淺談電工新技術在恒壓供水方面的應用

摘 要：恒壓供水系統對于某些工業和特殊用戶是非常重要的，供水設備主要是為了解決由于壓力不足，使得用水高度得不到滿足，影響流量而研發出的專業供水設備。近年來隨著城市建設的飛速發展，用水量較過去急劇增加，城市家庭人均用水量也逐年在提升。但受到環境的限制，用戶的用水需求并不是一成不變的，如果不能讓供水條件隨之變化，就會導致供水過剩或者供水不足的現象，這就要求供水系統的水壓保持一個恒定的狀態，目前有很多控制方式已經在實踐運用方面取得了豐碩的成果，這其中電工技術是值得研發的重要領域之一。近幾年來，PLC作為電工新技術在恒壓供水方面的成功應用案例，被廣泛使用到供水系統當中。文章在簡單闡述供水系統現狀基礎上，對于PLC電工新技術在恒壓供水系統中的控制和應用特點進行了淺要的分析。

關鍵詞：電工新技術；PLC；恒壓供水系統應用

1 供水系統現狀

通過近年來實踐經驗的總結，目前我國常用的供水方式主要有水池變頻泵供水、恒速泵加壓供水、無負壓供水、高位水塔水箱供水、單片機變頻調速供水等。雖然這些供水方式在原理上存在一定的差異，但究其根本，主體的思想都是為了保證所有的用戶在使用過程中平穩正常。但是隨著國民生活水平的不斷提升，供水系統只停留在保證用戶供水量的層面已經遠遠不夠，供水系統的水壓保持恒定也十分必要。此外，這種方式還能使水資源科學合理的得到利用，減少浪費現象。在電工新技術領域，想要實現恒壓供水，主要的借助手段有：（1）邏輯電路控制法。特點是控制精度不高，水泵相互切換時候水壓波動比較大，調適的難度很高，同時當有干擾存在時，抵抗能力不強。（2）單片機電路控制法。功能性上比邏輯電路稍優，但是由于管網和供水條件千差萬別，應用難度較大，控制方式的變更和修改時的表現不夠靈活。（3）PLC恒壓系統。目前來看，性能是最為優秀的。能夠靈活精確的進行調節，自動控制具有連續性，靈活程度高，操作和修改的過程都比較簡單。由于PLC技術的發展和在控制應用上的優勢，已經得到了廣泛的應用。

2 PLC控制的恒壓原理

主供水回路、備用回路、泵房和儲蓄池是供水系統的主要組成部分，控制系統是依靠壓力傳感器、變頻器、切換繼電器以及PLC等共同協作完成的。經過對自動控制的學習和認知，若想使水壓在供水工程中維持在較小范圍之內，甚至恒定，就要引入水壓力的反饋值的概念，反饋值用來和水壓初始的設定值進行對比，根據得出的偏差值，對水泵進行調試，通過電機運行情況的調整，達到對管網水壓調節的控制目的，由此得到一個閉環的調節系統。

經過大量的實踐研究得到的分析成果表明，通過對變頻器下達控制命令，使得電動機的轉速得發生改變，達到調節水泵壓力的目的，這樣不僅具有性能顯著的特點，而且在節電率方面表現也十分出色。在PLC主導的恒壓供水系統下，實質就是將PLC和變頻器進行協調作用，當供水壓力實際值和預想有所差異的時候，PLC就會給變頻器下達指令，進行調速，完成對于整個管網的壓力控制。目前的供水系統多為多臺水泵共同工作，在水壓波動不是很明顯時，單臺水泵的調節能力就能夠達到供水標準，當用水高峰來臨，水量超過單臺水泵能夠承擔的范圍，PLC通過對切換器的控制，實現第二臺或者更多臺水泵的調動作用，這樣就能有效的保證壓力保持在恒定范圍內。在供水管網中設置壓力的傳感器，可以檢測管網中的壓力大小，根據不同的系統要求，制定不同的壓力設定值，將傳感器在檢測過程中的實際反饋情況和設定情況進行對比，然后通過PLC運算處理，決定電泵電機組的轉速和投入運行的水泵數量，使得網管內的壓力盡可能在最小的范圍內波動，甚至達到恒定，這樣對于節能節電來講也有非凡的意義。

3 PLC控制的恒壓系統

當下最經典的，使用范圍最廣的恒壓供水系統都是通過PID調節和PLC控制技術共同作用完成的，想準確的得到網管中適時的壓力值，需要借助安裝在網管中的檢測傳感系統和反饋系統來完成，但一般情況下，供水系統是一個龐大復雜的管網，具有大滯后的特點，因此當網管中某個距離檢測傳感器區域的壓力產生變化時，需要比較長的反應時間，如果只是依賴PID調節不能滿足快速反應和調整的要求，因此還是要借助PLC的共同參與，綜合應用。編程序控制器選擇日本松下FP1-C40型，且配有A/D和D/A模塊。變頻器選擇FRN1 60G7P-4實現電動機的調速。PLC作為控制的核心，可以根據手動設定壓力信號與現場壓力傳感器的反饋值，經過相關處理，得到壓力偏差的變化系數，運算后，PLC將零到五伏特的模擬信號傳達給變頻器，使得電機的轉速得到改變，形成軟啟動。PLC通過比較模擬量輸出與壓力偏差的值，通過端口開關量的輸出驅動，切換繼電器組，確定投入運行的機組數量，使得電機的起停、變頻與工頻切換一氣呵成。在調整電機組工作數量的同時，控制其中一臺電機的變頻轉速，保證動力系統中壓力的穩定，這樣就能達到恒壓的根本目的。調節控制過程中不僅能夠比較準確的進行，還能夠快速的完成。采用現代控制和PID相結合的方法，本質就是在供水管網中安裝相應的壓力傳感系統，把收集到的壓力信號轉換成標準信號送入PID中，經過調節器的比較運算，得出控制參數，傳輸給變頻器，與此同時PLC協同作用，根據偏差進行調節，這樣二者共同參與控制，就可將較大的偏差較快的穩定預在期的波動范圍之內，這樣就能夠有效地解決大滯后系統造成的響應速度慢問題。

PLC控制恒壓供水系統在運行觀測方面的優勢有很多。首先就是變頻器對于電機啟動的控制模式，軟控制可以減少設備損耗，延長電機使用年限，可以有效的節約電能消耗，節約使用成本。其次，控制流程趨近于智能化，方便在控制過程中進行參數的修改，比如壓力設定數值，壓力的上下限，PID值等方面，都能得到靈活的控制，降低了操作和整修的難度。最后，采用PLC控制的系統，可以給完善的電器安全保護內容的建設留下很大的空間和余地，并且可以通過編程增強自身的自我防御，給系統自我診斷提供了實現條件。

4 結束語

正如上文所說，我們可以發現對于恒壓供水系統而言，采用PLC作為控制核心，軟件結構組成簡單，調節能力很強，同時市場價格也在逐年的降低，加上維修難度小，對于系統的成本節約有很多益處。除此之外，變頻器控制的電機轉速能夠實現水泵電機的順利轉換，能夠在節能的基礎上更好的延長水泵的壽命。就目前實際應用的成果來看，在新電工領域，PLC恒壓供水系統有著無可比擬的優勢，在提高供水質量的同時，無論在投建、運行的經濟性能還是穩定性、可靠性方面，都有著巨大的發展空間。因此應該加強對于PLC供水系統的細致化研究，強化其在供水方面的主導型地位。

參考文獻

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