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1、引言

    無負壓(ya)(ya)供(gong)(gong)(gong)水是在(zai)變(bian)(bian)頻(pin)恒壓(ya)(ya)供(gong)(gong)(gong)水的(de)(de)(de)(de)基礎(chu)上發展起(qi)來(lai)(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)，它的(de)(de)(de)(de)先進(jin)之處(chu)在(zai)于將系(xi)統直接與自來(lai)(lai)(lai)水管(guan)(guan)(guan)網(wang)串聯對接，而(er)不(bu)用建立(li)水池(chi)和設置水箱(xiang)，供(gong)(gong)(gong)給用戶的(de)(de)(de)(de)水完全在(zai)一個密(mi)封(feng)的(de)(de)(de)(de)環境中，避(bi)免了(le)飲用水在(zai)供(gong)(gong)(gong)水過程中的(de)(de)(de)(de)二次(ci)污染。這種供(gong)(gong)(gong)水方式(shi)實現了(le)無池(chi)供(gong)(gong)(gong)水與變(bian)(bian)頻(pin)恒壓(ya)(ya)供(gong)(gong)(gong)水的(de)(de)(de)(de)結(jie)合(he)，能夠達(da)到比(bi)其(qi)它供(gong)(gong)(gong)水方式(shi)更環保(bao)節(jie)能的(de)(de)(de)(de)效果。此外在(zai)供(gong)(gong)(gong)水過程中，充分利用自來(lai)(lai)(lai)水原有的(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)力，因此可節(jie)電50%以上。不(bu)僅如此，無負壓(ya)(ya)供(gong)(gong)(gong)水系(xi)統結(jie)合(he)真空抑制(zhi)、穩(wen)流補償(chang)、預壓(ya)(ya)平衡(heng)補償(chang)、能量(liang)儲存釋(shi)放、變(bian)(bian)頻(pin)調速和智能控(kong)制(zhi)等技術，在(zai)供(gong)(gong)(gong)水的(de)(de)(de)(de)同時不(bu)，會對市(shi)政管(guan)(guan)(guan)網(wang)產(chan)生壓(ya)(ya)降，從而(er)保(bao)證了(le)市(shi)政管(guan)(guan)(guan)網(wang)的(de)(de)(de)(de)正(zheng)常運行。

2、無負壓供水工藝概(gai)述(shu)

    無(wu)負(fu)壓供(gong)水(shui)(shui)控(kong)制(zhi)系(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)核心(xin)概念就是通過(guo)變頻器控(kong)制(zhi)水(shui)(shui)泵(beng)的(de)(de)運(yun)行(xing)(xing)頻率，達到節能(neng)供(gong)水(shui)(shui)的(de)(de)效果，同(tong)時系(xi)(xi)統(tong)還(huan)加入了市政(zheng)管網保(bao)護功(gong)能(neng)、水(shui)(shui)泵(beng)保(bao)護功(gong)能(neng)以及(ji)故障處(chu)理(li)等(deng)功(gong)能(neng)。為了節約(yue)成本(ben)，目前人們(men)大(da)多(duo)采(cai)用一(yi)個(ge)變頻器控(kong)制(zhi)多(duo)個(ge)水(shui)(shui)泵(beng)的(de)(de)變頻運(yun)行(xing)(xing)方式，也(ye)就是我(wo)們(men)常說(shuo)的(de)(de)一(yi)拖(tuo)二、一(yi)拖(tuo)三或一(yi)拖(tuo)四等(deng)控(kong)制(zhi)系(xi)(xi)統(tong)。采(cai)用這種方式，變頻器輪流控(kong)制(zhi)各個(ge)水(shui)(shui)泵(beng)變頻運(yun)行(xing)(xing)。

    水(shui)(shui)(shui)泵(beng)的(de)(de)運(yun)(yun)行方(fang)式有兩種，一(yi)種是變(bian)(bian)頻運(yun)(yun)行，一(yi)種是工頻運(yun)(yun)行。水(shui)(shui)(shui)泵(beng)的(de)(de)運(yun)(yun)行方(fang)式由中央控(kong)制器根據(ju)用戶用水(shui)(shui)(shui)量的(de)(de)多少自動(dong)控(kong)制。系(xi)統啟動(dong)后，水(shui)(shui)(shui)泵(beng)首先變(bian)(bian)頻運(yun)(yun)行，當用水(shui)(shui)(shui)量增加時，變(bian)(bian)頻水(shui)(shui)(shui)泵(beng)轉換為工頻運(yun)(yun)行，并啟動(dong)下一(yi)臺(tai)水(shui)(shui)(shui)泵(beng)變(bian)(bian)頻運(yun)(yun)行。用水(shui)(shui)(shui)量減少后，工頻水(shui)(shui)(shui)泵(beng)退出運(yun)(yun)行，水(shui)(shui)(shui)泵(beng)的(de)(de)投切過程如此(ci)循環反復。

