岳 鵬

山西太水市政工程有限公司 山西 太原 030009

當(dāng)前隨著社會科技與經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人口結(jié)構(gòu)逐漸向城市化進(jìn)程發(fā)生變革，人們對于用水的需求量也隨之越來越大。但由于水資源取之有限，當(dāng)下供水問題的嚴(yán)峻已經(jīng)成為了亟待解決的重要問題。傳統(tǒng)供水的設(shè)計理念，并未有預(yù)料到城市人口結(jié)構(gòu)越來越多這一發(fā)展現(xiàn)狀，所以當(dāng)處于人口不斷增長現(xiàn)下狀況時，出現(xiàn)用水高峰期停水或是水壓不足的問題，并且越來越頻繁。而用水量強度較小的夜間時刻，供水系統(tǒng)也依舊進(jìn)行這高強度的工作，也就直接造成了電能資源的浪費，也增加了供水單位的成本。

對此，恒壓供水系統(tǒng)能夠針對性的解決這一難題，它自身的變頻調(diào)速能夠在人們?nèi)粘Ｓ盟母叻迤?，提供高效的管網(wǎng)水壓，充分滿足人們對于用水的需求。而當(dāng)人們用水較少的時段，恒壓供水還能夠進(jìn)行及時的檢測，并調(diào)整水泵的轉(zhuǎn)速，這樣一來，很好地節(jié)約了電力成本[1]。恒壓供水系統(tǒng)以小型變頻器與PLC結(jié)合組成，不僅具有良好的穩(wěn)定性，其制作成本也較傳統(tǒng)供水系統(tǒng)低廉，且在投入使用過程中，對其的維護(hù)檢修工作也簡單方便[2]，所以，恒壓供水系統(tǒng)有著良好的發(fā)展前景，是供水行業(yè)實現(xiàn)良好發(fā)展的內(nèi)驅(qū)動力。

1 恒壓供水系統(tǒng)的概述

1.1 傳統(tǒng)定壓供水方式存在的弊端

以傳統(tǒng)定壓供水方式的工作過程研究來看，首先對其進(jìn)行管理工作便是難點，由于供水系統(tǒng)的復(fù)雜性及造價較高，難以對其開展有效的管理。管道通常情況下是與大氣進(jìn)行連接，這就導(dǎo)致管道容易出現(xiàn)被腐蝕的問題，難以實現(xiàn)長久穩(wěn)定的工作。傳統(tǒng)的定壓水箱自身構(gòu)成較大，需要專門且寬闊的地方進(jìn)行安置，且供水水箱中，通常容易出現(xiàn)較多微生物，或是藻類生物的滋生，很有可能造成水源的污染，就需要供水機構(gòu)定期開展定壓水箱的圍護(hù)與檢修，并要聘請相關(guān)的衛(wèi)生防疫部門進(jìn)行專業(yè)的檢驗[3]。想要進(jìn)行高危定壓水箱良好的控制，通常要以泵的臺數(shù)投入作為調(diào)節(jié)的主要方式，但其能夠發(fā)揮的作用確不能滿足人們的期待，它缺少能夠進(jìn)行良好調(diào)節(jié)的供水量與用水量之間的平很，這就使得水泵難以真正發(fā)揮自身的作用，實現(xiàn)高質(zhì)量的工作效率。傳統(tǒng)的定壓水泵在設(shè)定方式上，水泵需要進(jìn)行頻繁的啟動與停止，這就直接的縮短了水泵及自身的各項零件使用壽命的縮短，增加投入的成本。而使用高位水箱進(jìn)行供水時，當(dāng)人們用水處于高峰期時，管網(wǎng)的壓力就會直接增大，這就容易導(dǎo)致人們在用水時出現(xiàn)水壓不足，或是冷熱不均的情況。傳統(tǒng)定壓供水在水泵的設(shè)計上，工作人員只著重關(guān)注與機體整個的安全系數(shù)，選擇最大的電機型號，而在用水需求較小或是進(jìn)行余水調(diào)控的環(huán)節(jié)中，大量的能源都需要消耗在閥門上，這也直接的導(dǎo)致了電力資源的浪費。

