恒压供水1
摘要
本设计的内容是PLC控制的恒压供水系统，主要用到了PLC和变频器，系统采用变频调速方式自动调节水泵电机的速度，改变了以往先启后停的方式，系统（能够）有自动和手动两种工作方式，可实现各泵的启动、停止，变频与工频的自动切换，故障报警，水压控制平稳。
在本恒压供水控制系统中，讲述了变频器原理、分类、参数的设定和使用。其硬件由PLC、变频器、电机、继电器组成。详细的论述了PLC的原理、硬件设计、软件设计；操作、参数设定、控制系统图的设计。
在设计中利用PLC控制变频器，采用PID控制器，形成以压力为闭环的控制系统，从而实现供水压力的恒定，而泵的启动停止可以自动和手动来实现。该系统运行可靠，抗干扰性强，且具有经济性。
关键词：可编程控制器（PLC）、变频器、PID控制器、继电器、压力变送器
Abstract
The design of PLC control of the content is constant pressure water supply systems,mainly used in the PLC and frequency converter system uses frequency conversion speed automatic adjustment of pump motor speed changes the way the first stop after Kai,the system can automatically and manually each pump to start,stop,and no impact on switching,and fault alarm, so that a smooth transition pressure.
In the constant pressure water supply control system for inverter control is also carried out the necessary explanation.Including the inverter principle,the classification of inverter parameters settings.It’s hardware from the PLC,inverter,motor,relay component.PLC discussed in detail the principles of hardware design,software design;operation,parameter setting,the control system plan design.
Used in the design of PLC control inverter,PID controller,to form a closed loop pressure control system in order to achieve a constant water pressure,and start the pump to stop automatically and manually to achieve.The system is reliable and strong anti-interference,and an economic nature.
Keywords:Programmable logic controller(PLC),Transducer,PID controller, Intermediate Relay，Pressure Transmitter
目录
第1章引言…………………………………………………………………………………
1.1、课题的背景和意义………………………………………………………………
1.2、可编程控制器（PLC）概述………………………………………………………第2章恒压变频供水系统的概述………………………………………………………
2.1、传统的供水方式…………………………………………………………………
2.2、恒压供水变频调速系统…………………………………………………………
2.3、变频恒压供水系统实现的功能…………………………………………………
2.4、变频恒压供水的工作原理………………………………………………………
第3章恒压变频供水系统的电气原理图………………………………………………
3.1、主电路图…………………………………………………………………………
3.2、控制回路图………………………………………………………………………
3.3、PLC外围接线图…………………………………………………………………
第4章恒压变频供水系统硬件的组成和选型…………………………………………
4.1、CPU及其扩展模块的选型………………………………………………………
4.2、变频器的选型……………………………………………………………………
4.3、压力变送器的选型………………………………………………………………
4.4、中间继电器的选型………………………………………………………………
第5章恒压变频供水系统的软件设计…………………………………………………
5.1、手动运行模块……………………………………………………………………
5.2、自动运行模块……………………………………………………………………
5.3、故障诊断模块……………………………………………………………………
结论…………………………………………………………………………………………
谢辞…………………………………………………………………………………………
参考文献………………………………………………………………………………………附录…………………………………………………………………………………………
第1章引言
1.1、课题的背景和意义
日常的生活用水量随季节、昼夜、上下班的时间不同而有较大变化，因而经常出现供水用水的不平衡，主要表现在水压上、用水多而供水少则水压低，用水少而供水多则水压高。某住宅区由于自来水管网的水压较低，自来水通常不能送到住宅的较高楼层。传统的供水方式利用蓄水池蓄水，用水泵再次将水送至楼顶的高位水箱，再供应给用户。蓄水池中的一般有市政自来水网供给，这样，有压力的水进入水池后变成零压力，造成了大量的能源白白浪费，这种供水方式不可避免通过蓄水池和高位水箱造成了二次污染，影响居民的身体健康。但是为了保证小区的正常供水，我们利用PLC，配以稳压罐、负压消除器和不同类型的传感器等，根据管网的压力，通过变频器控制水泵的转速，使水管中的压力始终保持在合适的范围。这种变频恒压供水系统直接取代了水塔、高位水箱及传统的气压罐供水装置。不对市政的水管网产生负压，适用于一切需要增高水压、恒定流量的给水系统。另外水泵耗电功率与电机转速的三次方成正比关系，所以水泵调速运行的节能效果非常显著，平均耗电量较通常供水方式节省40%。结合使用可编程控制器，可以实现循环变频，电机软启动，具有短路保护、过电流保护功能，工作稳定可靠，大大延长了设备的使用寿命。
1.2、可编程控制器（PLC）的概述
可编程控制器（Programmable Controller，简称PC）是在传统的顺序控制器的基础上，为满足不断发展的大规模工业生产柔性控制的要求而逐步发展起来的。其功能基本限于开关量逻辑控制，仅执行逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能．所以当时称为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC）。
由于可编程序控制器仍然处于不断发展之中，因此对它下一个确切的定义是困难的。为了使其生产和发展标准化，美国国际电工委员会(IEC)于1982年颁布了可编程序控制器标准草案，1985年提交了第二版，1987年的第三版对可编程序控制器作了如下的定义“可编程序控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其相关的外围设备都应该按照易于与控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”由此可见，可编程控制器是专门为工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。
