前言：長期以來，為了改善工廠的生產(chǎn)環(huán)境，沱牌公司投資了清潔水技改工程并建成一座日產(chǎn)水2.5萬頓供水系統(tǒng)，分別建設(shè)了抽水泵系統(tǒng)、加壓泵系統(tǒng)和高位水池。系統(tǒng)主要由三菱公司PLC控制器、ABB公司變頻器、施耐德公司軟啟動器、電機(jī)保護(hù)器、數(shù)據(jù)采集及其輔助設(shè)備組成。實際運行證明本控制系統(tǒng)構(gòu)成了多臺深井泵自動控制最經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，軟件設(shè)計中充分考虎變頻與工頻切換時瞬間壓力與電流沖擊，每臺泵均采用軟起動是解決該問題關(guān)鍵。變頻器工作上下限頻率及數(shù)字PID控制上下限控制點設(shè)定對系統(tǒng)誤差范圍也有不可忽視作用。 

1 系統(tǒng)簡介 

    長期以來，為了改善工廠的生產(chǎn)環(huán)境，沱牌公司投資了清潔水技改工程并建成一座日產(chǎn)水2.5萬頓供水系統(tǒng)，分別建設(shè)了抽水泵系統(tǒng)、加壓泵系統(tǒng)和高位水池。公司用水需求特點，從抽水泵系統(tǒng)過來水一部分直接供給生產(chǎn)用水部門，一部分則需加壓泵輸送到高位水池，而供給生產(chǎn)用水部門水壓與供給高位水池水壓相差較大。同時高位水池距抽水泵房較遠(yuǎn)達(dá)十多公里，高位水池液位高低和加壓泵系統(tǒng)設(shè)計以及如何與抽水泵系統(tǒng)“聯(lián)動”也是較難解決。 

    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)合自動恒壓控制供水系統(tǒng)，同時主水管線壓力傳遞較經(jīng)濟(jì)實現(xiàn)了加壓泵系統(tǒng)與抽水泵系統(tǒng)“遠(yuǎn)程聯(lián)動”控制目。 

2 系統(tǒng)方案 

    系統(tǒng)主要由三菱公司PLC控制器、ABB公司變頻器、施耐德公司軟啟動器、電機(jī)保護(hù)器、數(shù)據(jù)采集及其輔助設(shè)備組成。  

2.1 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)置變頻方式下工作。采用一臺150KW和一臺90KW軟起動150KW和90KW電機(jī)。當(dāng)變頻器工作50HZ，管網(wǎng)壓力仍然低于系統(tǒng)設(shè)定下限時，軟起動器便自動起動一臺電機(jī)投入到工頻運行，當(dāng)壓力達(dá)到高限時，自動停掉工頻運行電機(jī)。 

    系統(tǒng)為每臺電機(jī)配備電機(jī)保護(hù)器，是電機(jī)功率較大，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)良好使用條件，達(dá)到延長電機(jī)使用壽命目。 

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

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

2.2 公司內(nèi)不同壓力供水需求解決 

    為穩(wěn)定可靠滿足公司內(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）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。 

2.3 加壓泵系統(tǒng) 

    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揚程不足，為此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，揚程36米。該加壓泵控制系統(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運轉(zhuǎn)，同時配備了高位水池水位傳感器和數(shù)顯儀和缺水傳感器。 

    為保證整個主水管網(wǎng)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)恒壓供水，這是整個控制系統(tǒng)設(shè)計關(guān)鍵。 

3 系統(tǒng)實現(xiàn)功能 

3.1 全自動平穩(wěn)切換，恒壓控制 

    主水管網(wǎng)壓力傳感器壓力信號4~20mA送給數(shù)字PID控制器，控制器壓力設(shè)定值與實際檢測值進(jìn)行PID運算，并給出信號直接控制變頻器轉(zhuǎn)速以使管網(wǎng)壓力穩(wěn)定。當(dāng)用水量很大時，一臺泵變頻器控制下穩(wěn)定運行；當(dāng)用水量大到變頻器全速運行能保證管網(wǎng)壓和穩(wěn)定時，控制器壓力下限信號與變頻器高速信號同時被 PLC檢測到，PLC自動將原工作變頻狀態(tài)下泵投入到工頻運行，以保持壓力連續(xù)性，同時將一臺備用泵用變頻器起動后投入運行，以加大管網(wǎng)供水量保證壓力穩(wěn)定。若兩臺泵運轉(zhuǎn)仍，則依次將變頻工作狀態(tài)下泵投入到工頻運行，而將另一臺備用泵投入變頻運行。 

    當(dāng)用水量減少時，首先表現(xiàn)為變頻器已工作最低速信號有效，這時壓力上限信號如仍出現(xiàn)，PLC首先將工頻運行泵停掉，以減少供水量。當(dāng)上述兩個信號仍存時，PLC再停掉一臺工頻運行電機(jī)，直到最后一臺泵用主頻器恒壓供水。另外，控制系統(tǒng)設(shè)計六臺泵為兩組，每臺泵電機(jī)累計運行時間可顯示，24小時輪換一次，既保證供水系統(tǒng)有備用泵，又保證系統(tǒng)泵有相同運行時間，確保了泵可靠壽命。 

3.2 半自動運行 

    當(dāng)PLC系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，自動控制系統(tǒng)失靈，這時候系統(tǒng)工作處于半自動狀態(tài)，即一臺泵具有變頻自動恒壓控制功能，當(dāng)用水量不夠時，可手動投入另外一臺或幾臺工頻泵運行。 

3.3 手動 

    當(dāng)壓力傳感器故障或變頻器故障時，為確保用水，六臺泵可分別以手動工頻方式運行。 

4 實施效果 

    實際運行證明本控制系統(tǒng)構(gòu)成了多臺深井泵自動控制最經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，軟件設(shè)計中充分考虎變頻與工頻切換時瞬間壓力與電流沖擊，每臺泵均采用軟起動是解決該問題關(guān)鍵。變頻器工作上下限頻率及數(shù)字PID控制上下限控制點設(shè)定對系統(tǒng)誤差范圍也有不可忽視作用。 

    ①采用變頻恒壓供水，消主管網(wǎng)壓力波動，保證了供水質(zhì)量，節(jié)能效果明顯，并延長了主管網(wǎng)及其閥門使用壽命。 

    ②用穩(wěn)壓減壓閥經(jīng)濟(jì)解決了不同用水壓力問題。 

    ③拓寬運用變頻恒壓控制原理，較好解決了加壓泵房與抽水泵房遠(yuǎn)程通訊總是并達(dá)到異連鎖控制目。 

    ④抽水泵房設(shè)置連續(xù)液位顯示，并將信號傳與PLC，防止泵缺水燒壞電機(jī)，設(shè)定取水位置，確保水質(zhì)量。 

    ⑤電機(jī)既有電機(jī)保護(hù)器，又有軟起動器，克服了起動時大電流沖擊，相對延長了電機(jī)制使用壽命。 

    ⑥采用PLC控制壓力自動控制，可以實現(xiàn)無人遠(yuǎn)程操作，系統(tǒng)PLC預(yù)留有RS485接口，可與公司總調(diào)度室計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。 

    ⑦系統(tǒng)采用閉環(huán)恒壓控制，電機(jī)滿足主水很容易網(wǎng)壓力前提下，節(jié)能效果顯著，年節(jié)電61萬度，折合為人民幣36萬元。 

    ⑧采用變頻器控制，可不同季節(jié)、節(jié)假日、日夜及上下班等全面調(diào)控水量，按日節(jié)水100噸計，則年可節(jié)水36500噸。