1.2 恒壓供水系統(tǒng)的概述

恒壓供水系統(tǒng)最顯著的特點，便是在人們用水需求高峰時期，能夠讓出口壓力穩(wěn)定運行，以不變的供水方式應(yīng)對供水管網(wǎng)系統(tǒng)中水量的裱花。供水網(wǎng)的出口壓力值，以用戶用水的需求量進(jìn)行調(diào)控[4]。在傳統(tǒng)定壓供水的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了各方面的創(chuàng)新與突破，且已經(jīng)廣泛被供水行業(yè)所推行應(yīng)用。其最突出的變頻恒壓供水系統(tǒng)，有以下幾點特色：一是，它自身具備良好成熟的節(jié)能功效，在原本的基礎(chǔ)上能夠?qū)崿F(xiàn)20%-40%的節(jié)能效率，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)綠色用電，還能為供水機構(gòu)節(jié)約成本。二是新型的恒壓供水系統(tǒng)，對于占地面積的需求不高，這也能夠良好降低投入成本，且能獲取可觀的使用效率。三是恒壓供水自身的配置較為先進(jìn)，擁有良好的自動化技術(shù)，且系統(tǒng)構(gòu)建科學(xué)，自身的功能十分齊全，便于供水機構(gòu)便捷可靠的長期使用。四是新型恒壓供水系統(tǒng)運行十分合理，它一改傳統(tǒng)供水系統(tǒng)的啟停方式，在這基礎(chǔ)上以軟啟動、軟停止消除水錘的效應(yīng)，且很大程度的降低了電機軸的扭轉(zhuǎn)與磨損，不僅大大提升了水泵自身使用的壽命，還減少了在使用過程中可能出現(xiàn)的故障，降低了供水機構(gòu)進(jìn)行檢修維護(hù)的費用。五是變頻恒壓的運用，是將水源直接供應(yīng)，這樣的方式改變了傳統(tǒng)模式下可能引發(fā)的水源二次污染，保護(hù)水源的衛(wèi)生狀況，降低了疾病的發(fā)生幾率[5]。六是新型恒壓供水系統(tǒng)，引入現(xiàn)代智能化的科技應(yīng)用，實現(xiàn)了良好的通訊控制，這樣大大的降低了人力資源成本的投入，實現(xiàn)了無人值守也能穩(wěn)定運行的良好發(fā)展。

2 PLC構(gòu)成的恒壓供水系統(tǒng)

2.1 PLC系統(tǒng)構(gòu)成及控制的原理

PLC系統(tǒng)是通過FP0-C32、AD轉(zhuǎn)換模塊FP0-A21、超小型的變頻VF0以及智能壓力變送器、這四臺被廣泛應(yīng)用的加壓水泵組成。設(shè)計人員將壓力傳感器合適的安裝與出水管網(wǎng)上方，就能實現(xiàn)將出口壓力信號轉(zhuǎn)換為4-20mA的規(guī)范信號。然后通過系統(tǒng)的自動運算過程，將定壓相關(guān)的數(shù)值與參數(shù)進(jìn)行對比，從而得出科學(xué)的參數(shù)傳送至變頻器中，再由變頻器進(jìn)行水泵運行速度的控制，通過PLC控制器加泵[6]。系統(tǒng)可以自動根據(jù)用水處于高峰期或是低峰期進(jìn)行由PLC來控制工作泵的數(shù)量，以及變頻器的調(diào)解作用，以此過程來實現(xiàn)恒壓供水。恒壓供水系統(tǒng)還具有自動及手動兩種控制方式，一旦出現(xiàn)供水負(fù)載變化，輸入電壓與頻率隨之變化時，能夠立即以設(shè)定的壓力創(chuàng)建基準(zhǔn)的閉環(huán)控制。

2.2 自動控制方式下的系統(tǒng)工作原理

在變頻控制下，當(dāng)1號泵開展工作時，處于用水高峰期，泵體在滿負(fù)荷情況下，即使變頻器工作的頻率需要調(diào)整為50Hz時，就會以短暫的延遲為契機，將KM1與KM2之間進(jìn)行完美的結(jié)合，而1號泵體就會轉(zhuǎn)換自身的工作頻率，調(diào)解變頻器的輸出頻率為0Hz，這種改變能夠使得KM3與其分離，而轉(zhuǎn)向與KM4之間進(jìn)行吸合。從而使2號泵體有序的調(diào)整工頻工作，3號泵則能夠良好的轉(zhuǎn)變?yōu)樽冾l進(jìn)行工作的開展，相反情況下，當(dāng)處于用水的低峰期時，首先1號泵退出工作，而后2號泵也有序推出工作，以此來實現(xiàn)泵體良好加減的循環(huán)工作過程。

