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基于臺(tái)達(dá)自動(dòng)化技術(shù)的建筑供熱系統(tǒng)
發(fā)布時(shí)間:2011-03-29
摘 要:本文在討論P(yáng)LC技術(shù)的建筑恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中,論述了變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理,較詳細(xì)地分析一拖多變頻供水工程實(shí)際問(wèn)題,給出了基于臺(tái)達(dá)PLC的恒壓供水主控電氣設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞:建筑恒壓供水 PLC 觸摸屏
1 引言
系統(tǒng)用于酒店,小區(qū)高層供采暖/生活熱水。系統(tǒng)采用循環(huán)控制自動(dòng)調(diào)節(jié),保證恒定溫度和壓力。系統(tǒng)根據(jù)室外溫度和設(shè)定的供水溫度循環(huán)控制供熱流量,根據(jù)管道回水壓力波動(dòng),控制供水泵組中單臺(tái)電機(jī)的轉(zhuǎn)速或多臺(tái)電機(jī)的投入及退出,使管網(wǎng)主干出口端壓力始終保持恒定.以滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)高性能、高質(zhì)量供水的要求,并使整個(gè)系統(tǒng)始終保持在高效節(jié)能的最佳運(yùn)行狀態(tài)。
2 基于PLC技術(shù)的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.1供熱機(jī)組自動(dòng)控制技術(shù)要求
(1)供熱機(jī)組自動(dòng)顯示功能:一次供水流量,壓力和溫度;一次回水壓力和溫度;二次供水壓力和溫度;二次回水壓力和溫度;水箱水位;循環(huán)泵,補(bǔ)水泵故障警報(bào);二次供水壓力和溫度過(guò)高和過(guò)低報(bào)警;二次回水壓力和溫度過(guò)高和過(guò)低報(bào)警;水箱水位過(guò)高和過(guò)低報(bào)警。
(2)供熱機(jī)組自動(dòng)控制功能。根據(jù)二次供水溫度和室外補(bǔ)償溫度調(diào)節(jié),一次供水流量達(dá)到二次供水溫度恒定;停電自動(dòng)關(guān)閉一次供水;二次回水恒壓運(yùn)行;自動(dòng)上水;系統(tǒng)設(shè)備發(fā)生過(guò)壓,過(guò)溫,欠壓,過(guò)流。超載,過(guò)熱,短路等故障可遠(yuǎn)程報(bào)警。
1.2生活熱水機(jī)組自動(dòng)控制
(1)運(yùn)行功能。自動(dòng)變頻:用于水泵正常供水的工作狀態(tài);手動(dòng)變頻:用于系統(tǒng)調(diào)試,手動(dòng)控制變頻;手動(dòng)工頻:自動(dòng)控制失靈。切換到手動(dòng),工頻控制水泵;故障報(bào)警:系統(tǒng)設(shè)備發(fā)生過(guò)壓,過(guò)溫,欠壓,過(guò)流。超載,過(guò)熱,短路等故障可報(bào)警;顯示:數(shù)碼顯示器可顯示頻率,壓力,電流,電壓等數(shù)字信號(hào)。變頻運(yùn)行定時(shí)切換:當(dāng)一臺(tái)水泵連續(xù)運(yùn)行達(dá)到一定時(shí)間,自動(dòng)變頻啟動(dòng)另一臺(tái)水泵,前一臺(tái)水泵自動(dòng)停機(jī),保障每臺(tái)水泵的磨損系數(shù)。如果系統(tǒng)主泵數(shù)大于2臺(tái),則此過(guò)程依次輪換。切換泵時(shí)候需要一定的延時(shí),保證電氣安全,防止電流沖擊。
(2)恒壓供水控制。循環(huán)方式控制水泵恒壓運(yùn)行;變頻,工頻自動(dòng)轉(zhuǎn)換:系統(tǒng)用水量
超過(guò)水泵的額定供水量時(shí),水泵自動(dòng)轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行,同時(shí)自動(dòng)變頻啟動(dòng)另一臺(tái)水泵運(yùn)行,共同向系統(tǒng)供水。若用水量又趨于下降到單臺(tái)水泵的額定供水量時(shí),原工頻運(yùn)行的水泵停止工作,變頻工作的水泵在新的頻率下單獨(dú)向系統(tǒng)供水。如果系統(tǒng)主泵數(shù)小于2臺(tái),則此過(guò)程依次輪換。當(dāng)變頻器控制的電機(jī)滿(mǎn)足不了設(shè)定流量要求,此時(shí)變頻器輸出頻率逐漸上升,直到工作在設(shè)定的上限頻率,如壓力仍達(dá)不到設(shè)定值,由可編程控制器,通過(guò)PID運(yùn)算得到輸出量給發(fā)出速度控制指令。如系統(tǒng)用水量超過(guò)水泵的額定供水量時(shí),水泵自動(dòng)轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行,同時(shí)自動(dòng)變頻啟動(dòng)另一臺(tái)水泵運(yùn)行,共同向系統(tǒng)供水。若用水量又趨于下降到單臺(tái)水泵的額定供水量時(shí),原工頻運(yùn)行的水泵停止工作,變頻工作的水泵在新的頻率下單獨(dú)向系統(tǒng)供水。如果系統(tǒng)主泵數(shù)小于2臺(tái),則此過(guò)程依次輪換。