总之，可编程控制器也是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它
具有丰富的输入/输出接口，并具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。
第2章系统概述
2.1、传统的供水方式
1.水箱/水塔供水——重力供水这种供水方式供水压力比例恒定，且有储水。但它是由位置
高度形成的压力来供水的，为此需要建造水塔或将水箱置于建筑物的屋顶上。
2.气压供水。这种供水方式一般是在地下室或空旷处加压。将水送到管网中。优点是建设
快，可通过改变压力来满足不断增长的供水需求。缺点是建压力罐其体积和投资大，还需设置空压机，消耗电能大，运行费用高。
2.2、恒压供水变频调速系统
其控制框图如图1所示。由变频器向电机供电，由电机拖动水泵，通过压力传感器把出水口水压检测点得到的压力（反应用水量的大小）反馈信号与压力给定信号经比较器送入调节器，再将调节器的输出信号作为变频器的频率给定信号。由此来根据用水需求量自动调节供水量的大小。
图1恒压供水的系统框图
2.3、变频恒压供水系统实现的功能有以下几种：
1.手动/自动双操作功能调试
自动方式下设备完全由程序控制运行。手动方式下作为检查及特殊情况下工作，可任意启停
某台水泵，并手动调速；
2.供水压力实时显示功能
由压力变送器测量得到的压力值经配电器送入指针显示器，供操作者随时观察当前管道压力
值；
3.自动调泵功能
通过按钮调泵，自动运行时，可以先启动1#泵运行，当1#泵转速升高到额定转速（变频器上升到工频）压力仍低时，2#泵投入运行。也可以先启动2#泵运行，当2#泵转速升高到额定转速（变频器上升到工频）压力仍低，1#泵投入运行。这样可以避免某台泵长期处于运行状态，而另一台泵长期处于停止状态；
4.变频器一拖二，既能满足控制要求，又降低控制成本。
2.4、系统的工作原理
变频恒压供水系统工作原理如图2所示，变频器、压力传感器、动力及控制线路以及泵组成，通过控制柜面板上的指示灯和按钮、转换开关来控制系统的运行。其中变频器的作用是为电机提供可变频的电源，实现电机的无极调速，从而使管网中的水压连续变化。压力变送器的任务是检测管网水压，压力设定单元为系统提供和满足用户需求的水压期望值。压力设定信号和压力反馈信号输入可编程控制器后，经可编程控制器内部PID控制程序的计算，输出给变频器一个控制信号。还有一种方法是将压力设定信号和压力反馈信号送入PID回路调节器中，由PID回路控制器在调节器内部进行运算后，输出给变频器一个转速调节信号。在供水控制泵中，只有一台变频泵。当供水设备开始时，1#泵启动，当管网水压达到设定时，则变频器的输出频率保持在这一数值上。如果1#泵工作到工频时水压仍低于下限水压时，1#泵工频运行，2#泵变频运行，当2#泵转速升高到额定转速时，水压仍不能满足时，启用备用泵（3#泵为备用泵）。水压大于上限时，先降低2#泵的转速，当2#泵转速降到最低时，延时一段时间后，停止2#泵运行，同时1#泵由工频转变成变频运行，进行恒压控制。
PLC控制器变频器水泵—电机
压力变送器水压
给定值
图2变频恒压供水系统的原理图
第3章电气控制系统原理图
电气控制原理图包括主电路图、控制回路图及PLC外围接线图。
3.1、主电路图
图纸见附录，图纸（一）所示为系统的电机控制系统主电路图。三台电机分别为M1、M2。接触器KM101、KM102分别控制M1、M2的工频运行；接触器KM1031、KM1032分别控制M1、M2的变频运行，FR101、FR102分别为三台水泵电机的过载保护用的热继电器；QF101、QF102、QF103分别为变频器和水泵主回路的隔离开关。
3.2、控制回路图
图纸见附录，图纸（二）所示为电机系统控制回路图。图中SA101为手动/自动转换开关，手动运行时，可用按钮ST101和SP102来控制水泵的启动和停止；自动运行时，系统在PLC程序控制下运行。KA和KAH都为中间继电器
3.3、PLC外围接线图
图纸见附录，图纸（三）所示为系统PLC及扩展模块的接线图。
第4章系统硬件的组成和选型
4.1、CPU及其扩展模块的选型
由上面系统的要求，选取西门子S7-200CPU224作为控制系统的核心。CPU224集成14输入/10输出共24个数字量I/O点，可连接7个扩展模块，最大扩展至168个数字量I/O点或35路模拟量I/O点，13KB程序和程序存储空间。6个独立的30KHz高数计数器，2路独立的20KHz高速脉冲输出，具有PID控制功能。I/O端子排可很容易地整体拆卸，具有较强的控制功能。再加上一个模拟量模块EM235(4AI/1AO)。整个PLC系统的配置如图所示。
PLC系统的组成
2）EM235配置
表1所示为EM235模块的技术性能和如何使用DIP开关设置EM235模块。开关1、2、3、4、5和6可选择模拟量输入范围。所有的输入设置成相同的模拟量输入范围。下表中，ON为接通，OFF表示断开。
表1EM235模块的技术性能
3）EM235输入/输出数据格式
模拟量单元输入是4～20mA、输出也是4～20mA。
数据转换：
4.2、变频器的选型
经过多年的发展，在各种行业的流水线作业和造纸设备、胶片制造、设备加工中，以高性能矢量变频器控制代替直流电机控制已经达到实用阶段。矢量控制变频调速的做法是将异步电动机模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。矢量控制方法凭借优良的可靠性，便于维护，适合在恶劣环境下工作。在进行矢量控制时具有转矩精度高等优点，已被广泛应用于需要长期稳定运行的特定用途中。
本系统中，选用施耐德公司的Altivar61变频器。该变频器具有多种类型，功率范围从0.37到800KW,具有矢量控制，过流、过压、变频器热保护、电机热保护、失速、瞬时关断、外部故障、变频器过载保护等功能。通过PLC模拟量输出端子来控制变频器的频率及其复位操作，从而达到电机转速跟随压力给定，保证管网水压的恒定。
4.3、压力变送器的选型
压力变送器选用1151GP系列，型号为115GP6EL2M1,直流24V供电，量程为0～1MPa，输出信号为4～20mA,取压口开到管道的侧面，压力变送器安装在取压口的下方，以便气体排入流程管中。
1151GP型电容式压力变送器（表压）测量最小压力1kPa（可迁移为负压变送器）。适用对象：液体、气体和蒸汽。1151GP型压力变送器的具体参数如表2所示：
表21151GP型变送器的参数表
压力变送器具有工作可靠、性能稳定等特点；
★专用V/I集成电路，外围器件少，可靠性高，维护简单、轻松，体积小、重量轻，安装、调试极为方便。
★铝合金压铸外壳，三端隔离，静电喷塑保护层，坚固耐用。
★4-20mA DC二线制信号传送，抗干扰能力强，传输距离远。
★LED、LCD、指针三种指示表头，现场读数十分方便。可用于测量粘稠、结晶和腐蚀性介质。
★高准确度，高稳定性。除进口原装传感器已用激光修正外，对整机在使用温度范围内的综合性漂移、非线性进行精细补偿.
4.4、中间继电器的选型
继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（称为输入回路）和被控系统（又称为输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大的电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用继电器具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小灯优点。广泛应用于电力保护、自动化等装置中。
中间继电器选用魏德米勒所生产的中间继电器，线圈电压为220V或24V，触电的最大电流为10A。
在系统中，通过中间继电器KA101、KA102来控制1#和2#水泵的工频运行，通过中间继
