Preguntas sobre el sistema de suministro de agua a presión constante sin torre controlado por PLC
1. Introducción
1.1 El origen y significado principal del diseño
En los últimos años las ciudades pequeñas y medianas de mi país se han desarrollado rápidamente, y El consumo centralizado de agua ha aumentado considerablemente. Al mismo tiempo, el consumo diario de agua per cápita de los hogares urbanos de mi país también aumenta año tras año. Dado que la cantidad de agua utilizada por los usuarios cambia con frecuencia, a menudo se produce un suministro de agua insuficiente o excesivo. El desequilibrio entre el uso del agua y el suministro de agua se refleja en la presión del suministro de agua, es decir, si hay más agua y menos suministro de agua, la presión será baja; si hay menos agua y más suministro de agua, la presión será. alto. Mantener constante la presión del suministro de agua puede mantener un equilibrio entre el suministro y el uso del agua, es decir, se suministra más agua cuando hay más agua y menos agua cuando hay menos agua, mejorando así la calidad del suministro de agua.
Además, los sistemas de suministro de agua a presión constante son muy importantes para determinadas industrias o usuarios especiales. Por ejemplo, en algunos procesos de producción, si la presión del suministro de agua del grifo es insuficiente o se corta el agua por un corto tiempo, la calidad del producto puede verse afectada y, en casos graves, el producto puede ser desechado y el equipo puede dañarse. Otro ejemplo es que cuando ocurre un incendio, si la presión del suministro de agua es insuficiente o no hay suministro de agua, el incendio no puede extinguirse rápidamente, lo que puede causar grandes pérdidas económicas y víctimas. Por lo tanto, es de gran importancia económica y social adoptar sistemas de suministro de agua a presión constante en algunas áreas de uso de agua.
Con el desarrollo de la tecnología de energía eléctrica y la tecnología de regulación de velocidad de conversión de frecuencia cada vez más perfecta, el sistema inteligente de control de suministro de agua con regulación de velocidad de conversión de frecuencia como núcleo ha reemplazado los equipos de suministro de agua anteriores, como los de alto nivel. tanques de agua y tanques de presión, con arranque suave y alta corriente de arranque. Puede limitarse a la corriente nominal, evitando así el impacto en la red eléctrica durante el arranque porque se reduce la velocidad promedio de la bomba y la vida útil de las bombas. las válvulas, etc. se pueden ampliar y se puede eliminar el efecto de golpe de ariete durante el arranque y el apagado. Su rendimiento operativo estable y seguro, su operación simple y conveniente y sus funciones completas y bien pensadas permitirán que el suministro de agua ahorre agua, electricidad y mano de obra y, en última instancia, logre una operación de alta eficiencia. [1][2][3]
1.2 Objetivos y requisitos de diseño
1. De acuerdo con el estado actual de la regulación de velocidad de frecuencia variable y el suministro de agua a presión constante, este diseño requiere la realización de un suministro de agua a presión constante, arranque, parada y conmutación automáticos y manuales de cada bomba de agua, así como una alarma de falla.
2． Diseño de hardware del sistema (circuito principal, circuito de control), diseño de diagrama de cableado de PLC.
3． Diseño de software (programa PLC) El diseño del programa del sistema de control incluye principalmente el programa de inicialización, el programa de apagado, el programa de arranque del motor de la bomba de agua, el programa de conmutación de frecuencia de alimentación/frecuencia variable del motor y el programa de alarma.
2. Diseño del esquema de regulación de velocidad de frecuencia variable y sistema de control de presión constante
2.1 Selección del esquema
A medida que la demanda de suministro de agua continúa aumentando, depender únicamente en contactos de relé en el pasado Los métodos de control actuales son los siguientes:
1. Control de circuito electrónico lógico:
Este tipo de circuito de control es difícil de lograr un arranque suave de todas las bombas de agua. Unidades y conversión de frecuencia de flujo completo. A menudo se adopta que una bomba esté fija en el estado de frecuencia variable y las otras bombas estén en el estado de funcionamiento de frecuencia industrial. Por lo tanto, la precisión del control es baja, la presión del agua fluctúa mucho cuando se enciende la bomba de agua, la depuración es problemática, hay impacto cuando se arranca la bomba de frecuencia eléctrica y la capacidad antiinterferencias es baja, pero el costo es bajo. .
2. Control del circuito del microcontrolador:
Este tipo de circuito de control es mejor que el circuito lógico, pero es más problemático de depurar cuando se trata de diferentes redes de tuberías y diferentes condiciones de suministro de agua. Al agregar funciones, a menudo es necesario modificar el circuito, lo cual es inflexible e inconveniente. La fiabilidad y la capacidad antiinterferente del circuito no son muy altas.