2.3 手動控制的方式

手動控制方式，是可以將PLC輸入繼電器，讓常開常閉的開關(guān)能夠以手動控制的方式選擇四臺水泵進(jìn)入工頻工作或是停止工頻工作，這樣的設(shè)定更具科學(xué)性，能夠當(dāng)電機設(shè)備等出現(xiàn)故障需要進(jìn)行檢修維護(hù)時，及時的幫助進(jìn)行維護(hù)或是電機的更換，相關(guān)的操作規(guī)范要參考控制開關(guān)的I/O分配表。

3 系統(tǒng)硬件的概述

3.1 PLC的結(jié)構(gòu)及原理

PLC，中文翻譯的學(xué)名為“可編程控制器”，它是以微處理作為運營的基礎(chǔ)，以現(xiàn)代化的科技技術(shù)、自動化技術(shù)與通訊技術(shù)之間良好的結(jié)合形成的新型控制系統(tǒng)。它在傳統(tǒng)繼電器的控制技術(shù)上進(jìn)行良好的優(yōu)化，加入現(xiàn)代化的職能信息處理配置，構(gòu)建出良好的自動化工業(yè)工程，是被廣泛推行應(yīng)用的控制設(shè)備。PLC的結(jié)構(gòu)框路徑如圖1所示。

圖1 PLC的結(jié)構(gòu)路徑

3.2 PLC的功能

PLC有著成熟的條件控制功能，它能夠根據(jù)系統(tǒng)的指令調(diào)整和切換不同的操作模式，改變了傳統(tǒng)繼電器觸點進(jìn)行串聯(lián)的方式，能夠高效率的實現(xiàn)與各種邏輯之間的連接，從事達(dá)到控制開關(guān)的目的。PLC具有良好的定時技術(shù)設(shè)定，能夠?qū)φ麄€系統(tǒng)中各項操作進(jìn)行定時或是技術(shù)的控制，以此來取代傳統(tǒng)模式下繼電器與計數(shù)繼電器的功效[7]。PLC能夠通過對于步進(jìn)控制功能來進(jìn)行多道加工工序的控制，嚴(yán)格把控工作過程中的工序問題，只要標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的完成前一道工序，才能開展下一項工序的推進(jìn)。它自身的數(shù)據(jù)處理功能也十分便捷，能夠完成數(shù)據(jù)的傳送、比較、位移、數(shù)值之間的轉(zhuǎn)換，包括運算及邏輯編碼與譯碼之間全部的處理。實現(xiàn)A/D、D/A兩模塊之間與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。對于整個運動控制及過程控制也有著高水平的運營，良好的開展單軸與多軸之間的控制，并能夠?qū)囟?。壓力。速度等等方面進(jìn)行閉環(huán)控制。PLC系統(tǒng)還具備成熟的擴展及遠(yuǎn)程功能功能，能夠通過輸入輸出與擴展單元之間增加點數(shù)，也能附加各種智能單元離開提高PLC自身的控制能力，I/O功單元的運行下，能夠良好的將控制各種設(shè)備與主機之間相連，構(gòu)建了遠(yuǎn)程控制的可行性。PLC自身還具備通訊聯(lián)網(wǎng)功能及監(jiān)控功能等眾多優(yōu)勢，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)良好的數(shù)據(jù)交換，完成較為復(fù)雜的控制指令，還能對于各環(huán)節(jié)工作中一旦發(fā)生故障，及時向工作人員發(fā)出警報，并能夠準(zhǔn)確的鎖定故障位置，通過自主分析來判斷是否需要停止運行等強大功能。

