1、恒壓供水變頻調速系統設計 完成日期 年 月 日目錄1摘要1前言31.1供水系統發展過程及現狀31.2供水系統的概述3變頻恒壓供水系統主要特點：31.2.3恒壓供水設備的主要應用場合：41.2.4恒壓供水技術實現：42 系統總體設計方案52.1系統設計方案52.1.1 系統控制要求52.1.2 控制方案5運行特征62.1.4 系統方案62.2可編程控制器(PLC)的特點及選型82.2.1 PLC特點及應用8可編程控制器的選型8PLC CPM2A模擬量輸入/輸出單元122.3變頻器選型及特點142.3.1 ABB產品信息：152.3.2 變頻節能理論：15變頻恒壓供水系統及控制參數選擇：16變頻恒

2、壓供水系統的優點及體現172.4 遠傳壓力表172.4.1 主要技術指標18結構原理182.5 系統控制流程設計18系統組成及作用182.5.2 系統運行過程193 軟件設計223.1 系統中檢測及控制開關I/O分配223.2 I/O地址及標志位分配表243.3 流程圖263.4 程序設計：274.節能實例計算415.結論43致 謝44參考文獻45恒壓供水變頻調速系統設計馨島國際名宛供水系統設計摘 要：隨著人民生活水平的日趨提高，新技術和先進設備的應用 ，使給供水設計得到了發展的機遇。于是選擇一種符合各方面規范、衛生安全而又經濟合理的供水方式，對我們給供水設計帶來了新的挑戰。本系統采用PLC進

3、行邏輯控制，采用帶PID功能的變頻器進行壓力調節，系統存在工作可靠，使用方便，壓力穩定，無沖擊等優越性。本設計恒壓變頻供水設備由PLC、變頻器、傳感器、低壓電氣控制柜和水泵等組成。通過PLC、變頻器、繼電器、接觸器控制水泵機組運行狀態,實現管網的恒壓變流量供水要求。設備運行時,壓力傳感器不斷將管網水壓信號變換成電信號送入PLC,經PLC運算處理后,獲得最佳控制參數,通過變頻器和繼電器控制元件自動調整水泵機組高效率地運行。供水系統的監控主要包括水泵的自動啟停控制、供水壓力的測量與調節、系統主管道水壓的；系統水處理設備運轉的監視、控制；故障及異常狀況的報警等。現場監控站內的控制器按預先編制的軟件程

4、序來滿足自動控制的要求，即根據供水管的高/低水壓位信號來控制水泵的啟/停及進水控制閥的開關，并且進行溢水和枯水的預警等。文中詳細介紹了所選PLC機、變頻器、傳感器的特點、各高級單元的使用及設定情況，給出了系統工作流程圖、程序設計流程圖及設計程序。關鍵詞： 可編程控制器；變頻器；傳感器1.1 供水系統發展過程及現狀一般規定城市管網的水壓只保證6層以下樓房的用水，其余上部各層均須“提升”水壓才能滿足用水要求。以前大多采用傳統的水塔、高位水箱，或氣壓罐式增壓設備，但它們都必須由水泵以高出實際用水高度的壓力來“提升”水量，其結果增大了水泵的軸功率和能量損耗。自從變頻器問世以來，變頻調速技術在各個領域得

5、到了廣泛的應用。變頻調速技術在各個領域得到了廣泛的應用。變頻調速恒壓供水設備以其節能、安全、高品質的供水質量等優點，使我國供水行業的技術裝備水平從90年代初開始經歷了一次飛躍。恒壓供水調速系統實現水泵電機無級調速，依據用水量的變化自動調節系統的運行參數，在用水量發生變化時保持水壓恒定以滿足用水要求，是當今最先進、合理的節能型供水系統。在實際應用中得到了很大的發展。隨著電力電子技術的飛速發展，變頻器的功能也越來越強。充分利用變頻器內置的各種功能，對合理設計變頻調速恒壓供水設備，降低成本，保證產品質量等方面有著非常重要的意義。新型供水方式與過去的水塔或高位水箱以及氣壓供水方式相比，不論是設備的投資

6、，運行的經濟性，還是系統的穩定性、可靠性、自動化程度等方面都具有無法比擬的優勢，而且具有顯著的節能效果。恒壓供水調速系統的這些優越性，引起國內幾乎所有供水設備廠家的高度重視，并不斷投入開發、生產這一高新技術產品。目前該產品正向著高可靠性、全數字化微機控制，多品種系列化的方向發展。追求高度智能化，系列標準化是未來供水設備適應城鎮建設成片開發智能樓宇、網絡供水調度和整體規劃要求的必然趨勢。在短短的幾年內，調速恒壓供水系統經歷了一個逐步完善的發展過程，早期的單泵調速恒壓系統逐漸為多泵系統所代替。雖然單泵產品系統設計簡易可靠，但由于單泵電機深度調速造成水泵、電機運行效率低，而多泵型產品投資更為節省，運

7、行效率高，被實際證明是最優的系統設計，很快發展成為主導產品。1.2 供水系統的概述變頻恒壓供水系統主要特點：1、 節能，可以實現節電20%-40%，能實現綠色用電。2、 占地面積小，投入少，效率高。3、 配置靈活，自動化程度高，功能齊全，靈活可靠。4、 運行合理，由于是軟起和軟停，不但可以消除水錘效應，而且電機軸上的平均扭矩和磨損減小，減少了維修量和維修費用，并且水泵的壽命大大提高。5、 由于變頻恒壓調速直接從水源供水，減少了原有供水方式的二次污染，防止了很多傳染疾病的傳染源頭。6、 通過通信控制，可以實現無人值守，節約了人力物力。1.2.3 恒壓供水設備的主要應用場合：1.高層建筑，城鄉居民