3. Control con regulador de lazo PID y/o controlador programable (PLC):
En este momento, la función del convertidor de frecuencia es proporcionar potencia de frecuencia variable al motor. , realice una regulación continua de la velocidad, de modo que la presión del agua de la red de tuberías cambie continuamente. La tarea del sensor es detectar la presión del agua en la red de tuberías. La unidad de ajuste de presión proporciona al sistema el valor de presión de agua deseado que satisface las necesidades. Después de que la señal de ajuste de presión y la señal de retroalimentación de presión ingresan al controlador programable, el programa de control PID dentro del controlador programable las calcula y las envía al convertidor de frecuencia como una señal de control de velocidad. Otra forma es enviar la señal de ajuste de presión y la señal de retroalimentación de presión al regulador de bucle PID. Después de que el regulador de bucle PID realiza cálculos internos, ingresa una señal de regulación de velocidad al convertidor de frecuencia.
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2.2 Plan de diseño
Después de comparar varios planes de control, se seleccionó el método de control PLC. A través del sensor de presión instalado en la red de salida de agua, la señal de presión de salida se convierte en una señal estándar de 4-20 mA y se envía al regulador PID. Después del cálculo, se compara con la presión dada para obtener un parámetro de comparación, que se envía. al convertidor de frecuencia El convertidor de frecuencia controla la velocidad del motor y ajusta el suministro de agua del sistema para mantener la presión en la red de tuberías de suministro de agua a una presión determinada. Cuando el consumo de agua excede el suministro de agua de una bomba, el El PLC controla el interruptor para agregar bombas. Según la cantidad de consumo de agua, el PLC controla el aumento o disminución del número de bombas en funcionamiento y la regulación de velocidad de las bombas de agua mediante el convertidor de frecuencia para lograr un suministro de agua a presión constante. Cuando cambia la carga del suministro de agua, el voltaje y la frecuencia de entrada al motor también cambian, formando así un sistema de control de circuito cerrado basado en la presión establecida. Además, el sistema también está equipado con una variedad de funciones de protección para garantizar completamente el mantenimiento oportuno de la bomba de agua y el suministro normal de agua del sistema. La Figura 1 muestra el sistema de suministro de agua a presión constante y frecuencia variable. La función del convertidor de frecuencia es proporcionar potencia de frecuencia variable al motor para lograr una regulación continua de la velocidad del motor, cambiando así continuamente la presión del agua en la red de tuberías. La tarea del sensor es detectar la presión del agua de la red de tuberías, y la unidad de ajuste de presión proporciona al sistema el valor de presión del agua esperado que satisface las necesidades del usuario. Después de que la señal de ajuste de presión y la señal de retroalimentación de presión ingresan al controlador programable, se envía una señal de control de velocidad al convertidor de frecuencia después del cálculo mediante el programa de control PID dentro del controlador programable. Otro método consiste en enviar la señal de ajuste de presión y la señal de retroalimentación de presión al regulador de bucle PID. Después de que el regulador de bucle PID realiza los cálculos dentro del regulador, envía una señal de ajuste de velocidad al convertidor de frecuencia, como se muestra en la línea de puntos en la Figura 1. . El equipo de suministro de agua controla de 1 a 3 bombas de agua. Entre estas bombas de agua, solo hay una bomba de frecuencia variable. Cuando comienza el suministro de energía del equipo de suministro de agua, la bomba de frecuencia variable se pone en marcha primero. Cuando la presión del agua en la red de tuberías alcanza el valor establecido, la frecuencia de salida del convertidor de frecuencia se estabiliza en este valor. Cuando el consumo de agua aumenta y la presión del agua disminuye, el sensor envía esta señal al controlador programable o regulador de bucle PID, y el controlador programable o regulador de bucle PID envía una señal de mayor consumo de agua, lo que hace que el convertidor de frecuencia aumente la frecuencia de salida. , la velocidad de la bomba de agua aumenta y la presión del agua aumenta. Si el consumo de agua aumenta mucho y la frecuencia de salida del convertidor de frecuencia alcanza el valor máximo, pero la presión del agua de la red de tuberías aún no puede alcanzar el valor establecido, el controlador programable o el regulador de bucle PID enviará una señal de control para iniciar un Bomba de frecuencia eléctrica. Otras bombas hacen lo mismo. Por el contrario, cuando el consumo de agua disminuye y la frecuencia del convertidor de frecuencia alcanza el valor mínimo, se envía una señal para reducir la frecuencia eléctrica de una bomba, y así sucesivamente para las demás bombas. En la figura, M1-M3 son motores, P1-P3 son bombas de agua y KM1-KM6 son contactores de CA para arrancar, detener y cambiar entre motores.