基于PLC的恒压供水控制系统关键技术分析

杨 钊

(鹤壁煤业技师学院，河南 鹤壁 458000)

1 引言

变频恒压供水能够满足稳定供水出口(或管网)的压力，使得供水质量得以保证，供水系统压力在变频调速手段能够保证对于供水水量及压力的要求，满足供水系统的安全可靠的要求。在供水领域应用相关的通讯技术、自动化技术和网路技术，能够对于信息共享、降低能耗和提高劳动生产率具有积极意义。变频供水的出现能够解决供水系统在运行中流量和水压在一天中的变化较大的问题，同时具有水压恒定、噪声小、节能等一系列优点，因此，恒压供水控制系统在供水领域应用越来越广泛[1，2]。

2 恒压供水系统的设计

2.1 确定控制参数和控制对象

西门子公司的S7-300 PLC和MM440系列变频器是本次恒压供水系统中所采用的关键部件，同时，整个设计过程通过STEP7软件进行控制程序仿真，其中采集和控制参数主要分析如下:

液位检测，通过安置在储水罐内的液位计进行的测量值与系统设定值的比较，可以发现液位的变化，然后才能进行调节阀的开度的调节操作。

入水压力检测。在入水管口安置压力计，控制两个蝶阀的开启与关闭则是通过比较测量值与系统设定值间的关系而得。

变频恒压供水。稳定、正常供水的重要环节就是水泵控制，恒压供水压力定值调节在4台供水泵控制中采用，在变频器调节水泵转速下，按照定压点的压力，为了保证系统安全、恒压运行，应该及时调整供水量而避免系统缺水。控制两台水泵的“一拖二”方式在本设计中通过两台变频器来实现。

余氯及浊度检测。通过在出水口的余氯分析仪检测一次余氯，检测频率一般为10分钟，CLO2投量在检测值大于设定值的情况下进行减少，当大于设定值的情况下而进行增加投量。水的浊度则是通过利用浊度计进行检测。在达到一定的浊度后，为了保证水质的净化，需要在加投絮凝剂到循环泵前进行精确计算。

2.2 恒压供水系统程序编译

2.2.1 调节阀开度

调节阀开度是根据入水压力控制蝶阀启停，还有根据液位调节阀进行的。在本系统中，首先输入入水压力的模拟量N(量程为0-1000kpa)，4-20mA为输出信号，然后根据相关的转化公式，进行把模拟量转化为数字量。通过相关的压力值的比较，进行蝶阀的开启和关闭操作。比如，设定值大于测量值的情况下，则要求蝶阀1，同时蝶阀2关闭。

同样，对于液位高度为模拟量(0-1000cm)来说，4-20mA为输出信号。然后根据相关的转化公式，进行把模拟量转化为数字量。然后按照反馈值的计算公式:反馈值=(设定值一测量值)*系数00.1+前一次反馈，计算得出当前反馈数值。通过比较前一次反馈值和当前反馈数值，判断调节阀的开度。比如，当前次反馈值＜当前反馈值的情况下，则说明液位变低，应该开大调节阀;反之，前次反馈值＞当前反馈值的情况下，则说明液位变高，则应该关小调节阀;同样，在反馈值=前次反馈值的情况下，则说明液位并没有发生变化，而是应该保持调节阀的开度不用调节。

2.2.2 变频恒压供水控制

模拟量输入压力，4-20mA为输出信号，然后根据相关的转化公式，进行把模拟量转化为数字量。模拟量输入对象则为变频器1输出频率，这时变频器1可以通过模块FCl06收到传送指令，然后按照反馈值的计算公式:反馈值=(设定值一测量值)*系数00.1+前一次反馈，计算得出当前反馈数值。通过比较前一次反馈值和当前反馈数值，在结合每10s测量一次的定时器数据的基础上，进行计数器操作。计数器1就计1是在反馈值高于47.5Hz的情况下，当出现反馈值有一次低于47.5Hz的情况下，清零计数器而重新进行计数操作。计数器计数到30则是在当反馈值一直高于47.5Hz的情况下，则2#泵在5分钟后打开。计数器2就计1则是在反馈值低于5Hz的情况下，计数器就清零，重新计数则是在反馈值有一次高于5Hz的工况下。计数器计1数到30，同样是在反馈值一直低于5Hz的工况下，此时，2#泵在5分钟后进行关闭。1#泵和2#泵都处于启动状态下，经过5分钟以后，则应该进行3#泵及变频器2的开启操作。

变频器2的工作过程与变频器1类似，在4#泵的关闭状态下，变频器2新的反馈值应该按照下述公式计算，即，反馈值=(设定值-测量值)*系数0.01+前一次反馈。其中测量频率为10s，当反馈值小于5Hz，计数器进行加1操作。3#泵的频率能够在15分钟内保持小于5Hz，则可以进行3#泵关闭操作。

2.2.3 余氯检测及浊度检测

模拟量输入余氯值，4-20mA为输出信号，然后根据相关的转化公式，进行把模拟量转化为数字量。测量值与设定值的大小比较可以决定CL02的投量关系，即，在设定值小于测量值的情况下，进行CL02的投量减少操作，反之，则进行CL02的投量加大操作。

模拟量输入浊度值，4-20mA为输出信号，然后根据相关的转化公式，进行把模拟量转化为数字量。根据比较测量值与设定值的大小进行判断絮凝剂投放的操作，其中，当设定值小于测量值时，投放到循环泵前。

3 结论

变频调速恒压供水系统具有节能、安全、高品质的供水质量等优点。采用PLC作为控制器，硬件结构简单，成本低，系统实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定，以满足用水要求。

[1]宋阳.基于PLC的双恒压供水控制系统设计研究[J].制造业自动化，2012，34(15).

[2]胡赤兵，桑瑞鹏.利用PLC实现泵站变频恒压供水控制系统[J].排灌机械，2005，23(3).