电器KA1031、KA1032来控制1#和2#水泵的变频运行，变频器通过中间继电器KAH101来输出故障。
第五章系统软件
为方便调试和编程，系统控制器采用模块化编程。主要由手动运行、自动运行模块及故障诊断组成。
5.1、手动运行
当处于手动运行时，PLC只接受各种电路保护信号和各传感器信号，并由此判断各水泵的工作状态，在出现故障的情况下，输出报警信号。水泵的启动和停止及切换由人工通过面板上的按钮和转换开关实现。
5.2、自动运行模块
开始
数据采集子程序
压力PID运算
N
置初值
Y
置初始值
N
操作控制切换
Y
电机控制子程序
图3自动运行模块流程图
自动运行模块包括系统的初始化开机前的检测、数据采集子程序、控制量运算子程序、置初值子程序、电机控制子程序等。自动运行模块流程图如图所示。其中：数据采集子程序完成对出水管压力的数据采集，控制量运算子程序完成对变频器控制量的输出，其中控制量的计算按PID控制规律进行；
数据采集子程序完成对水管压力的数据采集
1151GP6EL2M1型压力变送器的具体参数：测压范围：0～1MPa、输出数据格式：普通模拟型4～20mA
在被控系统中的压力测量点，压力信号经压力变送器变成标准的4～20mA电流信号，送入到EM235模块的第2个模拟量输入通道AIW2中。PLC读入压力值后，将模拟量输入值进行模数转换并将其存入回路表VD100中。在本系统中以AIW2中的读数值表示压力值，为了把实际测得的压力值转换成相应的数字量，可以利用下面的转换公式得到：模拟量电流I=(实际测得的压力值×16＋4）mA
压力数字量=实际的电流值I×1600
其中，0MPa在这里所对应的电流信号为4mA、1MPa所对应的电流信号为20mA 电流4mA所对应的数字量为6400、电流20mA所对的数字量为32000
PID 算法指令程序设计
在工程设计中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID 控制又称PID 调节。PID 调节结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便称为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID 控制技术最为方便。积分控制器可以消除系统的静差，微分控制器可以改善系统的动态响应速度。比例、积分、微分三者有效的结合可以满足不同的控制要求。
在许多控制系统中，有时只应用一种或两种环路控制方法。例如，可能只需要比例控制或比例积分控制。选择期望的环路控制类型通过设置常量参数的数值进行。如果不需要积分操作，那么应将积分时间常数设置为无穷大“INF ”；如果不希望微分操作，那么应将微分时间数值设置为0.0；如果不希望比例操作，那么应将增益设置为0.0。
S7-200系列PLC 提供了闭环控制PID 的运算指令，设计时只需要在PLC 的内存中填写一张PID 控制参数表再执行。变频恒压供水系统PID 参数表如表3
将模拟量输入值进行处理并将其存入回路表VD100中
将AIW0中的值进行变换，由整数转为双整数
由双整数转变为浮点数
经过浮点数除法
将结果存入地址VD100中
表3变频恒压供水系统PID参数表
地址参数数值
VD100过程变量当前值压力传感器检测的模拟量经A/D转换后标准化数值VD104压力设定值压力值0.75MPa
VD108输出值PID回路的输出值（标准化数值）
VD112回路增益Kc0.25
VD116采样时间Ts 1.0s
VD120积分时间Ti30.0min
VD124微分时间Td0.0
PID初始化子程序
将设定值0.75MPa
写入VD104中
将回路增益0.25
写入VD112中
将采样时间1秒写
入VD116中
将积分时间30写
入VD120中
PID
回路的输出值和变频器输入频率的转换
在被控系统中，压力信号经压力变送器变成标准的4～20mA 电流信号，送入到EM235模块的第2个模拟量输入通道AIW2中。PLC 读入压力值后，将模拟量输入值进行模数转换并将其存入回路表VD100中。经过PID 回路运算后，将所输出的值存放在地址VD108中。在本系统中以AQW0中的读数值表示输出的频率值，为了把经过PID 回路计算过的数字量转换成相应的电流信号，再将电流信号转换成相应的输出频率，可以利用下面的转换公式得到：
模拟量电流I =（数字量／1600）mA
将微分时间0.0写入VD124中
SMB34定时中断器，100ms 执行中断一次
输出频率f=(实际的电流值I－4)×100／16Hz
其中，数字量6400所对应的电流信号是4mA、数字量32000所对应的电流信号是20mA 电流信号4mA所对应的输出频率是0Hz、电流信号20mA所对应的电流信号是100Hz
将PID控制回路的
输出量整定后通过
模拟量端口输出
经过浮点数乘法
四舍五入为双整数
双整数转换为整数
将结果写入AQW0
中
电机控制子程序（逻辑控制）
图4电机控制子程序功能图
电机控制子程序完成对台水泵的运行和停止控制。由于变频器的输出频率与水泵的转速直接相关，用水量大时，变频器输出频率升高，水泵的转速增大；用水量小时，频率降低，水泵的转速减小。因此程序根据变频器的输出频率的大小就可以判断和控制水泵的工作状态。当输出频率上升到50Hz （即水泵的最大转速）时仍不能满足供水需要时，则PLC 自动将第一台泵切换到工频运行，第2台泵由变频器供电投入运行，如果第2台泵电机达到最大转速时仍不能满足供水需求，则PLC 自动将第2台泵切换到工频运行，同时启动第3台泵（备用泵）投入运行，以此规律逐个投入运行；当第3台泵还处在变频运行当中时，如果此时用水量减小的话，变频器的输出频率下降，当输出频率下降到下限值（设定变频器频率下限）时，供水量仍大于用水量，则系统自动将第3台泵停止运行。同样，第3台泵停机后，如果此时的供水量还大于用水量，则系统自动将第2台泵停止运行，依此类推。电机控制子程序功能如图所示：
表4逻辑控制时
地址输入/输出方式
注释
I0.0SA101选择开关（自动运行）I0.1KM1011#供水泵工频运行输入指示I0.2
KM1031
1#供水泵变频运行输入指示
初始状态
S1
S2
S4
S5M1变频
M1工频、M2变频
M1工频、M2变频
M1变频
自动
f≥50Hz
F≤Fmin
F≤Fmin
5.3、故障诊断
变频器具有短路、过载等保护功能，当变频器所驱动的水泵发生短路、过载等故障时，变频器将自动切断一次供电回路，进入保护状态并输出故障信号。系统把各故障相应的断路器，接触器的触点接到PLC。PLC扫描输入这些触点的状态，并通过PLC程序将这些状态存放在数据存储区，再结合控制程序和设备预置状态进行逻辑分析，并判断设备或元件是否出了故障，则切断该泵的接触器，然后对变频器复位，再将备用水泵的接触器接通，启动备用泵。
初始化主程序
PID初始化子程序
中断程序注释
恒压供水系统(多泵)
目录 1 变频器恒压供水系统简介 (1) 1.1 变频恒压供水系统理论分析 (1) 1.1.1变频恒压供水系统节能原理 (1) 1.1.2 变频恒压控制理论模型 (2) 1.2 恒压供水控制系统构成 (3) 1.3 变频器恒压供水产生的背景和意义 (3) 2 变频恒压供水系统设计 (4) 2.1 设计任务及要求 (5) 2.2 恒压供水系统主电路设计 (6) 2.3 系统工作过程 (7) 3 器件的选型及介绍 (9) 3.1 变频器简介 (9) 3.1.1 变频器的基本结构与分类 (9) 3.1.2 变频器的控制方式 (9) 3.2 变频器选型 (10) 3.2.1 变频器的控制方式 (10) 3.2.2 变频器容量的选择 (11) 3.2.3 变频器主电路外围设备选择 (13) 3.3 可编程控制器(PLC) (15) 3.3.1 PLC的定义及特点 (15) 3.3.2 PLC的工作原理 (16) 3.3.3 PLC及压力传感器的选择 (16) 4 PLC编程及变频器参数设置 (18) 4.1 PLC的I/O接线图 (18) 4.2 PLC程序 (18) 4.3 变频器参数的设置 (22) 4.3.1 参数复位 (22) 4.3.2 电机参数设置 (22) 总结 (23) 参考文献 (24)