    在用水(shui)(shui)(shui)量很少，或(huo)沒有(you)用水(shui)(shui)(shui)時(shi)(shi)，為(wei)了(le)節能與延長(chang)水(shui)(shui)(shui)泵(beng)的使(shi)用壽(shou)命，水(shui)(shui)(shui)泵(beng)還可以進入休(xiu)眠狀(zhuang)態。當(dang)用水(shui)(shui)(shui)量增加時(shi)(shi)，水(shui)(shui)(shui)泵(beng)會(hui)自動(dong)從休(xiu)眠狀(zhuang)態中被喚醒。當(dang)一臺水(shui)(shui)(shui)泵(beng)長(chang)時(shi)(shi)間(jian)運行(xing)時(shi)(shi)，為(wei)了(le)使(shi)各個水(shui)(shui)(shui)泵(beng)均衡運行(xing)，系統(tong)會(hui)自動(dong)選擇運行(xing)時(shi)(shi)間(jian)最短的水(shui)(shui)(shui)泵(beng)運行(xing)。當(dang)有(you)水(shui)(shui)(shui)泵(beng)出現(xian)故障(zhang)時(shi)(shi)，系統(tong)會(hui)自動(dong)跳(tiao)過(guo)該(gai)水(shui)(shui)(shui)泵(beng)，不會(hui)影(ying)響(xiang)其他水(shui)(shui)(shui)泵(beng)的投切過(guo)程。

3、無負壓供水控制系統結構設計

    在(zai)傳統(tong)的無負壓供水設備中，控(kong)制器(qi)大多采用(yong)單片機設計(ji)，這種(zhong)控(kong)制器(qi)一般(ban)都(dou)不允許用(yong)戶對其內部的程(cheng)序(xu)進行修改。如(ru)果想(xiang)增加(jia)一些(xie)功能，則(ze)必須找控(kong)制器(qi)的供應(ying)商幫助(zhu)完成。這就導(dao)致了系(xi)統(tong)的靈活性較差(cha)，而且這種(zhong)控(kong)制器(qi)一般(ban)都(dou)沒有經過可(ke)靠性測試，在(zai)可(ke)靠性方面可(ke)能存(cun)在(zai)或多或少的問題。

    采用(yong)(yong)PLC作為核(he)心控制單元，在(zai)可(ke)靠性(xing)上得到了(le)保證(zheng)，其開放的(de)(de)編程環境也使系(xi)統(tong)開發和維護更加(jia)方(fang)便。不僅(jin)如(ru)此，和利時還為無(wu)負壓供(gong)水(shui)設備提(ti)(ti)供(gong)了(le)標準(zhun)的(de)(de)例程，用(yong)(yong)戶可(ke)以(yi)直(zhi)接使用(yong)(yong)這個(ge)例程搭建無(wu)負壓供(gong)水(shui)控制系(xi)統(tong)，或者可(ke)以(yi)根據需要(yao)對例程進行簡單的(de)(de)修改，這樣(yang)大(da)大(da)提(ti)(ti)高(gao)了(le)系(xi)統(tong)的(de)(de)建立(li)效(xiao)率以(yi)及系(xi)統(tong)的(de)(de)開放性(xing)。

    本次設計針對(dui)1拖3無負壓供(gong)水控制系(xi)(xi)統(tong)。系(xi)(xi)統(tong)主要由PLC、變(bian)(bian)頻(pin)(pin)器(qi)、離心泵(beng)(beng)、壓力傳(chuan)感器(qi)、水位傳(chuan)感器(qi)、缺相保護器(qi)、故(gu)(gu)障(zhang)報警(jing)(jing)燈(deng)等組成。PLC負責三個水泵(beng)(beng)的(de)投切控制算法，根據管網(wang)出(chu)口(kou)(kou)的(de)設定壓力動態調節(jie)變(bian)(bian)頻(pin)(pin)器(qi)的(de)輸出(chu)頻(pin)(pin)率(lv)，以(yi)及(ji)(ji)實現(xian)(xian)倒(dao)泵(beng)(beng)、休眠、故(gu)(gu)障(zhang)處理、無負壓補(bu)償等功能。本系(xi)(xi)統(tong)采(cai)用(yong)和(he)利時LM系(xi)(xi)列PLC作(zuo)為(wei)系(xi)(xi)統(tong)控制器(qi)，并且通過LM系(xi)(xi)列PLC自(zi)帶(dai)(dai)的(de)RS232接(jie)(jie)口(kou)(kou)連接(jie)(jie)現(xian)(xian)場的(de)觸(chu)摸屏(ping)HT6720T，觸(chu)摸屏(ping)程序(xu)具有系(xi)(xi)統(tong)參數設置、顯(xian)示系(xi)(xi)統(tong)運行狀態、查(cha)詢系(xi)(xi)統(tong)報警(jing)(jing)記錄等功能。為(wei)了(le)便(bian)于用(yong)戶查(cha)詢控制系(xi)(xi)統(tong)的(de)運行狀況以(yi)及(ji)(ji)設置出(chu)口(kou)(kou)壓力等參數，這里還(huan)用(yong)LM系(xi)(xi)列PLC自(zi)帶(dai)(dai)的(de)RS485接(jie)(jie)口(kou)(kou)連接(jie)(jie)了(le)一(yi)個短信數傳(chuan)模塊，用(yong)戶可以(yi)通過手機(ji)隨時查(cha)詢水泵(beng)(beng)的(de)運行狀況以(yi)及(ji)(ji)設定管網(wang)的(de)出(chu)口(kou)(kou)壓力。

