摘要：本文介紹了一種plc可編程序控制器恒壓供水監(jiān)控系統(tǒng)。著重說明了該系統(tǒng)的操作原理和恒壓供水的設(shè)計方法，并給出了自動調(diào)壓的程序框圖。
關(guān)鍵字：可編程序控制器 控制 供水系統(tǒng)

1. 引言

　　恒壓供水系統(tǒng)對于某些工業(yè)或特殊用戶是非常重要的，例如在某些生產(chǎn)過程中，若自來水供水因故壓力不足或短時缺水時，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重時使產(chǎn)品報廢和設(shè)備損壞。又如當(dāng)發(fā)生火警時，若供水壓力不足或無水供應(yīng)，不能迅速滅火，可能引起重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。所以某些用水區(qū)采用恒壓轟水系統(tǒng)，具有較大的經(jīng)濟(jì)和社會意義。
　　在舊加壓設(shè)備中，恒壓供水一般采用起動或停止加壓站的水泵和調(diào)節(jié)出口閥開度來實(shí)現(xiàn)。控制系統(tǒng)是采用繼電接觸器控制線路，這種系統(tǒng)線路復(fù)雜，維護(hù)困難，操作麻煩，工人要24小時值班看守，勞動強(qiáng)度大。所以有必要對之進(jìn)行改造，提高自動化水平。
　　本文介紹的用于某自來水加壓站快速起動恒壓供水監(jiān)控系統(tǒng)，采用松下電工生產(chǎn)的fp3型可編程序控制器（plc）進(jìn)行控制，用研華工控機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，自動化程度高，整個工作程序自動完成，能清楚地顯示各個設(shè)備的實(shí)時狀態(tài)，并自動調(diào)節(jié)水壓。
　　本系統(tǒng)還設(shè)有多種保護(hù)，如水壓超限報警、閥門故障報警、水位超限報警并處理、水泵電機(jī)電流過流報警并處理等。

2. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制要求
　　恒壓供水系統(tǒng)由主供水回路、備用回路、2個清水池及泵房組成，如圖1所示。

　　其中泵房裝有1# ~ 6#共6臺150kw泵機(jī)。另外還有多個（v1 ~ v23）電動閘閥控制各供水回路和水流量。
　　要求該恒壓供水系統(tǒng)具有如下基本操作功能。
　　（1）當(dāng)市政自來水壓力高于設(shè)定壓力21.56×104pa時，直接由市自來水供水。
　�。�2）當(dāng)市自來水低于設(shè)定壓力，但不低于下壓力7.84×104pa時，采用直抽水加壓供水方案。即逐步起動2臺泵機(jī)向管網(wǎng)充壓。當(dāng)檢測到市自來水高于設(shè)定壓力時，再轉(zhuǎn)換成市自來水直接供水。
　�。�3）當(dāng)自來水壓力持續(xù)低于2.94× 104pa或出現(xiàn)確切負(fù)壓信號時，應(yīng)立即轉(zhuǎn)換成抽池水加壓，但此時應(yīng)保證水池水位高于 低限水位的條件。
　　（4）當(dāng)采用直抽水或抽池水加壓供水時www.plcs.cn，應(yīng)能自動調(diào)節(jié)其總出口水壓為給定值，調(diào)節(jié)誤差小于等于± 10%。

3. plc控制系統(tǒng)設(shè)計
　　恒壓供水系統(tǒng)的檢測點(diǎn)以及控制量較多，是一個規(guī)模較大的測控系統(tǒng)。根據(jù)其特點(diǎn)，我們選用了松下電工的fp3可編程序控制器作為控制裝置。該控制器與其它可編程序控制器相比，具有一些明顯的優(yōu)點(diǎn)，如fp3采用了模塊化設(shè)計，可根據(jù)實(shí)際需要靈活組裝，使用方便，i/o分配采用自由編程方式；容量大，程序量只受掃描周期限制，而掃描周期可在一定范圍內(nèi)自行更改；具有a/d、d/a、脈沖輸出、位置控制等高級單元，可實(shí)現(xiàn)“共享存儲器”；另外還有一些特殊的功能。
　　恒壓供水plc系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1虛框內(nèi)所示。系統(tǒng)包括一個電源單元、一個cpu單元、一個上位機(jī)聯(lián)結(jié)單元，還有i/o 單元和a/d單元。上位機(jī)采用研華工控機(jī)abb公司組態(tài)軟件，上位機(jī)聯(lián)結(jié)單元通過c?/font>net適配器與之通訊。工控機(jī)對整個系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，顯示器顯示了整個加壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、各個閥門與水泵的實(shí)時狀態(tài)、讀出各個水壓及流量、閥門的開度、水池水位等參數(shù)，并有各種報警實(shí)時顯示和故障記錄。
　　系統(tǒng)既有模擬量輸入，也有開關(guān)量輸入。模擬量通過a/d模塊輸入，共27個通道。i/o各有96個點(diǎn)。

4. plc的軟件設(shè)計
　　根據(jù)恒壓供水操作要求，plc控制系統(tǒng)要隨時監(jiān)控市自來水以及供水口的情況來決定是否要起動水泵，或是采用直抽水充壓方案還是采用抽水池水充壓的方案。控制系統(tǒng)的程序較復(fù)雜。
在控制過程中，供水口的水壓自動調(diào)節(jié)是一個重要和較有特色的設(shè)計部分之一，在此著重介紹實(shí)現(xiàn)自動恒壓功能的軟件設(shè)計。
　　由于供水系統(tǒng)管道長、管徑大，閥門的開、關(guān)、管網(wǎng)充壓都較慢，故系統(tǒng)是一個大滯后系統(tǒng)。同時因為是在舊設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，要利用現(xiàn)有的設(shè)備，故并未采用調(diào)速調(diào)壓，而是采用下述多種方法對水壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。首先采用分段調(diào)節(jié)法，把水壓偏差分為四段，即10%、20%、30%、40%，當(dāng)檢測到偏差較小時，輸出的控制量（蝶閥的增量）較小，且操作周期亦較大；當(dāng)偏差較大時，則輸出的控制量較大而操作周期較小，使其快速減小偏差而又避免過大超調(diào)。另外，在偏差小于等于± 10%時，再加上模糊控制，根據(jù)d ek=ek-ek-1的值來確定是否調(diào)節(jié)蝶閥開度，使誤差進(jìn)一步減少，保證其小于等于± 10%的誤差要求。當(dāng)調(diào)節(jié)閥門開度仍不能使偏差進(jìn)入允許范圍時，用起動或停止1臺或1臺以上水泵的方法來調(diào)節(jié)水壓。通過這樣多種調(diào)節(jié)水壓方法相結(jié)合，可使出水口水壓得到滿意的調(diào)節(jié)效果。
　　自動調(diào)壓子程序框圖如圖2所示。

5. 結(jié)論
　　本文所設(shè)計的plc恒壓供水監(jiān)控系統(tǒng)已成功地應(yīng)用于某工業(yè)區(qū)，運(yùn)行結(jié)果表明，該系統(tǒng)完全滿足其設(shè)計要求，具有操作方便、可靠性強(qiáng)、數(shù)據(jù)完整、監(jiān)控及時等突出優(yōu)點(diǎn)，并大大地減輕了操作工人的勞動強(qiáng)度、縮短了操作時間，受到了操作人員、維護(hù)人員、管理人員的好評。該監(jiān)控系統(tǒng)的成功設(shè)計，也為類似系統(tǒng)的舊設(shè)備改造提供了可取的經(jīng)驗。