供水加壓泵站PLC的應(yīng)用

新型高性能的PLC不僅可以代替繼電接觸系統(tǒng)對(duì)開關(guān)量進(jìn)行邏輯運(yùn)算和控制，還可以對(duì)模擬量進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、算術(shù)運(yùn)算以及控制，有的還具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，因此各類控制系統(tǒng)中已越來越多地使用PLC^［1～2］。
　　使用PLC對(duì)某加壓泵站的加壓控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，因其開關(guān)量大，邏輯連鎖復(fù)雜，且有為數(shù)不少的模擬量需要監(jiān)控，故采用了日本松下電工的產(chǎn)品——中型PLC-FP3。

1 加壓泵站的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)和PLC控制系統(tǒng)

　　管網(wǎng)結(jié)構(gòu)和PLC控制系統(tǒng)見圖1。加壓系統(tǒng)采用6臺(tái)泵組，并遵循4臺(tái)運(yùn)行2臺(tái)備用的原則，1^＃、6^＃電動(dòng)機(jī)額定功率為280kW，2^＃～5^＃電動(dòng)機(jī)為150kW。系統(tǒng)有兩個(gè)清水池，以備抽水池水加壓之用。V₁～V₂₃均為電動(dòng)閥門，其中V₁₂～V₁₇為電動(dòng)蝶閥，有反映閥門開度的電壓信號(hào)輸出。系統(tǒng)對(duì)自動(dòng)控制的要求如下：
　　① 當(dāng)市政來水壓力低于某設(shè)定值P₁時(shí)，啟動(dòng)直接抽水加壓；
　　② 當(dāng)市政來水壓力低于另一設(shè)定值P₂(P₂1)，且兩水池水位大于其下限值時(shí)，則起動(dòng)抽水池水加壓；
　?、?兩加壓方式可以互相轉(zhuǎn)換；
　?、?當(dāng)加壓啟動(dòng)完成后，即投入調(diào)壓功能，通過調(diào)節(jié)閥門開度及臺(tái)數(shù)保持水壓恒定，精度為±5%。

采用的松下電工FP3是一種中型的可編程控制器，為模塊式結(jié)構(gòu)，組裝靈活，維修方便；I/O點(diǎn)數(shù)最大可達(dá)768點(diǎn)，程序容量最大15800步；功能完善，具有數(shù)字和模擬量輸入輸出、邏輯和算術(shù)運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制、功率控制等多種功能；還具有各種高級(jí)智能單元和網(wǎng)絡(luò)通信功能，能滿足復(fù)雜系統(tǒng)的控制要求。
　　上位機(jī)采用研華工控機(jī)及ABB公司組態(tài)軟件，能顯示整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)及各設(shè)備的工作狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2　自動(dòng)調(diào)壓系統(tǒng)

　　直接抽水加壓(或抽水池水加壓)啟動(dòng)，直到兩臺(tái)泵組投入運(yùn)行向管網(wǎng)充壓一規(guī)定時(shí)間后，啟動(dòng)即告完成，這時(shí)調(diào)壓系統(tǒng)自動(dòng)投入工作。
2.1 調(diào)閥門開度調(diào)壓
　　由于供水管網(wǎng)系統(tǒng)的大滯后性和非線性，數(shù)學(xué)模型難于建立，采用PID控制算法往往得不到好的控制效果，因此我們采用"分段+趨勢"算法，即把水壓誤差分成5段，當(dāng)誤差大時(shí)選擇小的操作周期和大的閥門開度變化量，反之則選擇大的操作周期和小的閥門開度變化量。當(dāng)誤差≤±5%時(shí)，則輔以趨勢控制，使誤差進(jìn)一步減小，具體算法如下：
　　①　|e_k|>40%,T=T₁,|Δθ|=Δθ₁
　　　　20%<|e_k|≤40%,T=T₂, |Δθ|=Δθ₂
　　　　10%<|e_k|≤20%,T=T₃, |Δθ|=Δθ₃
　　　　 5%<|e_k|≤10%,T=T₄, |Δθ|=Δθ₄
　　　　20%<|e_k|≤40%,T=T₅, |Δθ|=Δθ₅②　當(dāng)|e_k|≤５%時(shí)，加上如下趨勢算法：
　　　　0≤e_k≤５%時(shí)
2.2 調(diào)臺(tái)數(shù)調(diào)壓
　　當(dāng)運(yùn)行泵組閥門開度已達(dá)90%以上，供水壓力仍不足90%給定壓力并維持20 min時(shí)，則再啟動(dòng)一臺(tái)泵組；相反，當(dāng)運(yùn)行泵組閥門開度已減少至50%以下，而供水壓力在20 min內(nèi)保持110%給定壓力，則停一臺(tái)泵組。

3 結(jié)語

　　本系統(tǒng)在某加壓泵站自投入運(yùn)行以來，工作正常，性能良好，完全滿足快速啟動(dòng)、恒壓供水的要求；系統(tǒng)功能強(qiáng)，實(shí)用性好，提高了供水系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，為舊加壓系統(tǒng)的改造提供了一種性價(jià)比高、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方案，特別是系統(tǒng)運(yùn)行可靠，十分適應(yīng)加壓泵站惡劣環(huán)境下工作的要求。

（轉(zhuǎn)載）