變頻恒壓供水係統的(de)設計理念與(yǔ)實訓裝置的介紹
傳統的供水方式有恒(héng)速泵加壓供水、氣壓罐供水、水塔高位水(shuǐ)箱供水、液力耦合器和電池滑差離合器調速的(de)供水方(fāng)式(shì)、單片機變頻調速供水係統等。但它們均存(cún)在(zài)一些不足,例如浪費水電現(xiàn)象嚴重,且效率低,且居民及企業用水不(bú)方便,且繳納水費較高。
變頻恒壓供(gòng)水係統分為:硬(yìng)件與軟件(jiàn)兩部分組成。
1、係統的硬件(jiàn):
可編程控製器,簡稱PLC(Programmable logic Controller),是指以計算機技術為(wéi)基(jī)礎的新型工業控製裝置。利用PLC智能控製係統進(jìn)行供(gòng)水係統的控製。
PLC主要是用於實現變頻恒壓供水係統的自動(dòng)控製,它主要負責的任務:根據係(xì)統運行情況,使三台水泵自動投入運行(háng);可以讓三台水泵自動實現變頻泵的輪換;並且有軟件啟動功(gōng)能;操作方式又分為手動/自動控製功能,但需要注意的是隻有應急或檢修的情況(kuàng)下才可以選擇手動方式(shì);除此(cǐ)以外,一旦係統出現異常(cháng)情況便會發出警報。
2、係統的軟件設計:
其實係統主(zhǔ)要控製功能是通過軟件進行實現,結合實際要求,對泵站軟件設(shè)計分析如下:
(1)由“恒壓”要求出發的工作泵組(zǔ)數量管理。通過調節工作水泵的台數以確保(bǎo)水壓恒定。因為(wéi)在水壓降落時變頻器的輸出頻(pín)率要相應升高,所以判斷是否需要啟動新水泵(bèng),它的依據是其輸出(chū)頻率是否達到設定值。一般情況(kuàng)下通過比較指令(lìng)即可實現。但為(wéi)了確保係統的精(jīng)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(yòng)一(yī)定的措施製止此類情況發生。
(2)多泵組泵站泵組管(guǎn)理規範。在前文中已經提到了,讓三台水泵(bèng)輪流在變頻情況下運行,不得兩台同時(shí)運行,且其連續(xù)運行時間不得超過規定的12小時。這就(jiù)要求進行水泵(bèng)切換時要確保(bǎo)它是合理工作的。具體的(de)操作是:將現行運行的變頻器從變頻器上切除,並(bìng)接上工(gōng)頻電源運(yùn)行,將變頻器複位並(bìng)用於新運行泵的啟動。除了上述問(wèn)題,在泵(bèng)組管(guǎn)理中還應注意泵的工作循環控製。
(3)程(chéng)序的結構及程序功能的實現。模擬量單元及PID調節均需要編(biān)製初始化及中斷程序,本程序可分為三部分:主程序、子程(chéng)序和中斷程序。在這三(sān)部分中,主程序處於核心地位,所負責的功能最(zuì)多;子程序主要是(shì)用來存放係統的初(chū)始化的一些工作,中斷程序主要是完成PID控(kòng)製的(de)定時采樣及輸出控製。還(hái)應注意(yì)的地方是白(bái)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。其中規定白天(tiān)模式係統設定值(zhí)為滿量程的90%,夜間模式係統設定值為滿量程的70%。
3、監控係統的設計(jì):
城市小區恒壓供水係統監控界麵:從該界麵可以觀測到其顯示區包括(kuò)當前時間,水壓給(gěi)定值和(hé)水壓當前(qián)值,其操作區包括電源的(de)啟(qǐ)停,及係統的工作模(mó)式自動/手(shǒu)動,其報警區包括(kuò)水壓,水位及故障從該(gāi)界麵還可以得到有(yǒu)關三台水泵運(yùn)行情況等。
