双恒压无塔供水系统解决方案.doc

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1、双恒压无塔供水系统解决方案1.工艺过程PLC控制的恒压无塔供水系统是一种新的供水方式。恒压供水系统包括生活用水的恒压控制和消防用水的恒压控制双恒压供水系统，如图1所示。图1 双恒压供水系统由图1可见市网来水用高低水位控制器EQ来控制注水阀YV1，他们自动把水注满储水池，只要水位低于高水位，则自动往水池中注水。水池的高/低水位信号也直接送给PLC作为低水位报警用。为了保证供水的连续性，水位上下限传感器高低距离相差不是很大。生活用水和消防用水共用三台水泵，平时电磁阀YV2处于失电状态，关闭消防管网，三台水泵根据生活用水的多少，按一定的控制逻辑运行，是生活用水在恒压状态（生活用水低恒压值）下运行。当

2、有火灾发生时，电磁阀YV2得电，关闭生活用水管网，三台水泵供消防用水使用，并根据用水量大小，使消防供水也在恒压状态（消防用水高恒压值）下运行。火灾结束后，三台水泵再改为生活供水使用。对生活/消防双恒压供水系统的基本要求是：生活供水时，系统低恒压值运行，消防供水时高恒压值运行；三台水泵根据恒压的需要，采用“先开后停”的原则接入和退出；在用水量小的情况下，如果有一台水泵连续运行时间超过3小时，则要切换到下系统，具有“倒泵功能”，避免某一台水泵工作时间过长；三台水泵在启动时要有软启动功能；要有完善的报警功能；对水泵的操作要有手动控制功能，手动只在应急或检修时临时使用。2.控制系统的I/O点分配及地址

3、分配控制系统的输入/输出信号的代码、名称及地址编号如表1所示。水位上下限信号分别为I0.1、I0.2，它们在水淹没时为0，露出时为1。表1 控制系统的I/O点分配及地址分配表代 码名 称地 址输入信号SA1手动和自动消防信号I0.0SLL水池水位下限信号I0.1SLH水池水位上限信号I0.2SU变频器报警信号I0.3SB9消铃按钮I0.4SB10试灯按钮I0.5UP远程压力表模拟量电压值AIW0输出信号KM1，HL11#水泵工频运行接触器及指示灯Q0.0KM2，HL21#水泵变频运行接触器及指示灯Q0.1KM3，HL32#水泵工频运行接触器及指示灯Q0.2KM4，HL42#水泵变频运行接触器及

4、指示灯Q0.3KM5，HL53#水泵工频运行接触器及指示灯Q0.4KM6，HL62#水泵变频运行接触器及指示灯Q0.5表1 控制系统的I/O点分配及地址分配表(续)代 码名 称地 址输出信号YV2生活/消防供水转换电磁阀Q1.0HL7水池水位下限报警指示灯Q1.1HL8变频器故障报警指示灯Q1.2HL9火灾报警指示灯Q1.3HA报警电铃Q1.4KA(EMG)变频器频率复位控制Q1.5Vf控制变频器频率电压信号AQW0从上面分析可以知道，系统共有开关量输入点6个，开关量输出点12个；模拟量输入点1个，模拟量输出点1个。如果选用CPU224PLC，也需要扩展单元；如果选用CPU226PLC，则价格

5、较高，浪费较大。参照西门子S7-200产品目录及市场价格，选用主机为CPU222(8/16)继电器输出一台，加上一个扩展模块EM222（8继电器输出），再扩展一个模拟量模块EM235（4AI/1AO）。这样的配置是最经济的。整个PLC系统的配置如图2所示。图2 PLC系统配置图3.电气控制系统原理图电气控制系统原理图包括主电路图、控制电路图及PLC接线图。（1）主电路图主电路图如图3所示。图3 主电路原理图三台水泵电动机分别为M1、M2、M3。接触器KM1、KM3、KM5分别控制M1、M2、M3的工频运行；接触器KM2、KM4、KM6分别控制M1、M2、M3的变频运行；FR1、FR2、FR3分

