UniMAT 200模塊在恒溫恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用
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一、采用恒溫恒壓供水的好處
恒溫恒壓供水系統(tǒng)對于生活是非常重要的，例如在房屋供水過程中，若自來水供水因故壓力不足或短時斷水，可能影響居民生活。又如當發(fā)生火警時，若供水壓力不足或無水供應(yīng)，不能迅速滅火，可能引起重大損失和人員傷亡。恒溫供水則能保證供給用戶的水保持在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)。所以，生活小區(qū)采用生活/ 消防雙恒壓供水系統(tǒng)，具有較大的經(jīng)濟和社會意義。
基于上述情況，我公司為一酒店開發(fā)供水系統(tǒng)，采用西門子224CPU加上我們自己的UniMAT數(shù)字量模塊和溫度模塊作為主控單元，利用西門子變頻器，根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)可快速調(diào)整供水系統(tǒng)的工作壓力，達到恒壓供水的目的。
二、供水控制系統(tǒng)的基本控制策略
采用電動機調(diào)速裝置與可編程控制器(PLC)構(gòu)成控制系統(tǒng)，進行優(yōu)化控制泵組的調(diào)速運行，并自動調(diào)整泵組的運行臺數(shù)，完成供水壓力的閉環(huán)控制，在管網(wǎng)流量變化時達到穩(wěn)定供水壓力和節(jié)約電能的目的。系統(tǒng)的控制目標是泵站總管的出水壓力，系統(tǒng)設(shè)定的給水壓力值與反饋的總管壓力實際值進行比較，其差值輸入CPU運算處理后，發(fā)出控制指令，控制泵電動機的投運臺數(shù)和運行變量泵電動機的轉(zhuǎn)速，從而達到給水總管壓力穩(wěn)定在設(shè)定的壓力值上。恒壓供水就是利用變頻器的PID或PI功能實現(xiàn)的工業(yè)過程的閉環(huán)控制。即將壓力控制點測的壓力信號(4－20ｍＡ)直接輸入到變頻器中，由變頻器將其與用戶設(shè)定的壓力值進行比較，并通過變頻器內(nèi)置PID運算將結(jié)果轉(zhuǎn)換為頻率調(diào)節(jié)信號調(diào)整水泵電機的電源頻率，從而實現(xiàn)控制水泵轉(zhuǎn)速。
變頻器與PLC的通信只需要調(diào)用USS庫程序，編程簡單明了。UniMAT溫度模塊（231.7PD22）的測溫誤差控制在1℃之內(nèi)，能有效的保證水溫的檢測工作，各數(shù)字量輸入通道檢測低水位信號，輸出通道按設(shè)定好的程序控制各開關(guān)和水閥的動作，保障系統(tǒng)正確無誤的運行.
三、供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成
變頻恒壓供水系統(tǒng)采用一臺西門子變頻器拖動四臺0.5KW功率電動機，可在變頻和工頻兩種方式下運行。用戶通過人機界面對水壓設(shè)定，并可通過觸摸屏對電極轉(zhuǎn)速，頻率，運行狀態(tài)和水壓等參數(shù)進行監(jiān)視。
啟動方式:為避免啟動時的沖擊電流，電機采用變頻啟動方式，從變頻器的輸出端得到逐漸上升的頻率和電壓。啟動前變頻器要復(fù)位。
變頻調(diào)速:根據(jù)供水管網(wǎng)流量、壓力變化自動控制變頻器輸出頻率，從而調(diào)節(jié)電動機和水泵的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)恒壓供水。如設(shè)備的輸出電壓和頻率上升到工頻仍不能滿足供水要求時，PLC發(fā)出指令1號泵自動切換到工頻電源運行，待1號泵完全退出變頻運行，對變頻器復(fù)位后，2號泵投入變頻運行。
多泵切換:根據(jù)恒壓的需要，采取無主次切換，即“先開先�！钡脑瓌t接入和退出。在PLC的程序中，通過設(shè)置變頻泵的工作號和工頻泵的臺數(shù)，由給定頻率是否達到上限頻率或下限頻率來判斷增泵或減泵。在用水量較小的情況下，采用輔助泵工作。
供水系統(tǒng)分三部分儲水，一部分為冷水，一部分為加熱過的熱水，兩部分的水通過水閥控制匯集到第三個儲水部分，該部分裝有水溫探測器，回饋溫度信號至UniMAT溫控模塊，再通過PLC控制前兩部分水閥的開關(guān)，把第三部分水的溫度保持在一設(shè)定的范圍。
為了避免一臺泵長期工作，任一泵不能連續(xù)變頻運行超過3小時。當工頻泵臺數(shù)為零，有一臺運行于變頻狀態(tài)時，啟動計時器，當達到3小時時，變頻泵的泵號改變，即切換到另一臺泵上。當有泵運行于工頻狀態(tài)，或輔助泵啟動時，計時器停止計時并清零。
故障處理:能對水位下限，變頻器、PLC故障等報警。PLC故障，系統(tǒng)從自動轉(zhuǎn)入手動方式。
監(jiān)控程序：系統(tǒng)主窗體四個按鈕控件，分別為參數(shù)設(shè)置、實時監(jiān)測、啟動和關(guān)閉系統(tǒng)，用戶可根據(jù)實際情況修改壓力、溫度設(shè)定值。
主要控件功能包括:
(1) 壓力設(shè)定值范圍:0.30-0.60Mpa；水溫設(shè)定值范圍：5℃-60℃。
(2) 校正系數(shù):主要是對壓力顯示進行校正，使壓力顯示與壓力表顯示一致。
(3) 復(fù)位按鈕:運行中按下，將使系統(tǒng)重新啟動，各參數(shù)回到初始設(shè)置。
(4) 設(shè)定按鈕:在文本框輸入壓力設(shè)定值和校正系數(shù)后，按下此按鈕，壓力設(shè)定值和校正系數(shù)才能通過串口發(fā)送給下位機
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