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市政供水中无塔供水系统控制结构组成

2019-09-17
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无塔恒压供水系统主要组成部分为中心控制器、变频器、压力变送器、水泵机组等。供水系统的控制目标是利用控制器调节变频器频率来控制水泵机组循环运行,并采用压力闭环控制系统保持管网压力恒定,同时对运行状况进行监控。结合系统的使用场所,无塔恒压供水系统的控制方案确定为:可编程控制器(PLC)+压力变送器+通用变频器+人机界面。
  在硬件设计上,由于PLC产品系列化、模块化的特点,可根据控制系统的不同规模和要求灵活搭配,同时PLC的抗干扰能力强、可靠性高,可以放置在相对恶劣的环境中,在设计过程中当确定好PLC的模块组态、I/O端子的地址分配以及控制流程的设计时,只根据控制要求相应的改变存储器中的控制程序即可。这种控制方式灵活方便、现场调试简单、易于维护,而且PLC通信能力较强,能与其他系统(如监控系统)方便地进行数据交换,因此该系统能适用于不同要求的恒压供水场合。
  供水系统的恒压控制采用变频器、压力变送器和PID调节器组成的闭环控制系统来调节实现,系统压力变送器测得水压值,通过压力变送模块送至PID调节器与设定的水压值进行比较,然后用所得的偏差高低电平驱动变频器调节电机转速来实现恒压。另外,在供水管道上安装沟槽阀门,在沟槽蝶阀开启前打开水泵,在沟槽蝶阀关闭后停止水泵。因此可分析系统的机构组成部分:
  (1)信号检测机构:在系统运行过程中采集相关数据信号以及实时检测当前设备的工作状态是其前提。水压信号为供水控制系统的主要反馈信号,用来反映用户管网的水压值,它通过压力变送器检测并送至PLC进行处理;液位信号用来反映水泵内的水源是否充足,以防止水泵空抽而造成水泵和电机损坏;警报信号则用来反映系统是否正常运行,例如变频器是否有异常,水位是否低于下限,水泵电机是否过载等。
  (2)控制机构:考虑到控制系统的可靠,将其安装在控制柜中,主要有电控设备、变频器和PLC控制系统。PLC控制系统作为整个供水控制系统的核心对系统中检测到的各个信号采集、对来自通讯接口和人机接口的数据信息分析计算,同时输出对执行机构的控制信号;变频器则是根据PLC控制器送来的偏差信号调节频率高低,进而改变电机转速,达到对水泵转速控制的目的。
  (3)执行机构:四台水泵作为系统的执行机构用来将水供入用户。变频器有变频固定式和变频循环式两种工作方式拖动水泵运行,变频固定式是指变频器只拖动某一台水泵变频调速,当此水泵运行在高转速,供水量仍不足时,系统直接启动另一台水泵工频运行;而变频循环式是指当变频水泵运行在高转速仍不能达到供水要求时,系统将该水泵切换为工频运行,用变频器去拖动下一台水泵变频运行,以此类推。