核心设计逻辑
这个系统是基于PLC进行恒压供水的, 它的控制闭环路径是这样的。压力传感器会实时采集管网的 hydraulic 水压。接着, PLC会接收4～20mA信号并执行PID运算。
然后, 它会输出频率指令至变频器。变频器驱动水泵进行无级调速。最终结果是管网压力稳定在设定值。整个控制周期应当控制在100ms以内。同时, 压力波动的幅度也不应当超过±0.02MPa。
系统硬件组成
要弄明白一个完整的, 属于用PLC来进行恒压水供给的那个系统, 它到底是由哪一些, 非常核心的, 并且也是主要的部件来组成的是。
关于PLC控制器, 推荐选择西门子S7-1200系列或者三菱FX5U系列。IO点数需要根据泵组的具体规模来确定。
压力传感器的量程范围为零到一点零兆帕, 精度为零点五级, 输出信号为四到二十毫安。
变频器要满足功率和水泵匹配的要求, 同时支持内置的PID控制功能, 另外还能够通过RS485接口实现外置通讯模式, 并兼容Modbus通讯协议。
水泵组这个设备, 通常会布置两到三台泵, 其中有一台是备用的, 运行方式可以是使用一台备用一台, 也可以是使用多备用一台, 泵的型号选择要按照最大的流量值和扬程值来计算确定。
水箱或者市政管网, 能够提供给水源缓冲。
通过HMI触摸屏这一设备, 来进行参数的设定以及对于运行状态的监控工作。
PID控制方案
PLC内部PID运算是系统稳定的关键大城群众说事，执行逻辑如下：
1. 偏差计算这个事, 就是拿设定压力的那个值, 去减去实时压力的那个值, 得到的结果就是e。
2. 进行PID运算的过程, 实际上就是去调用一个内置的PID指令块, 比如西门子提供的PID_Compact这样的具体实例, 在这个操作之中, 所涉及的核心参数主要就包括比例系数Kp、 integral时间Ti以及微分时间Td。
3. 将 PID 的输出结果进行映射操作, 其中 PID 结果的数值范围是从百分之零到百分之百, 把这个范围的数据对应转换, 最终得到变频器的频率数据, 而对应的变频器频率的范围是从五十赫兹到零点赫兹。
4. 当单台泵无法满足流量要求时, PLC将按照预设的六十秒延时来启动下一台泵, 这里采用先启动后停止的策略, 目的是为了避免管网中出现水锤效应。
5. 保护联锁包括超压停机、欠压报警、干转保护, 以及通讯故障自动锁定。
关键选型参数
调试要点
1. 空载运行的时候, 需要确认变频器的参数是正确的, Modbus通讯地址是没有错误的, 还有IO对应关系也是完全没有问题的。
2. 进行单泵带载调试时, 采用手动方式去调节Kp和Ti这两个参数, 具体的目标是让压力的超调量小于5%, 并且把恢复时间控制在15秒以内。
3. 进行多泵切换测试这个操作, 它主要是为了模拟流量突变的一种情况基于plc恒压供水系统基于plc恒压供水系统，具体做法是通过开启大阀门这一手段来达成目的, 然后去验证增加泵或减少泵的运作逻辑怎么样, 同时要去验证切换延时是否符合要求。
4. 对连续进行的72个小时的运行全过程进行记录, 并且在记录的过程中获取压力的曲线数据, 通过这种数据的分析来确认是否存在周期性的波动和振荡现象。
常见故障处理
压力持续处于偏低状态导致无法进行跟踪, 需要检查传感器是否存在零点漂移现象, 并重新对4mA对应的数值进行校准。
泵频繁切换的情况, 可以将延时数值增大至90秒, 或者将压力设定值提高百分之五到百分之十。
通讯出现了中断的情况, 大家需要去排查一下RS485总线上面的接线问题, 同时确认Modbus从站地址与波特率是完全一致的。
上面所说的那套方案, 能够用到那些居民居住的小区里边去。它也能够用到商业里面所有的楼宇之中去。它还可以用到工业厂房所使用的恒压供水工程的环节里面去。在进行设计的时候。
必须得按照相关的那些要求来做才行。这些要求包括的是《建筑给水排水设计标准》GB 50015里面的内容。另外还包括《供配电系统设计规范》GB 50052所提出的那些规定。