5、無負壓供水控制系統特點

 基于LM系列(lie)PLC的無負(fu)壓供(gong)水(shui)系統具(ju)有如(ru)下特(te)點：

可靠(kao)性

    可(ke)靠性(xing)是(shi)(shi)無負壓(ya)供(gong)水(shui)系統的(de)(de)(de)(de)關鍵。與傳統的(de)(de)(de)(de)單(dan)片機控制器相比(bi)，LM系列(lie)PLC在穩定性(xing)、抗干擾(rao)性(xing)以及(ji)惡劣(lie)條件(jian)下的(de)(de)(de)(de)工(gong)作性(xing)能(neng)都要(yao)更勝(sheng)一籌。LM系列(lie)PLC的(de)(de)(de)(de)輸入和輸出點都是(shi)(shi)與現場隔離(li)的(de)(de)(de)(de)，這(zhe)為(wei)系統的(de)(de)(de)(de)可(ke)靠性(xing)提供(gong)了硬件(jian)基礎。系統所提供(gong)的(de)(de)(de)(de)增量PID運(yun)算功(gong)能(neng)塊使(shi)系統能(neng)夠根據用戶的(de)(de)(de)(de)用水(shui)量迅速調節給(gei)水(shui)泵的(de)(de)(de)(de)工(gong)作頻率(lv)，使(shi)給(gei)水(shui)壓(ya)力以較快(kuai)的(de)(de)(de)(de)速度穩定在設定值(zhi)，這(zhe)也在功(gong)能(neng)上(shang)保證(zheng)了系統的(de)(de)(de)(de)穩定運(yun)行(xing)。

易用性

    LM系(xi)(xi)列PLC體(ti)積小、集成化程(cheng)度高、運(yun)算速度快、邏輯(ji)控制容(rong)量大(da)(da)，還(huan)可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)進(jin)行(xing)在(zai)線(xian)調試(shi)和(he)離線(xian)調試(shi)，有強(qiang)大(da)(da)的(de)(de)視圖功能，可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)大(da)(da)大(da)(da)降(jiang)低編程(cheng)調試(shi)的(de)(de)工(gong)作量，縮短(duan)(duan)調試(shi)的(de)(de)周期。靈活的(de)(de)編程(cheng)功能，可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)給未來(lai)的(de)(de)系(xi)(xi)統升級(ji)帶來(lai)極(ji)大(da)(da)方便。系(xi)(xi)統采用7英寸(cun)TFT觸摸屏(ping)，整個系(xi)(xi)統的(de)(de)運(yun)行(xing)狀況(kuang)(kuang)一目了然，各項控制參(can)數也可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)根據不同工(gong)況(kuang)(kuang)進(jin)行(xing)調整，并可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)生(sheng)成實(shi)時(shi)報警(jing)(jing)與歷史報警(jing)(jing)列表。同時(shi)，還(huan)利用LM系(xi)(xi)列PLC自帶的(de)(de)RS485接口連接短(duan)(duan)信數傳(chuan)模(mo)塊，用戶(hu)可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)直接通過手機隨時(shi)查詢系(xi)(xi)統的(de)(de)運(yun)行(xing)工(gong)況(kuang)(kuang)，并可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)進(jin)行(xing)管網出口壓(ya)力等(deng)參(can)數的(de)(de)設置。

功能(neng)性

    供(gong)水(shui)(shui)設(she)備生產(chan)商(shang)-中贏供(gong)水(shui)(shui)研(yan)發的(de)PLC無(wu)負壓供(gong)水(shui)(shui)系統標(biao)準程序的(de)基礎上(shang)建立(li)的(de)，實現(xian)的(de)功(gong)(gong)能(neng)包括了水(shui)(shui)泵(beng)(beng)的(de)自動投切(qie)功(gong)(gong)能(neng)、休眠倒泵(beng)(beng)功(gong)(gong)能(neng)、水(shui)(shui)泵(beng)(beng)優(you)先級(ji)判(pan)斷功(gong)(gong)能(neng)、優(you)化的(de)故(gu)障處理(li)功(gong)(gong)能(neng)、多(duo)時段設(she)定(ding)功(gong)(gong)能(neng)、低(di)水(shui)(shui)位(wei)自動保護功(gong)(gong)能(neng)、無(wu)負壓功(gong)(gong)能(neng)、短(duan)信通訊功(gong)(gong)能(neng)以及PLC鎖定(ding)功(gong)(gong)能(neng)等(deng)。整(zheng)個系統的(de)搭建過程幾乎(hu)沒有對標(biao)準程序進行修改，在實現(xian)了強大功(gong)(gong)能(neng)的(de)基礎上(shang)，方便快速地完成了控制系統的(de)搭建。