1 变频器恒压供水系统简介 1.1变频恒压供水系统理论分析 1.1.1变频恒压供水系统节能原理 供水系统的基本特性和工作点扬程特性是以供水系统管路中的阀门开度不 变为前提，表明水泵在某一转速下扬程H与流量Q之间的关系曲线f(Q)，如图1-1 所示。 图1-1供水系统的基本特征 由图可以看出，流量Q越大，扬程H越小。由于在阀门开度和水泵转速都不变的情况下，流量的大小主要取决于用户的用水情况，因此，扬程特性所反映的是扬程H与用水流量Q(u)间的关系。而管阻特性是以水泵的转速不变为前提，表明阀门在某一开度下，扬程H与流量Q之间的关系H J (Qu )。管阻特性反映了水泵的能量用来克服泵系统的水位及压力差、液体在管道中流动阻力的变化规律。由图可知，在同一阀门开度下，扬程H越大，流量Q也越大。由于阀门开度的改变，实际上是改变了在某一扬程下，供水系统向用户的供水能力。因此，管阻特性所反映的是扬程与供水流量Qc之间的关系H f (Qc )。扬程特性曲线和管阻特性曲线的交点，称为供水系统的工作点，如图中A点。在这一点，用户的用水流量Qu和供水系统的供水流量Qc处于平衡状态，供水系统既满足了扬程特性，也符合了管阻特性，系统稳定运行。图1-1为供水系统的基本特征。 变频恒压供水系统的供水部分主要由水泵、电动机、管道和阀门等构成。通
全自动恒压供水系统简介要点
任务4：全自动恒压供水系统 该任务（课题）来自2006年校企合作单位宜兴金燕自动化有限公司和我院合作设计中水处理恒压供水系统。该系统投入运行后，该企业典型先进可操作项目就成为本课程的教学内容，并且聘该公司负责人周其华工程师担任该项目的现场教学指导教师。该任务由上位机组态MCGS监控，下位机为PLC，由PLC 采集压力传感器信号，驱动变频器按照要求进行工作。 任务目的： 1．全自动恒压供水控制工程的要求 2．掌握全自动恒压供水控制工程的动画连接及数据库操作 3．掌握全自动恒压供水控制流程的编写及功能调试 4．掌握全自动恒压供水控制工程数据处理的方法 5．掌握全自动恒压供水设备组态方法 6．全自动恒压供水控制工程总体报告（实训报告） 1全自动变频恒压供水电气控制系统介绍 虽着社会的发展和进步，城市高层建筑的供水问题日益突出、一方面要求提高供水质量，不要因为压力的波动造成供水障碍；另一方面要求保证供水的可靠性和安全性在发生 火灾时，能够可靠供水。 对供水系统进行控制，是为了满足用户对流量的需求，所以流量是供水系统的基本控制对象。但流量的测量比较复杂，考虑到在动态情况下，管道中某一点水压p的大小与供水能力和用水流量之间的平衡情况有关。如果以安装压力表的位置作为分界点，把压力表之前的流量称为供水流量（Q1），压力表之后的流量称为用水流量（Q2 ）。则：如Q1>Q2，则p>0 ；如Q1 恒压供水技术方案文件编码（GHTU-UITID-GGBKT-POIU-WUUI-8968） 恒压供水技术方案 一、综述 1、概述：以变频器为核心的自动给水设备已经成为当下现代高楼自动供水设备的核心 设备。可以取代传统的高位水箱、气压罐供水，避免水质的二次污染，具有节能、操作方便、自动化程度高的特点。变频调速恒压供水设备可在生产生活用水、锅炉恒压补水、供暖系统、空调系统、定压差循环水、消防用水等方面直接应用。 2、特点： （1）高效节能； （2）可取代高位水箱或者水池，减少土建投资，避免水质二次污染； （3）采用恒压供水，大大提高供水品质； （4）延迟设备使用寿命，采用变频恒压供水，启动方式是软启动，对机械、电气设备冲击小，可大大延迟设备使用寿命，特别是机械设备。 （5）控制系统可根据客户需求配置人机管理系统、中文提示、中文监控操作，极大方便了客户的操作使用和设备维修； （6）全自动控制，无需人工干预； （7）具有完善的保护功能，变频器保护、欠电压保护、过电压保护、短路保护、过载保护、过热保护、缺相保护。 3、适用范围 （1）适用于自来水厂及加压泵站； （2）适用于住宅小区、宾馆、饭店及其它大型公共建筑的生活供水； （3）适用于大中型工矿企业的生产生活用水； （4）适用于居民住宅小区、宾馆、饭店、大型公共建筑和各种工矿企业的消防供水、生产供水； （5）适用于工矿企业恒压、冷却水工会和循环供水系统； （6）适用于热水供水、采暖、空调、通风系统的供水； （7）适用于污水泵站、污水处理中的污水提升系统； （8）适用于农田排灌、园林喷洒、水景和音乐喷泉系统； 二、工作原理 ABB——ACS510系列变频器PID控制参数设定，我是用压力传感的 欧阳光明（2021.03.07） 一拖一就是99组电机参数输进去，把9902选PID宏，信号要是4-20MA的就直接接AI2上就可以了，电压信号接AI1上，4-20MA 的话在13组中将下限调成20%。 继电器有三个，用哪个就把你用的接任何一个上，在14组调你用的功能！ 15组时变频器输出，要什么反馈值，选上再接反馈线就哦了！ 稳压参数在40组，睡眠也在这组，自己看下就哦了！ 你的5分有点少，我调一次北京都得要500，呵呵！看玩笑，有问题给我留言啊！ ABB ACS510变频器的压力如何设置参数？？？ 浏览次数：2846次悬赏分：0| 解决时间：2009-5-14 16:04 | 提问者：陆五lw 新买的变频器用与水池供水，一拖三，请问一些参数如何设置问题补充： 有一个远传压力表，一台供水，压力不够时启动第二台、第三台加压，用一个控制柜，第一次用ABB的变频器，我不知道参数如何设定，关键是压力值设定的代码，请高手指教我的邮箱： 压力设定在40组（因为咱们的一定是稳压控制） 具体参数，看你是4-20MA 还是0-10V的，它AI1默认电压信号， AI2默认电流信号。 继电器都选成PFC或SPFC（14组的参数，看你用PFC切泵控制还是SPFC循环软起控制） 压力值在4011设定（用你要的水压数比上你水压表的总量程求得 的百分比就是这组参数，注意4010这时选19就是内部给定） 压力值会有偏差，自己找下就行。 还有什么问题可以给我留言！ abb变频器ACS510恒压供水时具体参数设置 浏览次数：833次悬赏分：50| 解决时间：2010-5-26 16:41 | 提问 者：dongbao10 有ACS510变频器一台，三台电机，远传压力表及PLC，恒压供水。要求：先一台泵运行，压力不足，变频器输出一信号给PLC作为增泵信号，PLC投入第二台泵，压力还不够，投第三台。。。水压高出要求，变频器输出减泵信号给PLC。。。先设定的参数如 下： 9902=6 1001=1 1002=1 1101=2 1102=7 1106=19 1401=8 1402=9 1403首先，增泵信号不用变频器给PLC，而是PLC跟具现场压力和设 定目标自行计算出来的，变频器的运行及频率也应该是PLC给的， 课程设计说明书写作要求 1 引言（主要写课题设计的目的、设计内容及要实现的目标） 2 系统总体方案设计 2.1 系统硬件配置及组成原理（要有系统组成图） 2.2 系统变量定义及分配表 2.3 系统接线图设计 3 控制系统程序设计 3.1 控制程序流程图设计 3.2 控制系统的设计思路、程序设计等 3.3 创新设计内容 4 控制系统的上位机设计 4.1 人机界面选择 4.2 人机界面设计（通讯连接，变量设置，画面组态等） 5 系统调试及结果分析 5.1 PLC程序调试及解决的问题 5.2 PLC与上位机联调 5.3 结果分析 结束语（主要写取得的效果、创新点及设计意义） 参考文献 附录：带功能注释的源程序及一些主电路图和PLC的外部接线图。 基于PLC控制恒压供水的设计 ——水泵控制 学生：XXX指导教师：XXX 内容摘要：生活都离不开水。但如果水源离用水场所较远，就需要管路的输送。而将水送到较远或较高的地方，管路中是需要一定的水压的，水压高了，才能将水送到远的或较高的楼层。 产生水压的设备是水泵，水泵转动的越快，产生的水压越高。传统的维持管路的水压是建造水塔，水泵开的时候将水打到水塔中，水泵休息时，借助水塔继续供水。水塔中的水位变化相对水塔的高度来说很小，也就是说水塔能维持的供水管路中水压的基本恒定。 