基于PLC的自來水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)-設(shè)計應(yīng)用

基于PLC的自來水遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)-設(shè)計應(yīng)用一、引言

城市建設(shè)的快速進(jìn)展對供水質(zhì)量的要求也越來越高。供水系統(tǒng)實現(xiàn)運行、掌握和管理綜合自動化已勢在必行。近年來由于我市地表水源日趨緊急，且受到不同程度的污染，嚴(yán)峻影響城市的經(jīng)濟(jì)進(jìn)展和市民的生活。于是我設(shè)計新建一座利用河水的側(cè)滲補(bǔ)給開發(fā)地下水源的洗煤廠。

在水源地內(nèi)，多眼井星羅棋布在水庫上。為了確保供水生產(chǎn)的安全、牢靠、連續(xù)。針對水廠制水過程的特點和掌握系統(tǒng)的功能要求，我們采納基于西門子PLC的恒壓力供水系統(tǒng)。

二、編程掌握器概述

PLC即可編程掌握器，是一種以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)掌握裝置。國際電工委員會(IEC)對PLC曾作了如下定義：“PLC是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采納可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行規(guī)律運算、挨次掌握、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，掌握各種類型的機(jī)械和生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)當(dāng)按易于與工業(yè)掌握系統(tǒng)形成一個整體。易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計?！边@段話完全道出TPLC的特點和應(yīng)用領(lǐng)域。其主要有以下特點：

1．牢靠性高。為了滿意工業(yè)生產(chǎn)對掌握設(shè)備安全牢靠性的要求，PLC采納了微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動作由無觸點的半導(dǎo)體電路來完成。

2．環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。PLC具有良好的環(huán)境適應(yīng)性，可應(yīng)用于非常惡劣的工業(yè)現(xiàn)場。在電源瞬間斷電的狀況下，仍可正常工作，具有很好的抗宅間電磁干擾的力量，它一般對環(huán)境溫度要求也不高。在環(huán)境溫度-20至65度、相對濕度為35％至85％狀況下仍可正常工作。

3．敏捷通用。在完成一個掌握任務(wù)時，PLC具有很高的敏捷性。首先，PLC產(chǎn)品L三經(jīng)系列化，結(jié)構(gòu)形式多種多樣，在機(jī)型上又很大的選擇余地。其次同一機(jī)型的PLC其硬件構(gòu)成具有很大的敏捷性，用戶可以依據(jù)不同任務(wù)的要求，選擇不同類型的輸入輸出模塊或特別功能模塊組成不同硬件結(jié)構(gòu)的掌握裝置。

4．使用便利、維護(hù)簡潔。PLC掌握的輸入輸出模塊。特別功能模塊都具有即插即卸功能，連接非常簡單。對于規(guī)律信號，輸入輸出均采納開關(guān)方式，不需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和驅(qū)動放大；對于模擬信號，輸入輸出均采納傳感器儀表和驅(qū)動設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)信號。各個輸入和輸出模塊與外部設(shè)備的連接非常簡潔。整個連接過程僅需要一把螺釘旋具即可完成。

三、變頻恒壓供水系統(tǒng)控翻方案的設(shè)計與選擇

變頻恒壓供水系統(tǒng)主要有壓力傳感器、壓力變送器、變頻器、恒壓掌握單元、水泵機(jī)組以及低壓電器組成。系統(tǒng)主要的設(shè)計任務(wù)是利用恒壓掌握單元饅變頻器掌握一臺水泵或循環(huán)掌握多臺水泵，實現(xiàn)管網(wǎng)水壓的恒定和水泵電機(jī)的軟起動以及變頻水泵與J：頻水泵的切換，同時還要能對運行數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。依據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)要求，結(jié)合系統(tǒng)的使用場所，有以下方案可供選擇：

1．有供水專用的變頻器+水泵機(jī)組+壓力傳感器。這種掌握系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔，它將PID調(diào)整器和PLC可編程掌握器等硬件集成在變頻器供水基板上，通過設(shè)置指令代碼實現(xiàn)PLC和PID等電控系統(tǒng)的功能。它雖然簡化了電路結(jié)構(gòu)．降低了設(shè)備成本，但對壓力設(shè)定和壓力反饋值的顯示比較麻煩，無法自動實現(xiàn)不同時段的不同恒壓要求，在調(diào)試時，PID調(diào)整參數(shù)的系統(tǒng)優(yōu)化比較困難。調(diào)整范圍小，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)，動態(tài)性能不易保證。其輸出接口的擴(kuò)展功能缺乏敏捷性，數(shù)據(jù)通信困難，并且限制了帶負(fù)載的容量，因此僅適用于要求不高的小容量場合。

