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無負壓供水設備技術問答

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PLC在無負壓供水設備中的應用

一、設備概述

    隨著我國城市化水平的提高,城市人口急劇增加,居民小區不斷建設且樓房層數越來越高,使原來自來水管網壓力出現不足,很多城市普遍存在著用水高峰期高層樓房上不去水的現象,導致高層居民用水難。目前,一般的解決辦法是修建水池或水箱,通過水泵二次加壓供水。
 
    為解決此類問題,當前均采用先進的全自動無負壓供水設備,此供水設備可直接與自來水管網串接,通過負壓消除器和穩壓平衡器保護自來水管網不形成負壓,避免了修建混凝土蓄水池或設水箱的麻煩。此設備充分利用了自來水管網的原有壓力,在原有壓力的基礎上疊加一部分壓力,差多少,補多少,使二次加壓設備的選型減小,節省投資,同時在使用過程中也可大大節能,是目前最先進最新的二次供水方式。
 
二、設備應用範圍
1、流量範圍:1.5-1600噸/小時;
2、揚程範圍:21.6-225米;
3、穩流罐:0.5立方-50立方;
4、壓力範圍 0 ~ 2.5MPA
5、壓力調節精度:±0.01兆帕;
6、環境溫度:0-40℃.
7、相對濕度 90 % 以下(電控部分)
8、電源 380v(1 ± 10 % ) ;50HZ ± 2HZ
9、控製方式 單台,恒壓
 
三、設備方案:
    本設備主要由變頻控製櫃、穩流調節器、負壓抑製器、水泵機組、儀表、閥門及管路等組成。
1、在本自動控製係統中,變頻器PokerStars采用了美國艾默生,同時,為方便用戶進行實時監控設備運行狀態以及便於維修,PokerStars采用了人機界麵觸摸屏,控製器采用了艾默生EC20,由於它具有兩個通訊端口,並且可任意選擇通訊協議。 
2、EC20控製器通過COM0端口與人機界麵通訊,人機界麵作為主站,通過EMERSON PROTOCOL 協議與可編程通訊,控製器為從站,通過MODBUS協議通訊。通過COM1端口與變頻器通訊,可編程控製器此時作為主站,變頻器為從站,采用的是自由口通訊協議。
3、通過此種組網方式,用戶對於壓力設定、輸出頻率、輔泵頻率、PID數值、切換時間、 延時時間、超壓設定、壓力反饋等數十種參數可在觸摸屏上顯示、 設置、修改,方便操作。對水泵工作狀態、變頻器工作狀態 和係統水位等多個參數,實現了即時跟蹤。滿足遠距離監測、監控及控製功能。
 
同時,還可方便監測設備故障,方便維修。具有故障實時記憶功能。
 
四、    控製部分:
1、本設備具有手動和自動兩種控製方式。
2、在自動運行中無水停機、有水自動開機,兩台泵循環運行,先啟先停,定期切換。
3、PID調節:PID閉環調節實現水泵恒壓運行。采用EC20的PID指令,由於本設備直接連於自來水管網,當自來水壓力低於用戶所需要的設定壓力時,微機控製水泵啟動運行,直到管路的實際壓力等於設定壓力,此時變頻器控製的水泵以一恒定轉速運行,保持管網壓力為設定值。自來水壓力越高,變頻器轉速越低,自來水壓力越低,變頻器轉速越高。當自來水壓力達到設定值時,設備停止運行。充分利用自來水管網壓力,又確保用戶所需的恒定壓力。
4、零流量停機控製功能:不論是在一台還是兩台泵運行時,自來水滿足要求壓力時,設備就停止工作,由自來水直供,變頻器處於休眠狀態。自來水壓力不足時,設備工作,此方式充分利用自來水管道原有的壓力差多少,補多少,節能效果極其顯著,可達20%- 70%以上。
 
五、PLC程序要點
1、壓力調節:通過CONTROLSTAR編程軟件中PID指令向導,自動生成PID_SET和PID_EXE 2個子程序,其中PID_SET是參數設置程序,PID_EXE是PID調用。
 
 2、變頻器控製
CONTROLSTAR編程軟件有專門的變頻器指令,可實現EC20和艾默生變頻器的無縫連接。
   2.1 通過係統塊界麵設置EC20的通訊端口1的自由口協議參數,
包括波特率、奇偶校驗、數據位、停止位、幀間超時時間等。用戶不需要複雜的編程。
 
2.2 通過“變頻器連接表”可方便列出掛在端口1網絡上的變頻器設備。包括站號、型號、協議等。
 
2.3 通過集成在CONTROLSTAR編程軟件中的專用變頻器指令,包括FRQ(給定頻率)、FWD(正轉)、GET(讀變頻器頻率、電流、轉速)、REV(反轉)、STP(停止),可以方便實現變頻器的啟停、讀寫頻率
 
六、總結:
    在本案例中,PokerStars采用艾默生高性能變頻器以及先進的可編程控製器,滿足了用戶在無負壓供水中的應用。
1、智能化程度高   微機控製全自動運行,性能穩定可靠,泵房可實現無人職守。
2、恒壓:PLC的PID閉環調節,恒壓精度高,將水泵的運行嚴格遵照高效曲線執行,從而使得係統在接近理想狀態下工作,壓力輸出值精度有效保證在±0.01兆帕範圍內。在水壓波動下,具有過載、短路、過流等各種自動、保護功能。
3、節能 變頻器的零流量停機功能,使設備在管網壓力達到設定值後,停機,處於休眠狀態,待壓力不足時,重新啟動。真正實現節能功能。
4、良好的通訊方式,方便用戶遠距離監控、監測及控製設備和變頻器等。同時利用通訊功能,不需再使用模擬量模塊,安裝維護方便,進一步節約成本。
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