但是，建造水塔需要发费财力，水塔还会造成水的二次污染。那么，可不可以不借助水塔来实现恒压供水呢？当然可以，但是要解决水压随用水量的大小变化的问题。通常的办法是：用量大时，增加水泵的数量或提高水泵的转动速度以保持管网中的水压不变，用水量小时又需做出相反的调节。这就是恒压供水的基本思路。这在电机速度调节技术不发达的年代是不可设想的，但今天办到这一点已变得很容易了，交流变频器的诞生为水泵转速平滑联系调节提供了方便。交流变频器是改变交流电源频率的电力电子设备，输入三相工频交流点后，可以输出频率平滑变化的三相交流电。 鉴于社会的需求，设计一个由三台水泵组构成的生活、消防双恒压无塔供水泵站系统。 如图所示（一），市网自来水用高低水位控制器EQ来控制注水阀YV1，自动把水注满储水水池，只要水位低于高水位，则自动往水池注水，但是当水池的水位高于高水位上限时，延时一段时间后，由PLC发出信号，关闭注水阀YV1，等到水位低于高水位上限时，过一段时间后，再打开注水阀YV1继续注水（这种情况在处于消防状态时被关闭）。水池的高、低水位信号也直接送给PLC，作为高、低水位的报警。为了保证供水的连续性，水位上下限传感器高低距离较小。生活用水和消防用水共用三台水泵，平时电磁阀YV2处于关闭状态，生活管网处于接通状态，电磁阀YV3处于失电状态，关闭消防管网，三台水泵根据生活用水的多少，按一定的控制逻辑运行，维持生活用水低恒压。当有火灾发生时，电磁阀YV3得电，消防用水管路打开，并同时打开三台水泵供水，管路中的水压为消防用水的高恒压，生活用水管路没有关闭，生活用水的水压由减压阀控制。但是当管路中的水压低于消防用水的高恒压或水池水位已经达到水池低水位下限时，给电磁阀YV2通电，关闭生活用水的管路。火灾结束后，三台水泵改为为生活用水供水。 ACS510/550恒压供水一拖三接线及调试一、变频器接线图 系统图参见ACS510手册P126、P127 二、参数设置及说明 此图的给定信号来自变频器内部 9902=>7(PFC控制宏)或15（SPFC控制宏） 9905=>电机额定电压 9906=>电机额定电流（选取三电机中最大值） 9907=>电机额定频率 9908=>电机额定转速 9907=>电机额定功率（选取三电机中最大值） 1002=>6（DI6） 1003=>1（FORW ARD） 1102=>7（EXT2） 1304=>如压力表是4~20mA，应设为4 1401、1402、1403=>31（PFC） 1601=>2（DI2） 4010=>19 4011=>定义内部给值 8117=>2（辅机数量） 8718=>自动切换间隔（>0才有效） 8120=>3 8123=>2（循环软启） 8127=>3（电机数量） 8109（起动频率）、8112（停止频率）、8115（辅机起动延时时间）8115（辅机停止延时时间）=>说明：f最小 <8112<8109 课程设计 课题名称变频恒压供水控制系统设计学院(部) 专业 班级 学生姓名 学号 指导教师(签字) 一、设计概述 变频器是一种新型技术，将变频调速技术用于供水控制系统中，具有高效节能、水压恒定等优点。本课程设计为实现恒压供水功能而按照设计任务书要求完成设计任务。最终实现控制系统的自动稳定运行。 根据设计要求本系统采用西门子PLC300控制系统对变频器进行调速控制和系统输入输出信号的采集以及系统报警功能的实现。本系统内的电机调速由变频器来实现，通过PLC控制变频器和现场压力仪表检测的反馈信号来实现对电机的自动恒压控制功能。 二、设计任务 例如一楼宇供水系统，正常供水20m3/小时，最大供水量35m3/小时，扬程45m。采用变频调速技术组成一闭环调节系统，控制水泵的运行，保证用户水压恒定。当用水量增大或减小时，水泵电动机速度发生变化，改变流量，以保证水压恒定。本恒压供水系统，要求以1.0Mpa的恒定压力对用户进行供水。水泵有2台，由一台变频器驱动。PLC按照压力变送器（PIT）的信号，调节变频器的输出，使水泵的转速变化，从而保证供水压力的恒定。两台水泵互为备份，可任意选择一台水泵处于变频模式或工频模式。控制系统原理如图1所示： PLC 图1 恒压供水变频控制系统原理图 三、系统设备选型 1主要电气元件参数指标 水泵：35KW，三相异步电动机 恒压设定点：1.0Mpa 压力变送器：0-1.6Mpa，两线制，4-20mA电流输出 变频器：VVVF变频器 （1）水泵 根据设计要求水泵正常供水20m3/小时，最大供水量35m3/小时，扬程45m。参考相关资料选择型号为IS50-32-125(扬程50m，流量50 m3/小时)的水泵即可满足要求。 (2)远传压力表 由于远传压力表具有价格低、有数据读取表盘等优点，结合具体 变频调速恒压供水系统，该系统能够根据运行负荷的变化自动调节供水系统水泵的数量和转速，使整个系统始终保持高效节能的最佳状态。 本文主要针对当前供水系统中存在的自动化程度不高、能耗严重、可靠性低的缺点加以研究，开发出一种新型的并在这三个方面都有所提高的变频式恒压供水自动控制系统。全文共分为四章。第一章阐明了供水系统的应用背景、选题意义及主要研究内容。第二章阐明了供水系统的变频调速节能原理。第三章详细介绍了系统硬件的工作原理以及硬件的选择。第四章详细阐述了系统软件开发并对程序进行解释。 关键词：变频器；恒压供水系统； PLC Frequency conversion constant pressure water supply system, the system is capable of automatically adjusting water supply system based on load changes of quantity and speed of the pump, always maintain the high efficiency and energy saving the best state of the This article primarily for current there is a high degree of automation in the water supply system, serious disadvantages, reliability, low energy consumption study developed a new and increased in these three areas of automatic control system of frequency conversion constant pressure water supply. The text is divided into four chapters. Chapter I sets out the water supply system of main research topics on background, meaning and content. Chapter II sets out the principle of variable frequency speed adjusting energy saving of water supply systems. Chapter III details the working principle of system hardware and hardware choices. The fourth chapter elaborates system software development and to explain the procedures Key words：Cam、high deputy、automation PLC 控制恒压供水系统 国家职业资格全省统一鉴定 维修电工技师 （国家职业资格二级） 所在省市：江苏省常州市 摘要：本设计是针对居民生活用水 /消防用水而设计的。由变 频器、 PLC 控制系统，调节水泵的输出流量。电动机泵组由三 台水泵并联而成，由变频器或工频电网供电，根据供水 系统出口水压和流量来控制变频器电动机泵组之间的切换 及速度，使系统运行在最合理的状态，保证按需供水。