6、别为三台水泵电动机过载保护用的热继电器；QF1、QF2、QF3、QF4分别为变频器和三台水泵电动机主电路的隔离开关。FU1为主电路的熔断器，VVVF 为一般的变频器。（2）控制电路图控制电路图如图4所示。图中FU2为控制线路的短路保护熔断器；SA为手动/自动转换开关，SA打在“1”位置为手动控制状态，打在“2”位置为自动控制状态。手动运行时，可用按钮SB1SB8控制三台水泵的启动/停止和电磁阀YV2的通/断；自动运行时，系统在PLC程序控制下运行。由于电磁阀YV2没有触点，所以要使用一个中间继电器KA1间接控制YV2，来实现YV2的手动自锁功能。图中的HL10为自动运行状态电源指示灯。对变频器

7、频率进行复位时只提供一个控制信号，由于PLC的4个输出点为一组，共用一个COM端，而本系统有没有剩下单独的COM端输出组，所以通过一个中间继电器KA的触点对变频器进行复频控制。图中的Q0.0Q0.5及Q1.0Q1.5为PLC的输出继电器触点，他们旁边的4、6、8等数字为接线编号。图4 控制电路原理图（3）PLC接线图PLC及扩展模块外围接线图如图5所示。火灾时，火灾信号SA1被触动，I0.0为1。实际使用时考虑许多其他因素，包括直流电流的容量、电源方面的干扰措施、输出方面的保护措施及系统保护措施等。图5 PLC及扩展模块外围接线图（4）系统程序设计本程序分为三部分：主程序、子程序和中断程序。逻

8、辑运算及报警处理等放在主程序。系统初始化的一些工作放在初始化子程序中完成，这样可节省扫描时间。利用定时器中断功能实现PID控制的定时采样及输出控制。生活供水时，系统设定值为满量程的70%；消防供水时，系统设定值为满量程的90%。在本系统中，只是用比例（P）和积分（I）控制，其回路增益和时间常数可通过工程计算初步确定。初步确定的增益时间和时间常数为：增益K=0.25采样时间TS=0.2S积分时间Ti=30min程序中使用的PLC元器件及其功能如表2所示。表2 程序中使用的元器件及其功能器件地址功 能VD100过程变量标准化值VD104压力给定值VD108PI计算值VD112比例系数VD116采样

9、时间VD120积分时间VD124微分时间VD204变频器运行频率下限值VD208生活供水变频器运行频率上限值VD212消防供水变频器运行频率上限值VD250PI调节结果存储单元VD300变频工作水泵号VD301工频运行水泵的总台数VD310倒泵时间存储器T33工频/变频转换逻辑控制T34工频/变频转换逻辑控制T37工频水泵增泵滤波时间控制T38工频水泵减泵滤波时间控制T39工频/变频转换逻辑控制M0.0故障结束脉冲信号M0.1水泵变频启动脉冲M0.3倒泵变频启动脉冲M0.4复位当前变频运行水泵脉冲M0.5当前水泵工频运行启动脉冲M0.6新水泵变频启动脉冲M2.0水泵工频/变频转换逻辑控制M2.1水泵工频/变频转换逻辑控制M2.0水泵工频/变频转换逻辑控制M3.0故障信号总汇M3.1水池水位下限故障逻辑控制M3.2水池水位下限故障消铃逻辑控制M3.3变频器故障消铃逻辑控制M3.4火灾消铃逻辑控制双恒压供水系统的梯形图程序及程序注释见附录。对该程序的几点说明：因程序较长，读图时应按网络标号的顺序进行；本程序的控制逻辑设计针对的是较少水泵数的供水系统；本程序不是最优设计；本程序已做过大量简化，不可直接作为实际应用。附录：主程序初始化子程序PI控制中断程序