǎng),當(dāng)自來水壓力低于用戶所需要的設(shè)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(shè)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(shè)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(dāng)自來水壓力達到設(shè)定值時,設(shè)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(shè)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(shè)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、 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(shè)置程序,PID_EXE是PID調(diào)用,見下圖:
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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和艾默生變頻器的無縫連接。
2.1 通過系統(tǒng)塊界面設(shè)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(fù)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(luò)上的變頻器設(shè)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,我們采用艾默生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(yīng)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(yán)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(shè)備在管網(wǎng)壓力達到設(shè)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(shè)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。