1. 工程簡(jiǎn)介：
隨著城市人口的不斷增多，越來越多的小高層、超高層建筑如雨后春筍般拔地而起，對(duì)于這些高樓大廈的用戶來說，用水問題尤為重要，目前采用的方法通常是采用水泵打壓方式將市管的水抽至高層，供用戶使用。但用戶用水情況有時(shí)間性，早上、中午的用水量較大，晚上的用水量最大，白天上班和凌晨睡覺期間用水量最小，如果光采用泵直接抽水的話，有可能導(dǎo)致水壓不穩(wěn)，就會(huì)出現(xiàn)“不用水時(shí)水充足，要用水時(shí)水壓小甚至無水”的情況，為了解決此類問題，目前常用的方法是通過接入壓力傳感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)其管網(wǎng)水壓，當(dāng)水壓超過其設(shè)定值時(shí)，減慢水泵速度以降低水壓，當(dāng)水壓低于其設(shè)定值時(shí)，加快水泵速度以增加水壓。該工程是樂山某居民小區(qū)住宅高層建筑的恒壓供水工程。
2. 系統(tǒng)介紹：
本系統(tǒng)為2幢30多層的高層住宅樓提供用水。系統(tǒng)采用西門子S7-200PLC控制，ABB ACS510變頻器驅(qū)動(dòng)水泵，人機(jī)接口采用西門子MP277觸摸屏。上位機(jī)MP277為操作人員提供恒壓供水參數(shù)輸入接口、數(shù)據(jù)和動(dòng)畫的實(shí)時(shí)顯示，使操作人員不用到現(xiàn)場(chǎng)就能檢測(cè)壓力和水泵的轉(zhuǎn)速等。西門子S7-200為該系統(tǒng)的核心部件，主要執(zhí)行用戶程序和進(jìn)行閉環(huán)PID調(diào)節(jié)，從而自動(dòng)調(diào)節(jié)壓力，PLC的輸出用于控制接觸器和變頻器，而從控制水泵的轉(zhuǎn)速，最終達(dá)到控制管網(wǎng)壓力的作用。恒壓供水的系統(tǒng)框架如下圖1所示。
圖1 恒壓供水控制系統(tǒng)原理圖
觸摸屏采用PPI網(wǎng)絡(luò)與S7-200通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，PLC的IO點(diǎn)與外部的開關(guān)信號(hào)如按鈕、指示燈、繼電器等連接，模擬量模塊用于連接外部壓力傳感器和變頻器。變頻器用于連接水泵。該系統(tǒng)包含兩臺(tái)水泵，采用“一拖二”的方式進(jìn)行。當(dāng)啟動(dòng)時(shí)，變頻器首先帶動(dòng)第一臺(tái)水泵啟動(dòng)，當(dāng)?shù)谝慌_(tái)泵達(dá)到工頻扔達(dá)不到用戶在觸摸屏上的設(shè)定值則將第一臺(tái)水泵切換成工頻運(yùn)行，變頻器啟動(dòng)第二臺(tái)水泵?？紤]到減輕水泵負(fù)荷，該系統(tǒng)采用每隔12小時(shí)切換工作狀態(tài)。整個(gè)切換由PLC完成，通過控制接觸器進(jìn)行。系統(tǒng)框圖如下圖2所示。
該系統(tǒng)采用施耐德3P C65微型斷路器，用于工業(yè)控制、民用建筑等領(lǐng)域，具有良好的分?jǐn)嗪透綦x能力，為主回路提供可靠的短路保護(hù)和過載保護(hù)，KM1和KM2為施耐德LC1系列接觸器，起故障保護(hù)作用，當(dāng)PLC、變頻器等設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，立即斷開總控接觸器，保護(hù)泵和整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)。變頻器采用ABB ACS510系列設(shè)備，這是一款杰出的低壓交流傳動(dòng)產(chǎn)品，安裝、配置和使用十分簡(jiǎn)單，對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵應(yīng)用做了特別的優(yōu)化，常用于恒壓供水、冷卻風(fēng)機(jī)、地鐵、隧道等行業(yè)，KM3~KM6為施耐德LC1D產(chǎn)品，可靠隔離，受控于PLC，主要根據(jù)用戶工藝要求起控制作用，繼電器采用歐姆龍的MY系列產(chǎn)品，能承受較大的小功率負(fù)載，可靠隔離，在該系統(tǒng)中主要隔離PLC IO端子和接觸器控制線圈，保護(hù)PLC等重要設(shè)備，PLC采用西門子S7-200系列，安全、可靠、編程方便簡(jiǎn)單，極大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期。
3. 系統(tǒng)特點(diǎn)
節(jié)能：本裝置與其他的控制系統(tǒng)不同,它的能量損失最小,泵僅在要求供水時(shí)才提高轉(zhuǎn)速，在從零至最大的不同流量要求時(shí),通過改變泵的轉(zhuǎn)速，使之始終輸出恒定的壓力。在用水量極小時(shí),比如夜間,系統(tǒng)可通過PID調(diào)節(jié)自動(dòng)降低泵的轉(zhuǎn)速。
運(yùn)行經(jīng)濟(jì)：使用變頻無級(jí)調(diào)速系統(tǒng)可以快速調(diào)整泵的供水流量，并向用戶提
供合適的供水壓力。合適的工作壓力使得設(shè)備的使用時(shí)間長(zhǎng)，且泵、閥門、儀表及其他水暖器材的磨損很小，不易損壞。標(biāo)準(zhǔn)化的元器件和極大的互換性可減少
大量備品備件。
快速收回投資：較高的投資費(fèi)用將因較低的能量消耗在短期內(nèi)得到補(bǔ)償。顯著的節(jié)能效果可快速收回投資費(fèi)用。
4. 系統(tǒng)運(yùn)行
(1) 首先操作人員在觸摸屏上輸入該系統(tǒng)參數(shù)，例如壓力設(shè)定值（該系統(tǒng)維持的管網(wǎng)恒定壓力）、PID參數(shù)（對(duì)于同一個(gè)系統(tǒng)模型參數(shù)可以固定）、手動(dòng)啟動(dòng)泵的壓力設(shè)定值、壓力上限值、壓力下限值、壓力報(bào)警值、壓力欲度量（開啟輔泵的壓力閥值）、欲度延時(shí)時(shí)間等相關(guān)參數(shù)；
(2) 如果是新房，從未上過水，則需要先將系統(tǒng)打到手動(dòng)檔，系統(tǒng)則根據(jù)手動(dòng)壓力值，對(duì)新樓房管網(wǎng)進(jìn)行一定量的灌水，以預(yù)置管網(wǎng)壓力；
(3) 數(shù)秒后，再切換至自動(dòng)檔位，此時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)根據(jù)管網(wǎng)壓力大小調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，以維持壓力設(shè)定值恒定，如果變頻器達(dá)到工頻而壓力仍然超過閥值，延時(shí)數(shù)秒后，則開啟輔泵，停泵按照后啟先停原則；
(4) 系統(tǒng)每隔24個(gè)小時(shí)將自動(dòng)切換主輔泵工作方式；
(5) 采用上述方法，可以達(dá)到公平競(jìng)爭(zhēng)原則，使每臺(tái)泵的運(yùn)行時(shí)間基本一致。
此外，該系統(tǒng)報(bào)警系統(tǒng)包括壓力報(bào)警，電機(jī)故障報(bào)警，水箱水位低限報(bào)警，變頻器故障報(bào)警等等，針對(duì)不同報(bào)警有不同的處理機(jī)制，最大限度的保證安全可靠。
