吳榮海

摘 要：文章分析樓宇給排水系統(tǒng)組成框架和特點(diǎn)，介紹由PLC控制的樓宇給排水系統(tǒng)硬件組成，軟件設(shè)計(jì)以及組態(tài)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：PLC；樓宇；給排水；智能控制系統(tǒng)

前言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及居民收入水平的提高，民眾對(duì)于居住舒適性的要求也隨之提高。通過(guò)將不斷發(fā)展的電子、通信以及自動(dòng)控制等新科技應(yīng)用于樓宇建設(shè)中，從而不斷的提高樓宇的智能化水平，構(gòu)建出更為先進(jìn)、宜居的居住環(huán)境。建筑給排水是樓宇建筑中的重要組成部分，根據(jù)國(guó)家的相關(guān)規(guī)定建筑樓宇給排水系統(tǒng)中所使用的相關(guān)給、排水設(shè)備需要具有監(jiān)控與記錄功能。此外，甲級(jí)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中還對(duì)建筑樓宇中所使用的給排水設(shè)備的運(yùn)行與響應(yīng)應(yīng)具有狀態(tài)顯示、超限報(bào)警以及相關(guān)的通訊等的功能。做好樓宇給排水系統(tǒng)的控制對(duì)于提高樓宇給排水能力，確保為居民提供舒適、適宜的居住環(huán)境是現(xiàn)今乃至今后一段時(shí)間樓宇建設(shè)的重點(diǎn)。隨著電子技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，使用PLC作為控制核心的樓宇給排水控制系統(tǒng)不論是在控制的簡(jiǎn)便性、經(jīng)濟(jì)性以及可靠性方面都有著不小的優(yōu)勢(shì)。

1 樓宇給排水系統(tǒng)的組織架構(gòu)

樓宇給排水系統(tǒng)主要由生活給水、消防上水以及建筑排水系統(tǒng)等部分組成。其中在樓宇的生活給排水中主要由給水泵、給水箱、給水管道以及給水管道測(cè)壓變送器以及計(jì)量給水水量的脈沖水表等組成，為保證樓宇給水壓力的穩(wěn)定通過(guò)采用變頻控制的單泵或是工頻、變頻切換控制多臺(tái)泵的方式來(lái)加以實(shí)現(xiàn)。消防給水是樓宇給水中的重要組成部分，其中消防給水主要由給水箱、噴淋泵、壓力開(kāi)關(guān)、消防管道和閉式噴淋頭等組成。當(dāng)傳感器檢測(cè)到火災(zāi)信號(hào)時(shí)消防給水系統(tǒng)通過(guò)控制噴頭的自動(dòng)給水來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴淋滅火。對(duì)于排水系統(tǒng)的控制系統(tǒng)主要由污水箱、液位傳感器、排水泵與排污管道等組成，通過(guò)液位傳感器檢測(cè)污水坑中的水位以控制排水泵的工作。

2 PLC控制樓宇給排水控制系統(tǒng)的硬件組成

2.1 生活給水系統(tǒng)

樓宇生活給水系統(tǒng)控制的主要目的是將樓宇給水系統(tǒng)的壓力控制在一個(gè)較為穩(wěn)定的壓力范圍內(nèi)，通過(guò)壓力傳感器對(duì)生活給水系統(tǒng)中的給水壓力進(jìn)行檢測(cè)并將壓力信號(hào)反饋至PLC中以控制變頻泵的啟?；蚴沁\(yùn)行的轉(zhuǎn)速。整套生活給水系統(tǒng)主要由給水泵、變頻控制器、壓力送變器等組成。采用單泵變頻控制時(shí)，當(dāng)壓力送變器檢測(cè)到供水系統(tǒng)的壓力低于PLC中所設(shè)定的壓力值時(shí)，PLC對(duì)給水單泵變頻器發(fā)出工作信號(hào)，從而將給水系統(tǒng)中的給水泵轉(zhuǎn)變?yōu)樽冾l工作狀態(tài)對(duì)給水系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)壓。當(dāng)使用變頻單泵給水系統(tǒng)時(shí)，如果樓宇對(duì)于水的用量增加，生活給水泵變頻器控制時(shí)，如將工頻上升至50Hz時(shí)仍無(wú)法將給水管道的壓力升至設(shè)定值，則PLC根據(jù)情況將生活給水泵切換至工頻工作狀態(tài)并將備用泵啟動(dòng)進(jìn)入到變頻狀態(tài)以確保樓宇給水系統(tǒng)的壓力。