2．通用變頻器+單片機(jī)(包括變頻掌握、調(diào)整器掌握)+人機(jī)界面+壓力傳感器。這種方式掌握精度高、掌握算法敏捷、參數(shù)調(diào)整便利，具有較高的性能價格比，但開發(fā)周期長，程序一旦固化，修改較為麻煩，因此現(xiàn)場調(diào)試的敏捷性差，同時變頻器在運行時，將產(chǎn)生干擾。變頻器的功率越大，產(chǎn)生的干擾越大，所以必需實行相應(yīng)的抗干擾措施來保證系統(tǒng)的牢靠性。該系統(tǒng)適用F某一特定領(lǐng)域的小容量的變頻恒壓供水。

3．通用變頻器+PLC(包括變頻掌握、調(diào)整器掌握)+組態(tài)軟件十壓力傳感器。這種掌握方式敏捷便利，具有良好的通信接口，町以便利地與其他的系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換：通用性強(qiáng)，由于PLC產(chǎn)品的系列化和模塊化，用戶可敏捷組成各種規(guī)模和要求不同的掌握系統(tǒng)。在硬件設(shè)計上，只需確定PLC的硬件配置和UO的外部接線，當(dāng)掌握要求發(fā)生轉(zhuǎn)變時，可以便利地通過Pc機(jī)來轉(zhuǎn)變存儲器中的掌握程序，所以現(xiàn)場調(diào)試便利。通過對以上這幾種方案的比較和分析，可以看出“變頻器主電路++PLC(包括變頻掌握、調(diào)整器掌握)十組態(tài)軟件十壓力傳感器”的掌握方式更適合于本系統(tǒng)。這種掌握方案既有擴(kuò)展功能敏捷便利、便于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點，又能達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定性及掌握精度的要求。

四、變頦恒壓供水掌握器性能特點

1．高效節(jié)能。優(yōu)化的節(jié)能掌握軟件，使水泵實現(xiàn)限度地節(jié)能運行。由電機(jī)學(xué)公式可知。系統(tǒng)電機(jī)功耗與電機(jī)轉(zhuǎn)速成立方關(guān)系，在壓力不變時。水泵出水量與電機(jī)轉(zhuǎn)速成上E比。本設(shè)備采納恒壓量：r作方式。當(dāng)用水量減小時，系統(tǒng)保持管嗍恒壓，通過降低水泵轉(zhuǎn)速來削減供水量，耗電量按立方特性降低。依據(jù)實際用水狀況設(shè)定管網(wǎng)壓力，自動掌握水泵出水量，削減了水的跑、漏現(xiàn)象。

2．設(shè)備投資省、占地面積小。本系統(tǒng)與其它供水方式比較，由于主要設(shè)備只是掌握柜及水泵，省去了大量的設(shè)備占地面積，從而大幅度節(jié)約了上建投資，而且就設(shè)備本身而言，供水量越大，采納變頻恒壓供水設(shè)備的價格優(yōu)勢就越顯著。

3．設(shè)備運行合理、牢靠性高、配置敏捷。采納閉環(huán)調(diào)整掌握技術(shù)，達(dá)到了恒壓供水，避開了由于超壓供水造成的電能鋪張。變頻器采納軟起動工作方式，消退了直接起動對電網(wǎng)的沖擊和干擾，徹底避開了水泵啟動時大電流和水壓突增的狀況，削減對供電電網(wǎng)的沖擊，降低了電機(jī)及電氣元件的故障率。

4．聯(lián)網(wǎng)功能。采納全中文工控組態(tài)軟件一Kingview，實時監(jiān)控各個站點，如電機(jī)的電壓、電流、工作頻率、管網(wǎng)壓力及流量等。并且能夠累積每個站點的用電量，累積每臺泵的出水量，同時供應(yīng)各種形式的打印報表，以便分析統(tǒng)計。

5．削減污染。由于變頻恒壓調(diào)速宜接從水源供水，削減了原有供水方式的二次污染，防I卜了許多傳染疾病的傳染源頭。

五、恒壓供水設(shè)備的應(yīng)用場合

1．居民區(qū)、住宅樓、村鎮(zhèn)的集中生活供水系統(tǒng)；

2．高層建筑、賓館、