變頻恒壓供水系統(tǒng)的設計理念與實訓裝置的介紹
傳統(tǒng)的供水方式有恒速泵加壓供水、氣壓罐供水、水塔高位水箱供水、液力耦合器和電池滑差離合器調速的供水方式、單片機變頻調速供水系統(tǒng)等。但它們均存在一些不足，例如浪費水電現象嚴重，且效率低，且居民及企業(yè)用水不方便，且繳納水費較高。
變頻恒壓供水系統(tǒng)分為：硬件與軟件兩部分組成。
1、系統(tǒng)的硬件：
可編程控制器，簡稱PLC（Programmable logic Controller），是指以計算機技術為基礎的新型工業(yè)控制裝置。利用PLC智能控制系統(tǒng)進行供水系統(tǒng)的控制。
PLC主要是用于實現變頻恒壓供水系統(tǒng)的自動控制，它主要負責的任務：根據系統(tǒng)運行情況，使三臺水泵自動投入運行；可以讓三臺水泵自動實現變頻泵的輪換；并且有軟件啟動功能；操作方式又分為手動/自動控制功能，但需要注意的是只有應急或檢修的情況下才可以選擇手動方式；除此以外，一旦系統(tǒng)出現異常情況便會發(fā)出警報。
2、系統(tǒng)的軟件設計：
其實系統(tǒng)主要控制功能是通過軟件進行實現，結合實際要求，對泵站軟件設計分析如下：
�。�1）由“恒壓”要求出發(fā)的工作泵組數量管理。通過調節(jié)工作水泵的臺數以確保水壓恒定。因為在水壓降落時變頻器的輸出頻率要相應升高，所以判斷是否需要啟動新水泵，它的依據是其輸出頻率是否達到設定值。一般情況下通過比較指令即可實現。但為了確保系統(tǒng)的精確性，在判別其頻率達是否達到設定值時，應當濾除偶然波動引起的頻率變化的情況，所以在程序中應采用一定的措施制止此類情況發(fā)生。
�。�2）多泵組泵站泵組管理規(guī)范。在前文中已經提到了，讓三臺水泵輪流在變頻情況下運行，不得兩臺同時運行，且其連續(xù)運行時間不得超過規(guī)定的12小時。這就要求進行水泵切換時要確保它是合理工作的。具體的操作是：將現行運行的變頻器從變頻器上切除，并接上工頻電源運行，將變頻器復位并用于新運行泵的啟動。除了上述問題，在泵組管理中還應注意泵的工作循環(huán)控制。
（3）程序的結構及程序功能的實現。模擬量單元及PID調節(jié)均需要編制初始化及中斷程序，本程序可分為三部分：主程序、子程序和中斷程序。在這三部分中，主程序處于核心地位，所負責的功能最多；子程序主要是用來存放系統(tǒng)的初始化的一些工作，中斷程序主要是完成PID控制的定時采樣及輸出控制。還應注意的地方是白天、夜間模式所設定的壓力值不同，而這兩值可以直接在程序中進行設定。其中規(guī)定白天模式系統(tǒng)設定值為滿量程的90%，夜間模式系統(tǒng)設定值為滿量程的70%。
3、監(jiān)控系統(tǒng)的設計：
城市小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)監(jiān)控界面：從該界面可以觀測到其顯示區(qū)包括當前時間，水壓給定值和水壓當前值，其操作區(qū)包括電源的啟停，及系統(tǒng)的工作模式自動/手動，其報警區(qū)包括水壓，水位及故障從該界面還可以得到有關三臺水泵運行情況等。
根據設計理論，我公司開發(fā)出了變頻恒壓供水系統(tǒng)實訓裝置集PLC、變頻調速、過程控制、工程組態(tài)技術于一體。它由六層住宅消防、生活供水系統(tǒng)（實物模型），控制平臺兩大部分組成，包含了可編程控制器、變頻器、變頻磁力驅動泵、休眠泵、消防泵、壓力變送器、壓力儀表、輸水管道、消防栓、家用水龍頭、蓄水池等工程設備�？刂破脚_采用PLC+變頻器的開放式控制結構，可以完成多種模式下的樓層恒壓供水實訓實訓，為教學研究變頻恒壓供水技術提供一個開放的操作平臺。它是一款適合于大學及中、高職院校電氣自動化、樓宇自動化、建筑電氣、智能建筑等專業(yè)的綜合型實訓設備。
