文档介绍：基于CAN总线的恒压供水监控系统设计设计
关键词:恒压供水系统CAN总线变频器 PLC技术自动控制技术
一、设计要求
 1、系统现状
小区内有一座水厂、4个水源井;水厂内设有水池2个,4台供水泵为居民供水,2条供水管路;每个水源井设置1台深井泵。
供水方式为深井泵将水源井的水抽至水仓内,再由供水泵将水排至供水管道,再由供水管道供给各用户生活的需要。
2、系统组成
要求水厂泵房实现自动控制,对4个水源井泵的远程启动,水井水位的监测。
系统由PLC(可编程逻辑控制器)及其远程扩展模块、操作屏、检测部分(模拟量和开关量)、执行部分、上位机等组成。
PLC及其远程扩展模块
系统的核心部分,完成对于监测量的处理、运算和存储,并根据监测结果控制水泵启停等。
操作屏
现场设置一台操作屏,实时生动的显示水泵当前运行状态,现场提供水泵自动控制平台。
模拟量检测部分
主要完成对监控需要的模拟量的采集和处理,并送入PLC。主要包括以下几类传感器:
水仓水位传感变送器;
流量传感器;
压力传感变送器;
温度传感器。
开关量检测部分
将液压闸阀、电动球阀、高压柜等的工作状态与启闭位置等开关量信号接入PLC,监测系统当前运行状态。
执行部分
由就地控制箱、PLC集控柜及电动闸阀系统组成,可完成对水泵、闸阀、电动球阀的控制。
上位机
上位机实现供水自动控制系统和监控中心自动控制平台之间通信;实现对供水系统的远程操控。
3、设计要求
设计出系统的详细监控方案,包括:
PLC各个模块的型号
传感器型号
计算机配置
采用的通信系统
拟采用的上位机软件设计思路。
二、引言
1、恒压供水系统介绍
供水系统是国民生产生活中不可缺少的重要一环。传统供水方式占地面积大,水质易污染,基建投资多,传统的供水系统大部分仍然采用人工手动调整参数控制,生产过程中的重要参数仍然依靠人工定时记录,用水量的需求具有时变性,在用水高峰期时,管网压力达不到规定的标准压力,造成高层建筑断水;用水低峰期时,管网压力经常超过规定的压力上限,极易造成爆管事故并且能源损耗严重。本文提出采用模糊PID算法加Smith预估补偿方式变频器恒压控制供水系统具有运行经济、可靠性高、节能效果明显等优点,利用CAN现场总线技术构成的底层控制网络,采用了分布式结构和分散控制原理,具有使用方便、易于扩展等优点,能有效地满足监控系统在远程监控的实时性和可靠性要求。变频调速技术是一种新型成熟的交流电机无极调速技术,它以其独特优良的控制性能被广泛应用于速度控制领域,特别是供水行业中。由于安全生产和供水质量的特殊需要,对恒压供水压力有着严格的要求,因而变频调速技术得到了更加深入的应用。供水系统采用“通用变频器+单片机(包括PID调节器)+工频/变频切换”的控制方案。现场控制器能够完成现场管网压力反馈值的数据采集、压力给定值的输入、模糊PID调节运算,最后将控制量送入变频器,控制水泵电机的转速,达到恒压供水的目的;同时通过profibus-fms现场总线接收来自其他节点(主要是上位监控计算机)的命令或者主动将自身的数据发送到profibus总线上供上位监控计算机接收,实现人机交互功能。恒压供水方式技术先进、水压恒定、操作方便、运行可靠、节约电能、自动化程度高,在泵站供水中可完成以下功能:
(1)维持水压恒定
(2)控制系统可手动/自动运行
(3)多台泵自动切换运行
(4)系统睡眠与唤醒,当外界停止用水时,系统处于睡眠状态,直至有用水需求时自动唤醒
(5)在线调整PID参数;
(6)泵组及线路保护检测报警,信号显示等
将管网的实际压力经反馈后与给定压力进行比较,当管网压力不足时,变频器增大输出频率,水泵转速加快,供水量增加,迫使管网压力上升。反之水泵转速减慢,供水量减小,管网压力下降,保持恒压供水。
2、系统硬件构成
系统采用压力传感器、PLC和SAJ变频器作为中心控制装置,实现所需功能。来源:输配电设备网安装在管网干线上的压力传感器,用于检测管网的水压,将压力转化为4~20 mA的电流或者是0~10V的电压信号,提供给SAJ变频器。
SAJ变频器是水泵电机的控制设备,能按照水压恒定需要将0~50 Hz的频率信号供给水泵电机,调整其转速,SAJ变频器功能强大,即预先编置好的参数集,将使用过程中所需设定的参数数量减小到最小,参数的缺省值依应用宏的选择而不同。系统采用PID控制的应用宏,进行闭环控制。SAJ变频器根据恒压时对应的电压设定值与从压力传感器获得的反馈电流信号,利用PID控制宏自动调节,改变频率输出值来调节所控制的水泵电机转速,以保证管网压力恒定要求。
3、系统的其它优点
变频恒压供水系统同其它供水方式