3.3 PLC的主要特點

PLC系統(tǒng)首先具備運行的可靠性，且自身對于環(huán)境的變化適應(yīng)性較高。設(shè)計人員在構(gòu)建系統(tǒng)構(gòu)成中，采取了眾多硬件及軟件結(jié)合的抗干擾措施的加入，主要有以下幾點：意識隔離措施，設(shè)計人員將整個系統(tǒng)中的接口電路才能光電隔離實現(xiàn)信號的船體，不僅能夠有效的避免外部電路與內(nèi)部電路混亂的用電關(guān)聯(lián)，還能夠有效的應(yīng)對外部因素帶來的干擾，同時也對外部高壓的傳入起著關(guān)鍵的作用。二是濾波措施，它是在整個系統(tǒng)各種電路中，科學(xué)合理的布設(shè)多種濾波電路，從而實現(xiàn)對于高頻干擾信號的阻止。三是采用屏蔽措施，設(shè)計人員在內(nèi)部的電源中廣泛的應(yīng)用屏蔽措施，來保護(hù)外界對內(nèi)部電路及電壓，高質(zhì)量的保障供電，將內(nèi)部的電源之間獨立設(shè)定，也能夠良好的避免電源之間的干擾。四是連鎖措施，這一措施是在PLC內(nèi)部設(shè)置良好的檢測電路裝置，當(dāng)內(nèi)部產(chǎn)生故障或是超出規(guī)范作運營的標(biāo)準(zhǔn)時，就能立即開展報警工作，來保證整個系統(tǒng)的正常運行。五是后備措施，后備措施的設(shè)計，能夠?qū)φ麄€系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，避免因為故障造成機體停止運行后，相關(guān)參數(shù)與信息的丟失。六是控制措施，將智能化的控制軟件加入設(shè)計中，能夠促使PLC自身定期的進(jìn)行環(huán)境、程序及故障的監(jiān)測，且這項技術(shù)具備一定的修復(fù)能力，面對并不嚴(yán)重的問題，能夠進(jìn)行自我修復(fù)。七是密封措施，密封措施通常情況下是采用密封外殼等進(jìn)行封裝，在材質(zhì)上一般還具有良好的防塵性及抗震性等，以此面適應(yīng)復(fù)雜惡劣的工作環(huán)境。八是抗干擾性，PLC是集成電路所構(gòu)成的電子設(shè)備，想要實現(xiàn)它自身的可靠運行，就不能讓其對機械觸點進(jìn)行依賴，以循環(huán)掃描的方式，來提升抗干擾的能力。

3.4 PLC的基本結(jié)構(gòu)

整個PLC的工作的核心與基礎(chǔ)，是圍繞中央處理器進(jìn)行，簡稱CPU。CPU能夠?qū)ο到y(tǒng)操作進(jìn)行統(tǒng)一的指揮與協(xié)調(diào)。它能夠良好的實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入與良好的輸出，發(fā)出科學(xué)正常的控制信號。不僅如此，它還能夠?qū)斎氲挠脩舫绦蜻M(jìn)行良好的儲存，在以掃描方式接收到信號后，存入與其相對應(yīng)的數(shù)據(jù)管理模塊。CPU還能夠找出用戶程序上的錯誤信息進(jìn)行提示，對整個系統(tǒng)狀態(tài)及電源控制等進(jìn)行良好的檢測。可以說內(nèi)部各個構(gòu)造與外部設(shè)備的連接都離不開CPU的工作。而儲存器，也是PLC中關(guān)鍵的組成部分，通常儲存器分為兩種類別，一是系統(tǒng)儲存器，它面向管理、監(jiān)控、磁盤輸入處理、翻譯、變異等程序，其工作形勢固化，不能進(jìn)行隨意的更改。另一種是用戶自身的存儲器，這種用來存放用戶在使用過程中的程序及相關(guān)工作的數(shù)據(jù)等，具體要能夠?qū)⑵浞譃槌绦虼鎯δK以及數(shù)據(jù)存儲模塊。PLC中，同樣非常重要的是輸入與輸出（I/O）。以接口的輸入與輸出劃分為兩部分工作。輸入接口通常需要利用PLC的輸入端子進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)備的控制信號接收，現(xiàn)場的信號輸入一般有按鈕、現(xiàn)為、光電及溫度和行程的開關(guān)等，將其能夠轉(zhuǎn)化為CPU識別的信號。而輸出接口則是將已經(jīng)處理好的信息傳送至輸出端的電路系統(tǒng)，從而實現(xiàn)控制其融合或是斷開的操作，來實現(xiàn)現(xiàn)場操作。

4 結(jié)束語

以上是本人對于PLC恒壓供水系統(tǒng)所做出的簡要探析，以當(dāng)前供水行業(yè)對其的廣泛應(yīng)用與推行來看，PLC系統(tǒng)具備強大的運行效率及穩(wěn)定的運行發(fā)展，其自身的節(jié)能省點也為供水機構(gòu)節(jié)省了良好的運行成本，且減少了供水機構(gòu)對于人力資源投入的成本。它自身便于維修的特點也受到了整個行業(yè)的一致好評。以變頻調(diào)速的運行方式，不僅能夠自動設(shè)定水壓調(diào)解水泵轉(zhuǎn)速，保證用戶在用水的任何時段都能夠滿足用水需求，真正實現(xiàn)整個供水行業(yè)良好穩(wěn)定的發(fā)展，能夠與時代一起走向美好未來！