PLC在大楼供水机械设备中的应用

2011-01-09李红

科技传播 2011年17期

关键词：恒压水压大楼

李红

集美大学诚毅学院，福建厦门 361021

PLC在大楼供水机械设备中的应用

李红

集美大学诚毅学院，福建厦门 361021

大楼供水系统机械设备由于其适应性强，在很多的场合都有用途。在大楼供水机械设备中，核心部分就是PLC。本文对于PLC系统在大楼供水机械设备自动控制中的应用现状，根据装置的基本情况，运用增量式PID进行调节，并且重点阐述软硬件的配合使用，实现了软启动和停止的功能，并且能够保持恒压供水。

PLC；大楼供水机械设备；PID；恒压供水

目前，计算机自动化的发展，给与很多机械设备新的信息化技术应用，从而提高了这些机械设备的应用程度和深度。控制技术上的发展和完善，使得变频器在目前机械和电子的各个领域发展迅速，机械行业尤其如此。与信息化的结合使得机械行业的发展越来越快，PLC与变频器的可靠性与灵活性得到了用户的认可。

从传统上来说，原有的大楼供水机械设备暴露了很多的缺点。比如水的污染在很多地区尤其的严重，在用水过程中楼层的用水不平衡现象比较明显。另外由于传统的供水机械在使用寿命和使用的保养方面，性价比都不如现在新的机械设备，所以在这样的情况下对于大楼供水机械设备的新研究就层出不穷。

1 系统工作原理

供水楼层对于供水压力的设定非常重要，要有充分的设定，才能够保证足够的压力。在早期的大楼里，我们常常会发现在高层的住户早上开水龙头，水很小，就是因为压力不足的原因。在新技术的发展下，目前水压基本可以达到满足大楼越来越高的水压要求。

当用户用量增大的时候，压力传感器检测到的水压就会越来越小，水压的实际值和水压的设定偏差就会增大。所以当偏差大小发生，就可以根据这个大小值来决定启动泵的数量，在解决方法上主要是运用加大流量的方法，这种方法可以解决用水量增大的问题。相反，当用水量减少的某些时段，那么水泵的压力输出就会变小，在这种情况下输出的压力偏差越小，根据这个偏差值来决定关闭泵的数量，用来最大限度地节省电能。另外一旦在火灾发生以后，四台泵在启动的时候，可以保证供水量最大，利用水泵的数量对水量的供水进行恒压的控制。系统具体硬件包括几种，比如三菱变频器，四台继电器，接触器，变频电机等，都是必须在系统中进行严格设置的。

图1 系统软启、软停主电路

2 系统工作方式

系统可以进行如下的操作：第一是在上行过程中，系统要对启动进行控制，一般使用软启动。当在自动运行的时候，要对启动的软键进行控制，一般是按下TD200上的起动。正常来说，PLC程序控制模拟量模块EM235给定变频器一固定频率输出，此时若用 PID运算输出直接控制变频器则变频器依设定的上升时间运行，升速太快，系统冲击很大。而在下行过程中，对于PLC程序判断运行很重要。如果系统压力比较大，那么变频器运行大约是在18HZ左右，且一般保持在一个水平上，不能效率很低，经验值大约就是18赫兹。

3 软件设计

1）PID调节以实现恒压供水

该系统为了克服内存容量的不足，我们选用增量式PID控制，即输出量是两个采样周期值之差e（k），控制器的输出增量为△U（k）。表达式如下：

其中：K1、K2、 K3为经验系数，需要现场调试修改。

e（k）、 e（k-1）、e（k-2）为对应采样时刻的偏差。

当用水量增加时，Uf减小，e（k）增大，需要添加水泵供水，以达到设定水压，通过这种方法实现恒压供水。增量式控制程序框图。

2）数字滤波来保证采样数据的准确性

对于数字滤波的作用，就是要用于防止瞬时的抖动所带来的各种问题，这样才能够在数据采样中保持一定的准确性，一般采用两种方法进行处理：

（1）当采样值比最大值还大时，我们取最大值为这次的采样值；

（2）考虑到精度的要求不高，我们采用数字滤波中的平均值滤波方法。

3）编程思路及安全连锁

工艺控制（控制对象主要是对4台水泵的控制）按用户用水量的大小，可自动完成工作过程的控制。利用优先级控制：压力的优先级比时间的优先级高，来确保压力恒定。一般对于系统的经济实用性要进行常规思维的突破，才能够不再对热继电器的状态进行检测。

4）工作数据的处理

工作数据的处理显得尤为重要，尤其是在配水装置中，数据的查阅能力非常重要，这对于系统的稳定性来说，很有价值。运用工作数据可以对配水装置进行控制，而且数据的读取在其中也有较大的意义，为降低供水成本、修改程序提供依据。通过对动态数据的查阅，可以使系统管理员对系统的动态过程能够很好的监控，从而有效地、合理的分配水资源。

5）报表输出及监控

输出的报表实际过程中可以分为两类：第一类是定时报表，第二类是动态数据分析报表。在组态软件中，上位计算机就是利用一类组态软件的，报表的编辑器可以实现这种功能，而且将鼠标放在一个对象上即可完成。