2.2 消防給水系統(tǒng)

消防給水系統(tǒng)是樓宇給水系統(tǒng)的重要組成部分，整個(gè)消防給水控制系統(tǒng)包含有伺應(yīng)狀態(tài)和報(bào)警狀態(tài)。其中伺應(yīng)狀態(tài)指的是消防控制系統(tǒng)在完成裝運(yùn)調(diào)試后處于滅火工作前的一個(gè)工作狀態(tài)，整個(gè)噴水系統(tǒng)中內(nèi)部存有0.2MPa-0.3MPa的水壓力，以便在火災(zāi)報(bào)警時(shí)能夠及時(shí)的完成噴水滅火工作。

3 樓宇給排水控制系統(tǒng)的PLC程序的編制

整個(gè)樓宇給排水控制系統(tǒng)由上位機(jī)（微機(jī)）、下位機(jī)（PLC）以及控制總線以及閥、傳感器等構(gòu)成樓宇給排水控制系統(tǒng)的硬件組成部分。下位機(jī)主要使用西門(mén)子系統(tǒng)中的S7-200CN系列中的S7-222CN型PLC，使用擴(kuò)展電纜將其與模擬量模塊進(jìn)行擴(kuò)展連接，上位機(jī)與下位機(jī)PLC之間使用PC-PPI電纜相互連接。通過(guò)在樓宇給排水控制系統(tǒng)的上位機(jī)中安裝力控組態(tài)軟件以及在下位機(jī)中對(duì)PLC的程序進(jìn)行編譯以實(shí)現(xiàn)對(duì)于樓宇給排水控制系統(tǒng)的控制。其中下位機(jī)依靠?jī)?nèi)部的程序?qū)怯罱o排水設(shè)備進(jìn)行全自動(dòng)的控制，上位機(jī)與下位機(jī)之間通過(guò)使用PPI線纜實(shí)現(xiàn)兩者之間通信并在上位機(jī)中實(shí)現(xiàn)對(duì)樓宇給排水控制系統(tǒng)中各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)的監(jiān)視、顯示和記錄，同時(shí)還可以將樓宇給排水控制系統(tǒng)與市政給、排水控制網(wǎng)絡(luò)相連接以便對(duì)樓宇給排水控制系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控從而更好的對(duì)樓宇給排水進(jìn)行調(diào)度保障。在對(duì)樓宇給排水控制系統(tǒng)的PLC程序進(jìn)行編制有：（1）生活給水系統(tǒng)的恒壓控制程序的編制。在生活給水系統(tǒng)中為確保給水的壓力需要做好對(duì)于給水壓力的采集以及給水泵組的控制，在樓宇給排水控制系統(tǒng)給水恒壓PLC程序的編制中主要應(yīng)用PLC中的PID編程控制以實(shí)現(xiàn)對(duì)于變頻器的控制，在樓宇給排水控制系統(tǒng)的給水系統(tǒng)PLC程序的編制中需要采用主、子程序相結(jié)合的模式，其中樓宇給排水控制系統(tǒng)給水恒壓PLC程序編制時(shí)要按照：主程序啟動(dòng)-調(diào)用給水系統(tǒng)的給水壓力的計(jì)量-PID計(jì)算初值-故障預(yù)警程序-完成變頻頻率初值賦值-變頻泵啟動(dòng)-變頻與給水泵工頻的控制邏輯之間的轉(zhuǎn)換。在給水壓力的檢測(cè)上，脈沖式水表將給水系統(tǒng)中的給水量檢測(cè)的開(kāi)關(guān)信號(hào)通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)將其輸送至PLC控制模塊的信號(hào)接收端，從而完成給水壓力的輸送，PLC通過(guò)內(nèi)部程序?qū)λ邮盏降男盘?hào)進(jìn)行處理，并根據(jù)給水系統(tǒng)內(nèi)水壓力的大小完成對(duì)于給水系統(tǒng)變頻泵的工頻頻率的控制。（2）消防給水系統(tǒng)PLC程序的編制。在檢測(cè)到火災(zāi)報(bào)警信號(hào)后，輸出噴淋信號(hào)控制消防水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，向消防給水系統(tǒng)中供水同時(shí)控制火災(zāi)房間內(nèi)噴淋設(shè)備的閥組控制設(shè)備打開(kāi)閥組以實(shí)現(xiàn)對(duì)于火災(zāi)房間的消防噴淋。消防自動(dòng)噴淋使用與排污水控制都是通過(guò)使用開(kāi)關(guān)信號(hào)作為給水泵的開(kāi)啟及制動(dòng)信號(hào)的。（3）上位機(jī)組態(tài)監(jiān)控設(shè)計(jì)，在樓宇給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)于上位機(jī)所使用的組態(tài)軟件監(jiān)控中需要使用力控組態(tài)軟件。

