自动恒压供水控制系统

     一、前言
     我啤酒厂冷却循环水系统有两台45kw水泵，当全厂设备都需要冷却水时，两台45kw水泵满负荷工作能满足要求，但大部分时间不需要两台45kw水泵满负荷工作，有时甚至负荷还不到一台泵的满负荷。保持供水压力的恒定，可使供水和用水之间保持平衡，即用水多时供水也多，用水少时供水也少，从而提高了供水的质量。如果能实现自动恒压供水，每年可给工厂节电7到10万元，并且能减轻操作工劳动强度。
     随着电力技术的发展，变频调速技术的日臻完善，以变频调速为核心的智能供水控制系统取代了以往高位水箱和压力罐等供水设备，起动平稳，起动电流可限制在额定电流以内，从而避免了起动时对电网的冲击；由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵和阀门等的使用寿命；可以消除起动和停机时的水锤效应。其稳定安全的运行性能、简单方便的操作方式、以及齐全周到的功能，将使供水实现节水、节电、节省人力，最终达到高效率的运行目的。
     二、控制原理
     根据反馈原理：要想维持一个物理量不变或基本不变，就应该引这个物理量与恒值比较，形成闭环系统。我们要想保持水压的恒定，因此就必须引入水压反馈值与给定值比较，从而形成闭环系统。但被控制的系统特点是非线性、大惯性的系统，现在控制和PID相结合的方法，在压力波动较大时使用模糊控制，以加快响应速度；在压力范围较小时采用PID来保持静态精度。这通过PLC加智能仪表可实现该算法，同时对PLC的编程来实现泵的工频与变频之间的切换。实践证明，使用这种方法是可行的，而且造价也不高。
     要想维持供水网的压力不变，可根据反馈定理在管网系统的管理上安装了压力变送器作为反馈元件，由于供水系统管道长、管径大，管网的充压都较慢，故系统是一个大滞后系统，不易直接采用PID调节器进行控制，而采用PLC参与控制的方式来实现对控制系统调节作用。
     三、方案设计1.硬件选型
     在水管道上加装1个压力变送器测量水压；用一台变频器和PLC参与控制。
     变频器选用富士变频器，PLC选用S7－200系列PLC。
     2.工频方式启动
     每台电机有工频直接启动方式，在调试和特殊情况下使用。
     3.自动启动方式
     自动启动方式也有两种选择：一种是先启动甲电机，另一种选择是先启动乙电机。
     4.变频器内部实现PID调节
     把压力变送器输出的模拟量信号送到变频器，变频器内有PID功能，它能根据设定的值来调节电机频率达到恒压。
     5.PLC调度两台变频器的切换
     自动启动后，PLC让变频器先启动一台泵，变频器根据压力进行PID调节；当频率调到50赫兹，仍达不到设定的压力时，输出一信号给PLC，PLC把第一台泵切换到工频工作，让变频器带第二台水泵启动，变频器根据压力进行PID调节，维持恒压；当用水设备减少，PLC让变频器停止第二台泵。PLC再把第一台泵从工频转到变频器驱动，变频器继续根据压力进行PID调节维持恒压。
     四、恒压供水系统特点
     1.节电：优化的节能控制软件，使水泵实现最大限度地节能运行；
     2.节水：根据实际用水情况设定管网压力，自动控制水泵出水量，减少了水的跑、漏现象；
     3.运行可靠：由变频器实现泵的软起动，使水泵实现由工频到变频的无冲击切换，防止管网冲击、避免管网压力超限，管道破裂。
     4.联网功能：采用全中文工控组态软件，实时监控各个站点，如电机的电压、电流、工作频率、管网压力及流量等。并且能够累积每个站点的用电量，累积每台泵的出水量，同时提供各种形式的打印报表，以便分析统计。
     5.控制灵活：分段供水，定时供水，手动选择工作方式。
  文章来源华夏酒报;   五、使用效果
     改造后即投入使用，工厂设定的压力值为0.6Mpa，实际运行效果非常好，压力稳定，工频切换平稳，操作工工作量大大减轻。

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