一、系統(tǒng)配置
1、電氣控制柜：貼塑鋼板材料、尺寸：1800×800×600mm，灰白色，帶萬向滾輪及剎車裝置，雙層結構；1臺；
2、PLC：主機48點(FX2N-48MR)、繼電器輸出，配置與計算機通訊線及編程線；內附8K步RAM、功能指令298條，有模擬量模塊，通訊功能強；配置8位模擬量輸入輸出模塊（兩路輸入，一路輸出）、PID調節(jié)模塊；晶體管輸出的16點擴展模塊；各1臺；
3、變頻器：FR-E540 2.2KW、三相400V電源，可選擇柔性－PWM控制/高載波頻率PWM控制，V/F控制，自動轉矩提升控制等；1臺；
4、觸摸屏：MT506 5.7英寸彩屏，可與PLC、計算機通訊；1臺；
5、常用低壓電氣：D20單、三相空開；各1個；
6、DZ47LE漏電保護器C16；1個；
7、RLI-15A熔斷器，RT16-32；各3個；
8、CJ20-20交流接觸器；6個；
9、JQX中間繼電器；3個；
10、JS7-2A時間繼電器；2個；
11、JR36-20熱繼電器；4個；
12、200W可調電阻器；2個；；
13、BK-100控制變壓器；1個；
14、220VLED指示燈（紅、綠）；紅4個、綠4個；
15、1平方、0.5平方BVR導線；各200米；
16、按鈕；紅4個、綠4個；
17、接線端排；10塊；
18、導線標號套管（配0.5、1平方導線）；各1卷（200米）；
19、走線槽（中、小號），40米；0.5～1mmBVR導線2卷；
20、器件安裝網孔板：尺寸：1400×700mm；1塊；
21、控制柜門：門上安裝一塊電壓表（配轉換開關測量三相電壓）、三塊電流表0～20A、功率表一塊（0～5KW）；八個指示燈（四紅四綠）；八個按鈕（四紅四綠）；
22、工程實訓配套專用軟件。
二、系統(tǒng)特點：
1、控制平臺采用PLC+變頻器的開放式控制結構，提供組態(tài)軟件和PLC開發(fā)環(huán)境，可以讓學生自行設計控制方案，靈活性強。
2、控制平臺有熱過載保護、過流保護、漏電保護、接地保護、工頻和變頻聯鎖控制等多重保護機制。
3、控制系統(tǒng)能模擬真實的給水系統(tǒng)，有自動控制和手動控制兩種控制方式，當自動控制失效時，系統(tǒng)由手動控制方式運行。
4、控制對象全部使用不銹鋼和有機玻璃器件，保證不生銹、不易老化；模擬六層大樓給水系統(tǒng)，具有有生活水系統(tǒng)和消防水系統(tǒng)兩種水路模型；動力系統(tǒng)由四臺水泵構成，其中兩臺常規(guī)變頻循環(huán)泵，一臺休眠小泵，一臺消防泵，能夠模擬常規(guī)生活供水系統(tǒng)、消防供水系統(tǒng)和夜間小流量供水系統(tǒng)，能夠生動模擬大樓給排水系統(tǒng)的典型結構。
三、實訓項目
實訓一 控制屏結構認識與調試實訓
實訓二 單泵控制變頻恒壓供水實訓
實訓三 雙泵切換變頻恒壓供水實訓
實訓四 生活水系統(tǒng)靜態(tài)壓力控制實訓
實訓五 生活水系統(tǒng)動態(tài)壓力控制實訓
實訓六 生活水系統(tǒng)的分時控制實訓
實訓七 夜間休眠模式下的供水實訓
實訓八 消防狀態(tài)控制實訓
實訓九 綜合控制系統(tǒng)實訓
四、控制對象技術參數（該技術參數是其中一臺的資料）
四個驅動循環(huán)泵，功率0.5KW；上下雙層不銹鋼水箱，水管為有機玻璃透明材料；流量傳感器，壓力表等恒壓供水裝置。
用MCGS監(jiān)控恒壓供水系統(tǒng),要求形象生動,有相關數據顯示。
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