摘　要: 本文介紹了臺達(dá)PLC和變頻器在飲料廠供水系統(tǒng)的自動恒壓控制，設(shè)計了供水系統(tǒng)的自動恒壓控制方法。分析了控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、工作過程和PLC梯形圖控制流程及觸摸屏人機(jī)界面設(shè)計。該系統(tǒng)性、能可靠、操作方便、自動化程度高、人機(jī)界面直觀，有較高應(yīng)用價值。

　　關(guān)鍵詞：PLC 觸摸屏 供水系統(tǒng)

　　1 前言

　　常規(guī)的供水系統(tǒng)采用水泵定速控制，通過改變閥門的大小的方法調(diào)節(jié)流量和壓力，以達(dá)水壓恒定。這種方式在運(yùn)行中存在以下問題。
　　（1）人工操作存在調(diào)節(jié)滯后，整個系統(tǒng)穩(wěn)定性差，自動化程度低，使得溢水管經(jīng)常排水造成資源浪費(fèi)；
　　（2）水泵定速運(yùn)行，不僅造成電能的浪費(fèi)，而且由于泵長期高速運(yùn)行，易使軸承損壞，影響泵的使用壽命，且備用水泵出現(xiàn)過銹死的現(xiàn)象；
　　（3）每年夏天用水高峰時段水壓不能得到保證，當(dāng)出現(xiàn)了突發(fā)性電網(wǎng)故障時，由于水量不足給企業(yè)生產(chǎn)造成不便；

　　為了提供恒壓供水，因而對飲料公司供水系統(tǒng)進(jìn)行改造就顯得非常重要。可編程序控制器（簡稱PLC）是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。具有通用性好，可靠性高，安裝靈活，擴(kuò)展方便，性價比高等一系列優(yōu)點，而且其總線與網(wǎng)絡(luò)能力越來越強(qiáng)，可方便地與上位機(jī)組成控制系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)的高性價比和高效能運(yùn)作。
本文采用臺達(dá)公司的PLC和變頻器產(chǎn)品研制開發(fā)了一種自動恒壓供水控制系統(tǒng)，可有效減輕工作人員的負(fù)擔(dān)，提高供水系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行程度，增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾性，避免硬件老化損失。

　　2　系統(tǒng)簡介

　　為改善生產(chǎn)環(huán)境，某大型飲料公司投資清潔水技改工程并建成一座日產(chǎn)水5萬頓的供水系統(tǒng)，分別建設(shè)了抽水泵系統(tǒng)、加壓泵系統(tǒng)和高位水池。根據(jù)公司用水需求特點，從抽水泵系統(tǒng)過來的水一部分直接供給生產(chǎn)用水部門，一部分則需通過加壓泵輸送到高位水池，而供給生產(chǎn)用水部門的水壓與供給高位水池的水壓相差較大。同時高位水池距抽水泵房較遠(yuǎn)達(dá)十多公里，高位水池的液位高低和加壓泵系統(tǒng)的設(shè)計以及如何與抽水泵系統(tǒng)“聯(lián)動”也是較難解決的。

　　鑒于以上特點，從技術(shù)可靠和經(jīng)濟(jì)實用角度綜合考慮，我們設(shè)計了用PLC控制與變頻器控制相結(jié)合的自動恒壓控制供水系統(tǒng)，同時通過主水管線壓力傳遞較經(jīng)濟(jì)地實現(xiàn)了加壓泵系統(tǒng)與抽水泵系統(tǒng)“遠(yuǎn)程聯(lián)動”的控制目的。

　　3　系統(tǒng)方案

　　系統(tǒng)的控制以臺達(dá)的DVP-EH型DVP64EH00R PLC為技術(shù)平臺，DOP-A57CST觸摸屏為操作界面，VFD110B43A變頻器作為執(zhí)行構(gòu)件。觸摸屏通過COM2口與DVPEH　PLC 的COM口相連，采用MODBUS協(xié)議。PLC通過RS485口控制變頻器（便于擴(kuò)充），支持MODBUS協(xié)議。另外還包括施耐德公司的軟啟動器、電機(jī)保護(hù)器、數(shù)據(jù)采集及其輔助設(shè)備組成（見圖1）。