供水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖1。二次供水溫度PID控制比例閥的開(kāi)口(熱水流量閥)回饋二次溫度。二次回水壓力,控制回水壓力(變頻器)回饋回水壓力。
圖1 生活熱水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
(3)系統(tǒng)特點(diǎn)。自動(dòng)化控制避免用水高峰壓力不足,用水量少時(shí)恒壓防止管網(wǎng)壓力過(guò)高爆管,實(shí)現(xiàn)無(wú)人看守;可以利用變頻技術(shù)顯著節(jié)約電能,節(jié)能量通常在10-40%。從單臺(tái)水泵的節(jié)能來(lái)看,流量越小,節(jié)能量越大;安全衛(wèi)生。系統(tǒng)實(shí)行循環(huán)供水后,用戶(hù)的水全部由管道直接供給,取消了水塔、天面水池、氣壓罐等設(shè)施,避免了用水的“二次污染”,取消了水池定期清理的工作。
2系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)
主控制器選用PLC,自動(dòng)化程度高,簡(jiǎn)化了線路。開(kāi)關(guān)量(包括啟動(dòng)停止按紐,限位,故障,頻率檢測(cè)等)輸入24點(diǎn);輸出10點(diǎn);模擬量檢測(cè)11路(壓力.溫度,水位);模擬量輸出2路.分別控制變頻器和比例閥,控制系統(tǒng)壓力和流量。主控制電路如圖2所示。
2.1 PLC控制電路設(shè)計(jì)
(1)配置設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)控制需求分析, 電氣系統(tǒng)配置如圖3所示。
(2)CPU單元設(shè)計(jì)。PLC選取臺(tái)達(dá)CPU單元DVP48EH:24 IN/24 OUT,CPU單元控制電路如圖4所示。
(3)擴(kuò)展單元設(shè)計(jì)。1個(gè)4通道AD輸入2通道AO輸出模擬量擴(kuò)展單元06XA-H,2個(gè)4通道AD模擬量擴(kuò)展單元04AD-H ,模擬量控制電路如圖5所示。
圖2主控制電路
圖3 電氣系統(tǒng)配置
圖4 CPU單元控制電路
圖5模擬量控制電路
2.2 人機(jī)界面設(shè)計(jì)
人機(jī)界面選取臺(tái)達(dá)7.5”彩色觸摸屏。人機(jī)界面(HMI)可顯示工藝流程、工藝參數(shù)和設(shè)備狀態(tài),HMI圖形接口友好,只需直接對(duì)圖示進(jìn)行手動(dòng)點(diǎn)觸操作,因此操作簡(jiǎn)便靈活。
具體畫(huà)面規(guī)劃如下:
(1)開(kāi)機(jī)畫(huà)面說(shuō)明:系統(tǒng)上電后,在人機(jī)界面上顯示如圖6所示畫(huà)面,按畫(huà)面提示進(jìn)入各個(gè)子畫(huà)面界面。
圖6 開(kāi)機(jī)畫(huà)面
(2)參數(shù)設(shè)定畫(huà)面說(shuō)明。可以設(shè)定二次供水溫度,3位加一位小數(shù);二次供水壓力,1位加2位小數(shù),單位MPA;同時(shí)可以設(shè)置溫度和壓力的高限和低限。
(3)控制畫(huà)面說(shuō)明。1#循環(huán)泵啟動(dòng)和停止,2#循環(huán)泵啟動(dòng)和停止;手動(dòng)變頻可以直接設(shè)速度,同時(shí)也可以用增加按鈕和減小按鈕來(lái)手動(dòng)調(diào)節(jié)速度;校表功能可以調(diào)節(jié)各種表的系數(shù);PID參數(shù)可以來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的PID參數(shù)比例/積分/微分,積分飽和限制等。
其它畫(huà)面包括:當(dāng)前警報(bào);歷史警報(bào);歷史趨勢(shì);系統(tǒng)數(shù)據(jù)說(shuō)明(圖7)等。
圖7系統(tǒng)數(shù)據(jù)說(shuō)明
3 結(jié)束語(yǔ)
系統(tǒng)均采用臺(tái)達(dá)系列自動(dòng)化技術(shù)控制,操作方便簡(jiǎn)單,實(shí)時(shí)檢測(cè),多種保護(hù).該系統(tǒng)主要應(yīng)用在設(shè)備檔次及自動(dòng)化要求比較高、智慧化比較高供水場(chǎng)合,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠,是傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的最佳替代產(chǎn)品,代表未來(lái)恒壓供水發(fā)展方向。