4 對(duì)于樓宇給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)

對(duì)于樓宇給排水系統(tǒng)中的人機(jī)交換界面的設(shè)計(jì)時(shí)，其整個(gè)畫(huà)面主要由3各部分組成，樓宇給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)監(jiān)控、報(bào)警等，在樓宇給排水系統(tǒng)上位機(jī)中的監(jiān)控畫(huà)面中可以實(shí)時(shí)的顯示供水系統(tǒng)中的供水壓力、水表累積數(shù)據(jù)以及排水抗（箱）中液位的高低以及消防給水系統(tǒng)中閥門(mén)中的運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)對(duì)于樓宇生活給水系統(tǒng)中的供水泵的運(yùn)行狀態(tài)（如運(yùn)行、工頻/變頻運(yùn)行、停止等）等進(jìn)行相應(yīng)的顯示。同時(shí)通過(guò)上位機(jī)監(jiān)控界面可以對(duì)樓宇給水控制中的相應(yīng)的給水管道的設(shè)計(jì)壓力值進(jìn)行相應(yīng)的修改設(shè)定，同時(shí)對(duì)于樓宇給排水系統(tǒng)中的給水管道的PID控制參數(shù)也能夠進(jìn)行相應(yīng)的修改，而后通過(guò)上位機(jī)與下位機(jī)之間的程序自動(dòng)對(duì)下位機(jī)中PLC相應(yīng)的設(shè)定參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的修改。同時(shí)通過(guò)上位機(jī)組態(tài)軟件界面上還能夠?qū)φ麄€(gè)樓宇的給排水運(yùn)行情況進(jìn)行直觀的顯示，同時(shí)組態(tài)軟件還能夠在上位機(jī)上針對(duì)具體某一樓層的給排水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)與監(jiān)視，并對(duì)給排水管道的壓力值進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)定。

整個(gè)樓宇給排水系統(tǒng)主要由上位機(jī)、下位機(jī)以及控制終端等幾個(gè)主要部分組成，上位機(jī)主要使用PC機(jī)作為控制器，下位機(jī)使用PLC作為控制器對(duì)閥組、泵組等控制終端進(jìn)行控制，通過(guò)在上位PC機(jī)中安裝力控組態(tài)軟件和在下位機(jī)（PLC）中安裝編程的編譯軟件從而使得PLC可以實(shí)現(xiàn)對(duì)樓宇給排水的自動(dòng)程序控制，并將采集到的監(jiān)控信息傳輸至上位機(jī)中由上位機(jī)對(duì)樓宇給排水系統(tǒng)的監(jiān)視、顯示和控制，從而使得樓宇給排水的生活給水雙泵變頻控制、用水計(jì)費(fèi)和消防給水控制，具有良好的應(yīng)用前景。

5 結(jié)束語(yǔ)

樓宇給排水自動(dòng)控制是樓宇智能化發(fā)展的重要一環(huán)，通過(guò)在樓宇給排水控制中使用PLC作為控制的核心組建樓宇給排水控制網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)對(duì)于樓宇給排水的智能化控制。

參考文獻(xiàn)

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