圖1  系統(tǒng)的組成框圖

[$page]　　3.1 抽水泵系統(tǒng)

　　整個抽水泵系統(tǒng)有150KW深井泵電機(jī)四臺，90KW深井泵電機(jī)兩臺，采用變頻器循環(huán)工作方式，六臺電機(jī)均可設(shè)置在變頻方式下工作。采用一臺150KW和一臺90KW的軟起動150KW和90KW的電機(jī)。當(dāng)變頻器工作在50HZ，管網(wǎng)壓力仍然低于系統(tǒng)設(shè)定的下限時，軟起動器便自動起動一臺電機(jī)投入到工頻運(yùn)行，當(dāng)壓力達(dá)到高限時，自動停掉工頻運(yùn)行電機(jī)。

　　系統(tǒng)為每臺電機(jī)配備電機(jī)保護(hù)器，是因為電機(jī)功率較大，在過載、欠壓、過壓、過流、相序不平衡、缺相、電機(jī)空轉(zhuǎn)等情況下為確保電機(jī)的良好使用條件，達(dá)到延長電機(jī)的使用壽命的目的。

　　系統(tǒng)配備水位顯示儀表，可進(jìn)行高低位報警，同時通過PLC可確保取水在合理水位的水質(zhì)監(jiān)控，同時也保護(hù)電機(jī)制正常運(yùn)轉(zhuǎn)工況。

　　系統(tǒng)配備流量計，既能顯示一段時間的累積流量，又能顯示瞬時流量，可進(jìn)行出水量的統(tǒng)計和每臺泵的出水流量監(jiān)控。

　　3.2 公司內(nèi)不同壓力供水需求的解決

　　為穩(wěn)定可靠地滿足公司內(nèi)部分區(qū)域供水太力（0.4~0.45Mpa）低于主管網(wǎng)水壓力（0.8~0.9Mpa）的要求，配備穩(wěn)壓減壓閥來調(diào)節(jié)，可調(diào)范圍為0.1~0.8Mpa。

　　3.3 加壓泵系統(tǒng)

　　由于抽水泵房距離高位水池較遠(yuǎn)，直接供水到高位水池抽水泵的揚(yáng)程不足，為此在距離高位水池落差為36米處設(shè)計有一加壓泵房，配備立式離心泵兩臺（一用一備）電機(jī)功率為75KW，揚(yáng)程36米。該加壓泵的控制系統(tǒng)需考慮以下條件：
　　（1）若高位水池水位低和主管有水，則打開進(jìn)水電動蝶閥和起動加壓泵向高位水池供水；
　　（2）若高位水池水位滿且主管有水，則給出報警信號并關(guān)閉加壓泵和進(jìn)水電動蝶閥；
　　（3）若主管無水表明用水量增大或抽水泵房停止供水，必須開啟出水電動蝶閥由高位水池向主管補(bǔ)充不。

　　像抽水泵一樣，我們?yōu)榧訅罕门鋫淞塑浧饎悠骱碗姍C(jī)保護(hù)器，確保加壓泵長期可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)，同時配備了高位水池的水位傳感器和數(shù)顯儀和缺水傳感器。

　　為保證整個主水管網(wǎng)的恒壓供不，當(dāng)高位水池滿且主水管有水時，加壓泵停止，此時主管壓力將“憋壓”，最終導(dǎo)致主管壓力上升，并將此壓力傳遞到抽水泵房，抽水泵的控制系統(tǒng)檢測到此壓力進(jìn)行恒壓變頻控制，進(jìn)而達(dá)到整個主管網(wǎng)的恒壓供水，這是整個