采用 PLC 控制的变频调速供水系统，由PLC 进行逻辑控制，由 变频器进行压力调节。通过PLC控制变频与工频切换，实现闭环自动调节恒压供水。运行结果表明，该系统具有压力稳 定，结构简单，工作可靠操作方便等优点。 关 第一章概 述??????????????????????（1）1-1常的供水方式及恒 的??????????（1） 二、水的一般性原 ????????????????（1） 1-2PLC 、器控制的恒供水系方 案?????????（3） 二、方案特 点??????????????????????（3）四、型及目 的???????????????????（4） 硬件 ??????????????????????（6）二、器介 ?????????????????????（7）二、方 式??????????????????????（7）机速方案的比 ????????????????（9） 二、模供水系的 定?????????????????（10 ） 一、路介 ??????????????????????（11 ）三、入出元件与 PLC 地址照 表????????????（ 15） 程序????????????????????（17）???????????????????????? ?（ 20） 致 ???????????????????????? ?（ 21） 参考文 献???????????????????????（ 22 ）第一章概述 供水的一种典型方式是恒供水。恒供水使用器的速 功能通供水的水的速，以持供水始端力，使之保持相 的恒定，故又称恒供水。在供水以逐步渗透到各种行，品 种也从一的恒供水向多功能和高的、供水及能化控 制的方向展。 基于触摸屏和PLC 作控制器作速的恒供 增压泵变频一拖一，五台联动恒压供水控制系统 1.1 变频恒压供水系统的理论分析 1.1.1 电动机的调速原理 水泵电机多采用三相异步电动机，而其转速公式为： 式中：f表示电源频率，p表示电动机极对数，s表示转差率。 根据公式可知，当转差率变化不大时，异步电动机的转速n基本上与电源频率f成正比。连续调节电源频率，就可以平滑地改变电动机的转速。但是，单一地调节电源频率，将导致电机运行性能恶化。随着电力电子技术的发展，已出现了各种性能良好、工作可靠的变频调速电源装置，它们促进了变频调速的广泛应用。 1.1.2 变频恒压供水系统的节能原理 变频恒压供水系统的供水部分主要由水泵、电动机、管道和阀门等构成。通常由异步电动机驱动水泵旋转来供水，并且把电机和水泵做成一体，通过变频器调节异步电机的转速，从而改变水泵的出水流量而实现恒压供水的。因此，供水系统变频的实质是异步电动机的变频调速。异步电动机的变频调速是通过改变定子供电频率来改变同步转速而实现调速的。 在供水系统中，通常以压力或者流量为控制目的，常用的控制方法为阀门控制法和转速控制法。 阀门控制法是通过调节阀门开度来调节流量，水泵电机转速保持不变。其实质是通过改变水路中的阻力大小来改变流量，因此，管阻将随阀门开度的改变而改变，但扬程特性不变。由于实际用水中，需水量是变化的，若阀门开度在一段时间内保持不变，必然要造成超压或欠压现象的出现。 转速控制法是通过改变水泵电机的转速来调节流量，而阀门开度保持不变，是通过改变水的动能改变流量。因此，扬程特性将随水泵转速的改变而改变，但管阻特性不变。变频调速供水方式属于转速控制。其工作原理是根据用户用水量的变化自动地调整水泵电机的转速，使管网压力始终保持恒定，当用水量增大时电机加速，用水量减小时电机减速。 1.1恒压供水PLC控制系统 一、实验目的 1.学习西门子PLC的使用； 2.掌握闭环调速原理； 3.掌握变频器的使用方法； 4.了解PLC控制变频恒压供水原理。 二、实验内容 1.变频器参数设置 端子号参数的设定值缺省的操作V/F曲线选择/ C003=‘1’ 最高电压设定/ C004=‘380’ 基准频率设定/ C005=‘50’ 最大频率设定/ C010=‘50’ 运行控制选择/ C012=‘1’ 2.控制要求 1）单泵控制恒压供水，当需水量不是很大，用一个泵通过PID控制进行恒压供水； 2）双泵控制恒压供水，当需水量大时，当一个泵满足不了用水需求时，进行双泵切 换恒压供水； 3）PLC模拟量控制变频开环控制； 4）分时控制，定时轮换，可以有效地防止水泵长期不用而发生的锈死现象，提高了 设备的综合利用率，降低了维护费用。 三、实验步骤 1.单泵控制恒压供水 1）按照接线图接好线路，确保接线无误，以免损坏变频器和PLC的各个模块。 2）接好总电源，打开漏电保护器，此时电压表显示电压。按下启动按钮，电压指示灯亮起。 3）把模式选择开关打到手动位置，此时手动状态指示灯亮起。检查各水泵的运行情况，确定水泵能能正常运行。 4）把模式选择开关打到自动位置。 5）打开S7-200软件把程序写到PLC中，关闭软件。 6）把PLC的开关达到RUN位置。 7）打开组态王软件，运行变频恒压供水监控程序。在主画面中选择“闭环控制”打开闭环控制画面。 8）在闭环控制模式下单击单泵运行，并单击PID设定，设定给定压力SP，进行PID参数整定。 9）单击实时曲线可观察各参数的变化。 2.双泵控制恒压供水 1）打开组态王软件，运行变频恒压供水监控程序。在主画面中选择闭环控制打开闭环控制画面。 采用PLC控制的变频器一拖三恒压供水技术方案 1. 系统控制要求； 1.1 实现变频器一拖三控制并可手动/自动切换； 1.2自动状态运行时系统启动一台泵后，当压力无法达到设定压力时，系统自动启动第二台泵，当压 力还是无法达到设定压力时，系统自动启动第三台泵；当出口压力高于设定压力时应尽快切除掉一台 泵………或两台泵，直到满足设定压力为止。 1.3手动状态时，要求手动启/停每一台泵，用于检修及应急； 1.4 低液位时，停所有泵并声音及指示灯报警； 1.5 管网压力如果大于设定值上限，所有泵停，直至压力下降然后按设定重新逐一启动水泵。 1.6 三台泵均具备软启动功能。 电气原理图： 2. 设备选型： 2.1 PLC系统选型：选用台湾亚瑞电子（南京）有限公司生产的SR-22MRD 可编程控制器。该控制器具备14点DC输入，8点模拟量输入端口，模拟量输入端口为DC0—10V(精度为0.1V)；8点继电器输出（负载能力为：感性负载2A，非感性负载10A）。 2.2 压力变送器的选择：可选择三线制电压型压力变送器，带LCD数显表头。压力范围在 10Kpa-60Mpa。 2.3 液位开关选用供液电极型液位开关。 2.4 变频器：风机水泵型变频器。 3.电气控制原理及PLC程序说明： 3.1 电气控制原理图如图。3台水泵电机为M1,M2,M3。KM1,KM3,KM5分别控制三台泵工频运行；KM2,KM4,KM6分别控制三台泵变频运行。电路设计为互锁功能。每台泵均有热继电器作电机过载保护。QF1-4分别为变频器、泵主回路隔离开关。QF5为PLC及控制回路提供电源。SA为手动/自动切换旋纽，打到1位置启动PLC按设计程序自动运行；打到2位置为手动启动单台泵运行，用于检修、紧急状态下使用。HL3-HL8为运行状态指示。HL2为水箱位置报警指示。 3.2 PLC I/0地址及功能如图 3.3 程序文字简介： SA旋钮置于自动位置，PLC运行准备。当液位传感信号为1，如果压力信号<=2V，3号泵变频运行，1、2号泵工频运行补水；当压力信号<=2.5V, 1号泵工频、2号泵变频运行；压力信号〉=2.5V ,小于3V 时，1号泵变频运行。如果信号大于3V,将所有泵置零，即停止三台泵所有方式的运行，待压力下降重新逐一起动水泵运行。变频与工频切换时，考虑到电机中的残余电压，不能将电机立即切换到工频，而是延时一段时间，到电机中的残余电压下降到较小值，这个值保证电源电压与残余电压不同相时造成的切换电流冲击较小，故设置延时时间为700ms(可根据现场情况调节），之后接入工频。变频器设置为自由停车。 本程序关键部位功能块解读： 1. 程序开始采用TBLS功能块作为程序的启动与停止（包括急停），启动按钮定义为S置位信号。 停止按钮定义R端复位； 2 .大量采用&逻辑功能块，各条件均满足经过判断后用于输出； 3. 