根據(jù)設計理論,我公司開發出了變頻恒壓供水係統實訓裝置集PLC、變頻調速、過(guò)程控(kòng)製、工程組態技術於一體。它由六(liù)層住宅(zhái)消防、生活供水(shuǐ)係統(實物模型),控製平台兩大部分組成,包含了可編程控製器、變頻器、變(biàn)頻(pín)磁(cí)力驅動(dòng)泵、休眠泵(bèng)、消防(fáng)泵、壓力變(biàn)送器、壓力儀表、輸水管(guǎn)道、消防栓(shuān)、家用水龍頭、蓄水池等工程設備。控製平台采用PLC+變頻器的開放式控製結構,可以完成多種模式下的(de)樓(lóu)層恒壓供水實訓實訓,為教學研究變頻恒壓供水技術提供(gòng)一個開放的操作平台。它是一款適合於大學及中、高職(zhí)院(yuàn)校電氣自動化、樓宇自動化(huà)、建築電氣(qì)、智能建築等專(zhuān)業的綜合型實訓設備。

一、係統配置
1、電氣控製櫃:貼塑鋼板材料(liào)、尺寸:1800×800×600mm,灰(huī)白色,帶(dài)萬向滾輪及刹車裝置,雙層結構(gòu);1台;
2、PLC:主機48點(diǎn)(FX2N-48MR)、繼(jì)電器輸(shū)出,配置與計算機通(tōng)訊線及編程線;內(nèi)附8K步RAM、功能指令298條,有模擬量模(mó)塊,通訊功能強;配置8位模擬量輸入輸出(chū)模塊(兩(liǎng)路輸入,一路輸出)、PID調節模塊;晶體管輸出(chū)的16點擴展模塊;各1台(tái);
3、變頻器:FR-E540 2.2KW、三相400V電源,可選擇柔(róu)性-PWM控製/高載波頻(pín)率PWM控製,V/F控製,自動轉矩提升(shēng)控製等;1台;
4、觸摸屏:MT506 5.7英寸彩(cǎi)屏,可與PLC、計(jì)算機通訊;1台;
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(gè);
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(kě)調電阻器;2個;;
13、BK-100控製(zhì)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(juàn)(200米);
19、走線槽(中、小號),40米;0.5~1mmBVR導線2卷(juàn);
20、器件安裝網孔板:尺寸:1400×700mm;1塊;
21、控(kòng)製櫃門:門上安(ān)裝一塊(kuài)電壓表(配轉換開關(guān)測量三相電壓)、三塊電流表0~20A、功率表一塊(0~5KW);八個指(zhǐ)示燈(dēng)(四紅四綠);八個按鈕(四紅四綠);
22、工(gōng)程實訓(xùn)配(pèi)套專(zhuān)用軟件。
二、係(xì)統(tǒng)特點:
1、控製平台采用PLC+變頻(pín)器的開放式(shì)控製結構,提供(gòng)組態軟件和PLC開發環境,可以讓學生自行設計控製方案,靈活(huó)性強。
2、控製平台有熱過(guò)載(zǎi)保護、過流保護(hù)、漏電保護、接地保護、工頻和變頻聯鎖控製等多重保護機製。
3、控製係統能模擬真實的給水(shuǐ)係統,有自動控製和手動控製兩種(zhǒng)控(kòng)製方式,當自動控製失效時,係統由手動控(kòng)製方式運行。
4、控製對象全部使用不鏽鋼和有機玻(bō)璃器件,保證不生鏽(xiù)、不(bú)易老化;模擬六層大樓給水係(xì)統,具(jù)有有生活水係(xì)統和消防水係統兩種水路模型;動力係統由四台水泵構(gòu)成,其中兩(liǎng)台常規變頻循環泵,一台休眠小泵(bèng),一台消防泵,能夠模擬常規生活供水係統、消防供水係統(tǒng)和夜間小流量供水係統,能夠(gòu)生動模擬(nǐ)大樓給排水係(xì)統的典型結構。
三、實訓項目
實訓一 控製屏結構認識與(yǔ)調試實訓
實訓二 單泵控製變頻恒壓供水實訓
實訓三 雙泵切換變頻恒壓供水實訓
實訓四 生活水係統靜態壓力控製實訓
實訓五 生活水係統動態壓力控製實訓
實訓六 生活水係統的分時控製(zhì)實訓
實訓七 夜(yè)間休眠模式下的供水實訓(xùn)
實訓八 消防狀態控製實訓
實訓九 綜合(hé)控製係統實訓(xùn)
四、控(kòng)製對象技術參數(該技術參數是其中(zhōng)一台的資料)
四個驅動循(xún)環(huán)泵(bèng),功率(lǜ)0.5KW;上下雙層不鏽鋼水箱,水管為有(yǒu)機玻璃透明材料;流量傳感器,壓力表等恒壓(yā)供水裝置。
用MCGS監控恒壓供水係統,要求形象生動,有相關數據顯示。