隨著3C技術(shù)(計(jì)算機(jī)、通信、控制)和變頻技術(shù)的不斷發(fā)展，在居民小區(qū)生活用水、工業(yè)用水、各類自來(lái)水廠、大型廠礦和消防用水等供水系統(tǒng)中，原來(lái)均是采用水塔、高位水箱等設(shè)備，這些設(shè)備不但占地廣、投資大，而且越來(lái)越不能滿足現(xiàn)代化的供水要求。另一方面，采用傳統(tǒng)的方法很難保證供水的實(shí)時(shí)性，并且由于水泵是采用比較大供水量設(shè)計(jì)的，由于用水高峰時(shí)間短，很容易造成能源的浪費(fèi)以及由于管網(wǎng)壓力過(guò)大而引起的管網(wǎng)損壞。本文以永城煤電集團(tuán)水廠的控制系統(tǒng)為例，介紹一種基于PLC和觸摸屏控制的恒壓供水系統(tǒng)。

　　2  系統(tǒng)簡(jiǎn)介

　　永城煤電集團(tuán)水廠變頻恒壓供水系統(tǒng)由PLC控制器、兩臺(tái)變頻調(diào)速器、軟啟動(dòng)器、觸摸屏顯示器、交流接觸器、熱繼電器、壓力變送器、水位變送器、流量變送器等其他電控設(shè)備以及4臺(tái)75kW水泵和一臺(tái)45kW的小水泵組成，如圖1所示。

圖 1     恒壓供水系統(tǒng)圖

　　在供水系統(tǒng)的蓄水池中安裝水位變送器，在總出水管安裝壓力變送器和流量變送器，檢測(cè)出水位、壓力和流量，轉(zhuǎn)換成4~20mA的信號(hào)，輸入到PLC的模擬量輸入模塊，將檢測(cè)到的壓力信號(hào)和通過(guò)觸摸屏設(shè)置的壓力經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算，通過(guò)控制變頻器的輸出頻率來(lái)調(diào)整水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速,以達(dá)到保持水壓的恒定;同時(shí)通過(guò)水位檢測(cè)，根據(jù)水位的高低來(lái)開(kāi)啟水源井的多少和調(diào)節(jié)反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水能力。同時(shí)，在觸摸屏顯示器上可以顯示各個(gè)電機(jī)的電流、頻率、水位、水壓、工頻和變頻運(yùn)行的時(shí)間以及各泵的運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)信息還可以通過(guò)企業(yè)的Intranet網(wǎng)發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)上，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行系統(tǒng)的遠(yuǎn)程診斷和控制。

　　3  控制對(duì)象

　　根據(jù)永城煤電集團(tuán)水廠供水系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)情況，控制水廠現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(泵、閥門(mén)等)的開(kāi)、關(guān)、停、運(yùn)行;電磁閥的開(kāi)啟、關(guān)閉;各水源井的開(kāi)啟、停止;變頻器的啟動(dòng)/停止，以實(shí)現(xiàn)水廠恒壓供水的自動(dòng)控制。

　　4  系統(tǒng)工作原理

　　該系統(tǒng)具有手動(dòng)和自動(dòng)兩種運(yùn)行方式:

　　4.1 手動(dòng)運(yùn)行方式
　　選擇手動(dòng)運(yùn)行方式時(shí)，根據(jù)需要，通過(guò)按啟動(dòng)和停止按鈕，來(lái)控制各水泵。這種方式只在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)使用。

　　4.2自動(dòng)運(yùn)行方式
　　(1) 啟動(dòng)程序
　　在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，首先檢測(cè)5臺(tái)泵是否有泵出現(xiàn)故障，如果1＃泵出現(xiàn)故障，則通過(guò)觸摸屏在線修改該水泵的狀態(tài)，把1＃泵設(shè)為故障狀態(tài)，則系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，自動(dòng)不啟動(dòng)1＃泵。其次檢測(cè)蓄水池水位，如果符合要求，1＃泵也無(wú)故障，開(kāi)始啟動(dòng)真空泵抽真空，如果滿足要求，則1＃泵變頻交流接觸器吸合，電機(jī)和變頻器連通，同時(shí)打開(kāi)1＃泵的電磁閥，通過(guò)檢測(cè)壓力的大小，PLC經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算，此時(shí)變頻器的輸出頻率從0Hz開(kāi)始上升，如果壓力不夠，則上升到50Hz，延時(shí)后，通過(guò)軟啟動(dòng)器，將1＃泵切換到工頻，再啟動(dòng)2＃泵，依次類推，直到出水壓力達(dá)到設(shè)定壓力。

　　(2) 水泵切換程序
　　根據(jù)流量傳感器檢測(cè)到的流量的大小，如果出水量減少，出水壓力過(guò)大，則PLC控制變頻器的輸出頻率，減少出水量來(lái)穩(wěn)定出水壓力。如果變頻器的輸出頻率在20Hz，此時(shí)PLC開(kāi)始計(jì)時(shí)，如果出水壓力降低，則放棄計(jì)時(shí);如果出水壓力一直高于設(shè)定壓力，到一定時(shí)間后，則根據(jù)先投先停的原則，PLC將先關(guān)閉正在運(yùn)行的投入時(shí)間比較長(zhǎng)的泵的電磁閥，再關(guān)閉該泵，直到出水壓力達(dá)到設(shè)定值。

　　(3) 啟動(dòng)小功率泵
　　對(duì)于永城煤電公司居民生活用水來(lái)說(shuō)，其屬于用水時(shí)段性很強(qiáng)的系統(tǒng)，因此在5臺(tái)水泵中，1＃