灵活使用反向器，例如变频器的一拖三功能和变频与旁路的切换均为反向器实现。压力传感器信号<2.5V且>2V,则由CMPR模块（模拟量比较器）引出一路至反向器1#，经过反向后控制1#变频输出为零，再经过一个反向器控制1#工频输出。所以变频器一拖三功能，变频与旁路的切换换都是通过反向器及其后接延时接通TRG模块实现。变频器的启/停控制也由三段压力信号约束(三段经比较后的压力信号接入或逻辑模块作为RS的置位信号，三路控制变频输出的反信号接入另一&逻辑模块作为RS复位端控制变频 器的启/停，由此实现变频输出的平滑切换。） 假如液位传感器信号为0，即：水满，程序置零，工频变频运行停止，输出为零，直到信号为1开始 补水。 SA置于手动位置可通过外围控制电路启动各台泵单独工频运行，便于检修与应急。 以下为编辑完成的程序界面： 天津理工大学 自动化学院专业设计报告 题目：恒压供水控制系统的设计 -------------系统硬件设计 学生姓名周延学号 届 2011 班级电气07-2 指导教师杨顺峰专业电气工程及其自动化 说明 1. 专业设计文本材料包括设计报告、任务书、指导书三部分，其中 任务书、指导书由教师完成。按设计报告、任务书、指导书顺序装订成册。 2. 学生根据指导教师下达的任务书、指导书完成专业设计工作，合 作完成的专业设计，要在设计报告概述中明确说明分工。 3. 设计报告内容建议主要包括：设计概述、设计原理、设计方案分析、软硬件具体设计、调试分析、总结以及参考资料等内容，不同类型的设计可有所区别。 4. 设计报告字数应在3000-4000字，图纸设计应采用电子绘图、且 符合相应国标，文字规范借鉴参考毕业设计要求。 5.专业设计成绩由平时成绩（50%）、报告成绩（30%）和答辩成绩（20%） 组成。专业设计应给出适当的评语。 专业设计评语及成绩汇总表 目录 第一章绪论 (1) 绪论 (1) 变频恒压供水系统的研究现状 (3) 本课题的主要研究内容 (4) 第二章系统的理论分析及控制方案的确定 (5) 变频恒压供水系统的理论分析 (5) 变频恒压供水系统理论方案的确定 (5) 第三章系统的硬件设计 (7) 系统主要设备的选型 (7) 系统主电路分析及其设计 (9) PLC的I/O端口分配及外围接线图……………………10第四章 系统的软件设计 (13) 系统的软件设计分析 (13) PLC程序设计 (15) 第一章绪论 绪论 随着社会的发展和进步，城市建筑的供水问题日益突出，一方面要求提高供水质量，不要因为压力的波动造成供水障碍；另一方面要求供水的可靠性和安全性，在发生火灾时能够可靠供水。针对这两方面的要求，新的供水方式和控制系统应运而生，这就是PLC控制的恒压无塔供水系统。恒压供水包括生活用水的恒压控制和消防用水的恒压控制—即双恒压系统。恒压供水保证了供水的质量，以PLC为主机的控制系统丰富了系统的控制功能，提高了系统的可靠性。 传统的供水方式有：恒速泵加压供水、气压罐供水、水塔高位水箱供水、液力耦合器和电池滑差离合器调速的供水方式、单片机变频调速供水系统等方式，其优、缺点如下： (1) 恒速泵加压供水方式无法对供水管网的压力做出及时的反应，水泵的增减都依赖人工进行手工操作，自动化程度低，而且为保证供水，机组常处于满负荷运行，不但效率低、耗电量大，而且在用水量较少时，管网长期处于超压运行状态，爆损现象严重，电机硬起动易产生水锤效应，破坏性大，目前较少采用。 (2) 气压罐供水具有体积小、技术简单、不受高度限制等特点，但此方式调节量小、水泵电机为硬起动且起动频繁，对电器设备要求 恒 压 供 水 案2013年5月 目录 一、企业供水系统问题分析 (1) 1.1、原有供水系统配置 (1) 1.2、原系统存在的问题分析 (3) 二、解决方案 (5) 2.1、方案要点 (5) 2.2、控制原理 (5) 三、设备和工程量清单 (8) 四、施工计划 (9) 五、售后服务 (9) 一、企业供水系统问题分析 1.1、原有供水系统配置 贵司原有供水系统，拥有****给水泵(图1-1)，实际应用过程中，基本上****即可满足需求。每台水泵吸水管终端未安装底阀，改用储水槽利用虹吸原理来达到吸水效果，虽然初期投入成本较高但运行稳定性高于底阀。每台水泵出水口均安装了管道减震器、闸阀和止回阀管径均为DN150，汇入主管道（DN300）。水泵动力控制柜3只，每只负责控制2台水泵，初期安装的变频器已经损坏现已改为工频运行。供水管道安装电磁流量计、压力表等检测仪表。具体参数如（表1-1） 表1-1 供水系统设备及参数列表 名称规格数量单位备注 供水泵电机：V 水泵： 6 只 电控箱H*l*D GGD 3 只 电磁流量计DN300 PVDF 1.6Mpa 1寸法兰接口 1 套 管道减震器橡胶法兰接口 1 套数量以现场为准闸阀铸铁法兰接口 1 套数量以现场为准管路配件铸铁 DN150 1 套数量以现场为准 图1-1 供水系统图 1.2、原系统存在的问题分析 经贵司工程师介绍和现场勘察，原有供水系统存在以下问题，经过我司工程技术人员分析，其原因如下： ?水表计量精确度 贵司采用人工抄表的方式，统计各个厂区用水量和总供水量，各个厂区用水量与总供水量误差较大； 原因在于：人工抄表本身存在时间上误差；贵司总表流量计与工况不匹配，且维护不到位； ?水表损坏率较高 各厂区水表的损坏频率较高； 原因在于：总表流量计与工况不匹配，而且维护不到位； ?流量计不匹配而且维护不到位 贵司总供水管侧安装的流量计为6MPa，而日常使用压力远远低于该参数，而且贵司水质较差，探头很长时间未维护； 变频恒压供水的应用方案 一、前言 随着变频调速技术的发展和人们对生活饮用水品质要求的不断提高，变频供水设备已广泛应用于多层住宅小区生活及高层建筑生活消防供水系统。变频调速供水设备一般具有设备投资少，系统运行稳定可靠，占地面积小，节电节水，自动化程度高，操作控制方便等特点。但在实际应用中若选型及控制不当，不但达不到节能目的，反而“费电”。以下结合我们多年来的实践经验，对几种变频供水系统的应用及其控制方法进行介绍，供同行及用户在设计、改造、选型时参考。 二、一拖二变频供水方式（见图1） 适用一般小区恒压供水，特点：是无需附加供水控制盒，成本低。利用变频器本身内置的恒压PID 控制功能。就能达到2 台水泵循环启停功能。 三、带小流量循环软启动变频供水设备（如3+1 供水模式，见图2） 该类型设备在实际应用中较多，系统由水泵机组、循环软启动变频柜、压力仪表、管路系统等构成。变频柜由变频调速器，供水盒（PLC+AD 模块+DA 模块），低压电器等构成。系统一般选择同型号水泵2~3 台，以3 台泵为例，系统的工作情况如下： 平时1 台泵变频供水，当1 台泵供水不足时，先开的泵切换为工频运行，变频柜再软启动第2 台泵，若流量还不够，第2 台泵切换为工频运行，变频柜再软启动第3 台泵。若用水量减少，按启泵顺序依次停止工频泵，直到最后1 台泵变频恒压供水。 另外系统具有定时换泵功能，若某台泵连续运行超过24h 变频柜可自动停止该泵切换到下一台泵继续变频运行。换泵时间由程序设 定，可按要求随时调整。这样可均衡各泵的运行时间，延长整体泵组的寿命，防止个别水泵因长时间不工作而锈死。 当变频供水系统在小流量或零流量的情况下，比如在夜间用水低谷时，系统内的用水量很小，此时水泵在低流量下运行，会造成水泵效率大大降低，不能达到节能的目的，水泵功率越大用电越多。例如对300~1000 户的多层住宅小区或600 户左右的小高层住宅楼群（12 层以内）的生活用水系统，生活主泵功率一般在15kW 左右，系统的零流量频率fo 一般为25~35Hz 故在夜间小流量时，采用主泵变频供水效率较低。 这就涉用供水系统在小流量或零流量时的节电问题，一般可以采取4 种方案：a 变频主泵+工频辅泵；b 变频主泵+工频辅泵+气压罐； c 变频主泵+气压罐； d 变频主泵+变频辅泵。从节能、投资角度看第4 种方案更为适宜，该方案即在原变频主泵基础上，再配备1~2 台小泵专用在夜间或平时小流量时变频供水，一般选择小泵流量为3~6m3/h，居民区户数越多，流量可适当选择大些。小泵功率一般为1.5~3kW，小泵的扬程按主泵的扬程或略低扬程即可。 四、深水井变频供水设备 PLC与变频器控制的自动恒压供水系统 1 系统简介 为改善生产环境，沱牌公司投资清洁水技改工程并建成一座日产水2.5万顿的供水系统，分别建设了抽水泵系统、加压泵系统和高位水池。根据公司用水需求特点，从抽水泵系统过来的水一部分直接供给生产用水部门，一部分则需通过加压泵输送到高位水池，而供给生产用水部门的水压与供给高位水池的水压相差较大。同时高位水池距抽水泵房较远达十多公里，高位水池的液位高低和加压泵系统的设计以及如何与抽水泵系统“联动”也是较难解决的。 鉴于以上特点，从技术可靠 和>'https://www.360docs.net/doc/ba10640152.html,/jingjilunwen/' target='_blank' class='infotextkey'>经济实用角度综合考虑，我们设计了用PLC控制与变频器控制相结合的自动恒压控制供水系统，同时通过主水管线压力传递 较>'https://www.360docs.net/doc/ba10640152.html,/jingjilunwen/' target='_blank' class='infotextkey'>经济地实现了加压泵系统与抽水泵系统“远程联动”的控制目的。 2 系统方案 系统主要由三菱公司的PLC控制器、ABB公司的变频器、施耐德公司的软启动器、电机保护器、数据采集及其辅助设备组成（见图1）。 2.1 抽水泵系统 整个抽水泵系统有150KW深井泵电机四台，90KW深井泵电机两台，采用变频器循环工作方式，六台电机均可设置在变频方式下工作。采用一台 150KW和一台90KW的软起动150KW和90KW的电机。当变频器工作在50HZ，管网压力仍然低于系统设定的下限时，软起动器便自动起动一台电机投入到工频运行，当压力达到高限时，自动停掉工频运行电机。一次主电路接线示意图见图2所示。 恒压供水系统方案 恒 压 供 水 案2013年5月 目录 一、企业供水系统问题分析 (1) 1.1、原有供水系统配置 (1) 1.2、原系统存在的问题分析 (3) 二、解决方案 (5) 2.1、方案要点 (5) 2.2、控制原理 (5) 三、设备和工程量清单 (8) 四、施工计划 (9) 五、售后服务 (9) 一、企业供水系统问题分析 1.1、原有供水系统配置 贵司原有供水系统，拥有****给水泵(图1-1)，实际应用过程中，基本上****即可满足需求。每台水泵吸水管终端未安装底阀，改用储水槽利用虹吸原理来达到吸水效果，虽然初期投入成本较高但运行稳定性高于底阀。每台水泵出水口均安装了管道减震器、闸阀和止回阀管径均为DN150，汇入主管道（DN300）。水泵动力控制柜3只，每只负责控制2台水泵，初期安装的变频器已经损坏现已改为工频运行。供水管道安装电磁流量计、压力表等检测仪表。具体参数如（表1-1） 表1-1 供水系统设备及参数列表 图1-1 供水系统图 1.2、原系统存在的问题分析 经贵司工程师介绍和现场勘察，原有供水系统存在以下问题，经过我司工程技术人员分析，其原因如下： ?水表计量精确度 贵司采用人工抄表的方式，统计各个厂区用水量和总供水量，各个厂区用水量与总供水量误差较大； 原因在于：人工抄表本身存在时间上误差；贵司总表流量计与工况不匹配，且维护不到位； ?水表损坏率较高 各厂区水表的损坏频率较高； 原因在于：总表流量计与工况不匹配，而且维护不到位； ?流量计不匹配而且维护不到位 贵司总供水管侧安装的流量计为6MPa，而日常使用压力远远低于该参数，而且贵司水质较差，探头很长时间未维护； ACS510变频器中变压力控制系统的实现方法 北京迪安帝科贸有限公司曲冬辉 摘要：文章详细介绍了水泵出口变压力控制的原理和ACS510变频器中的实现方法。 关键词：恒压供水变压力控制 ACS510系列变频器 引言 目前，应用最广泛的变频恒压供水系统是水泵出口压力恒定系统，其工作原理是在水泵出水口安装压力传感器，将测定的压力值转换成电信号输入压力控制器，压力控制器根据设定压力值与测定压力之间的差值，通过PI调节运算后，控制变频器，调节水泵的转速，使水泵出口压力保持恒定。 这种控制系统电控部分较简单，国内外采用广泛。缺点是仍有小量能量浪费且不能反映水流通过给水管网时，管网阻力持性的变化。所以当用水低峰时，虽然由于转速的改变水泵扬程能保持恒定不再升高，但管道最末端的出口水压将高于其所需的流出水头。 采用泵出口变压力控制系统，则可解决以上的不足，即泵出口的设定压力随用水量的变化而变化，使管道最末端的出口水压恒定在其所需的流出水头。 ABB公司的ACS510系列变频器是专为风机、水泵控制系统设计的，其中参数“给定增量8103、8104和8105”可完成泵出口变压力控制功能。 一．管道阻力和流量对管道最末端的出口水压的影响 1．关于水泵的扬程说明[1] 图1是一个水泵供水的例子。 图1 水泵供水的例子。 如图1，水泵把水从吸水井里抽出来送到沉淀池的过程中，做了哪些工作呢？ 第一、要把水头提高到2.3十2.7十8.5＝13.5米的高度。这个高度是由于地形的高度引起的，我们叫它为地形扬程H0。 第二、要克服所有管道的阻力。设图2中管道，在流量为400米3/时，有9米的管道阻力。这9米的阻力我们叫它为阻力扬程H r。 目录 第一章绪论1 第二章 PID调节概念及基本原理3 2.1 PID调节概述3 2.1.1自动控制系统的分类3 2.2 PID控制的原理和特点4 2.2.1 PID控制的原理和特点的概念4 2.2.2 PID控制的分类5 2.3 PID控制器的参数整定6 第三章三菱FX2N型PLC的恒压变频供水系统设计实例8 3.1系统的主要控制要求9 3.2系统的硬件选型9 3.2.1 系统的控制器------- FX2n—32MR10 3.2.2 系统的模拟量输入、输出模块10 3.2.3 变频器FR—A50010 3.2.4 压力传感器TPT50311 3.3控制系统的I/O点及地址分配11 3.3.1 PLC系统的选型13 3.4 恒压供水系统的电气控制系统13 3.4.1 主电路图13 3.4.2控制电路图14 3.4.3 PLC系统外部接线图15 第四章恒压供水系统的程序设计17 4.1 系统的程序结构说明及流程图17 4.1.1初始化子程序17 4.1.2 定时中断程序18 4.1.3 主程序19 4.2程序中使用的编程组件及其含义21 第五章总结23 参考文献24 谢辞25 附录：控制系统的梯形图程序26 第一章绪论 近年来我国中小城市发展迅速，集中用水量急剧增加。据统计，从1990年到1998年，我国人均日生活用水量<包括城市公共设施等非生产用水）有175.7升增加到241.1升，增长了37.2%，与此同时我国城市家庭人均日生活用水量也在逐年提高。在用水量高峰期时供水量普遍不足，造成城市公用管网水压浮动较大。因为每天不同时段用水对供水的水位要求变化较大，仅仅靠供水厂值班人员依据经验进行人工手动调节很难及时有效的达到目的。这种情况造成用水高峰期时水位达不到要求,供水压力不足，用水低峰期时供水水位超标,压力过高，不仅十分浪费能源而且存在事故隐患<例如压力过高容易造成爆管事故）。要解决这些问题，用基于PLC控制变频调速恒压供水能实现。变频调速恒压供水系统由变频器、泵组电机、供水管网、储水箱、智能PID调节器、压力变送器、PLC控制单元等部分组成，控制系统原理图如图1.1所示。 图1.1 控制系统原理图 其中变频器的作用是为电机提供可变频率的电源，实现电机的无级调速，从而使管网水压连续变化，同时变频器还可作为电机软启动装置，限制电机的启动电流。压力变送器的作用是检测管网水压。智能PID调节器实现管网水压的PID调节。PLC控制单元则是泵组管理的执行设备，同时还是变频器的驱动控制，根据用水量的实际变化，自动调整其它工频泵的运行台数。变频器和PLC的应用为水泵转速的平滑性连续调节提供了方便。水泵电机实现变频软启动, 消除了对电网、电气设备和机械设备的冲击，延长机电设备的使用寿命。 第二章 PID调节概念及基本原理恒压供水技术方案
2021年ABB——ACS510系列变频器PID控制参数设定
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