8、小區，企事業等生活用水。2.各類工業需要恒壓控制的用水，冷卻水循環，熱力網水循環，鍋爐補水等。3.中央空調系統。4.自來水廠增壓系統。5.農田灌溉，污水處理，人造噴泉。6.各種流體恒壓控制系統。 恒壓供水技術實現：通過安裝在管網上的壓力傳感器，把水壓轉換成420mA的模擬信號，通過變頻器內置的PID控制器，來改變電動水泵轉速。當用戶用水量增大，管網壓力低于設定壓力時，變頻調速的輸出頻率將增大，水泵轉速提高，供水量加大，當達到設定壓力時，電動水泵的轉速不再變化，使管網壓力恒定在設定壓力上；反之亦然。目前交流電機變頻調速技術是一項業已廣泛應用的節能技術。由于電子技術的飛速發展，變頻器的性能有了極大

9、提高，它可以實現控制設備軟啟軟停，不僅可以降低設備故障率，還可以大幅減少電耗，確保系統安全、穩定、長周期運行。長期以來區域的供水系統都是由市政管網經過二次加壓和水塔或天面水池來滿足用戶對供水壓力的要求。在小區供水系統中加壓泵通常是用最不利用水點的水壓要求來確定相應的揚程設計，然后泵組根據流量變化情況來選配，并確定水泵的運行方式。由于小區用水有著季節和時段的明顯變化，日常供水運行控制就常采用水泵的運行方式調整加上出口閥開度調節供水的水量水壓，大量能量因消耗在出口閥而浪費，而且存在著水池“二次污染”的問題。變頻調速技術在給水泵站上應用，成功地解決了能耗和污染的兩大難題。2 系統總體設計方案2.1

10、系統設計方案系統控制要求恒壓供水控制系統的基本控制要求是：采用電動機調速裝置與可編程控制器(PLC)構成控制系統，進行優化控制泵組的調速運行，并自動調整泵組的運行臺數，完成供水壓力的閉環控制，在管網流量變化時達到穩定供水壓力和節約電能的目的。系統的控制目標是泵站總管的出水壓力，系統設定的給水壓力值與反饋的總管壓力實際值進行比較，其差值輸入CPU運算處理后，發出控制指令，控制泵電動機的投運臺數和運行變量泵電動機的轉速，從而達到給水總管壓力穩定在設定的壓力值上。在住宅小區水廠的管網系統中，由于管網是封閉的，泵站供水的流量是由用戶用水量決定的，泵站供水的壓力以滿足管網中壓力最不利點的壓力損失P和流量

11、Q之間存在著如下關系：P=KQ2；式中K一為系數設PL為壓力最不利點所需的最低壓力，則泵站出口總管壓力P應按下式關系供水，則可滿足用戶用水的要求壓力值，又有最佳的節能效果。P=PL+P=PL+KQ2因此供水系統的設定壓力應該根據流量的變化而不斷修正設定值，這種恒壓供水技術稱為變量恒壓供水，即供水系統最不利點的供水壓力為恒值而泵站出口總管壓力連續可調。典型的自動恒壓供水系統的結構框圖如圖所示；系統具有控制水泵出口總管壓力恒定、變流量供水功能，系統通過安裝在出水總管上的壓力傳感器，實時將壓力、流量非電量信號轉換為電信號，輸入至可編程控制器(PLC)的輸入模塊，信號經CPU運算處理后與設定的信號進行

12、比較運算，得出最佳的運行工況參數，由系統的輸出模塊輸出邏輯控制指令和變頻器的頻率設定值，控制泵站投運水泵的臺數及變量泵的運行工況，并實現對每臺水泵的調節控制。以4臺水泵的恒壓供水系統為例，系統在自動運行方式下，可編程控制器控制變頻器、軟啟動1#泵，此時1#泵進入變頻運行狀態，其轉速逐漸升高，當供水量Q<1/3Qmax時(Qmax為4臺水泵全部工頻運行時的最大流量)，可編程控制器CPU根據供水量的變化自動調節1#泵的運行轉速，以保證所需的供水壓力。當用水量Q在13Qmax<Q<23Qmax之間時，1#泵已不能滿足用戶所需的用水量，這時可編程控制器發出指令將1#泵轉為工頻運行，并

13、軟啟動2#泵，使2#泵進入變頻運行工況，2#泵的運行轉速由用戶用水量決定，以保證供水系統最不利點所需的供水壓力。當外需供水量Q為23Qmax<Q<Qmax時，可編程控制器發出指令再將2#泵置于工頻運行狀態，同時軟啟動3#泵進入變頻運行工況，此時3#泵的運行轉速由用戶的用水量確定，以保證供水系統最不利點的供水壓力恒定。目前，住宅小區變頻恒壓供水系統設計方案主要采用“一臺變頻器控制一臺水泵”(即“一拖一”)的單泵控制系統和“一臺變頻器控制多臺水泵”(即“一拖N”)的多泵控制系統。隨著經濟的發展，現在也有采用“二拖三”、“二拖四”、“三拖五”的發展趨勢。“一拖N”方案雖然節能效果略差，但

14、獨有投資節省，運行效率高的優勢;具有變頻供水系統啟動平穩，對電網沖擊小，降低水泵平均轉速，消除“水錘效應”，延長水泵閥門、管道壽命，節約能源等優點，因此目前仍被普遍采用。A.“一拖N”多泵系統的一般控制要求（1）多泵循環運行程序控制以“一拖三”為例:先由變頻器啟動1#水泵運行，若工作頻率已達到變頻器的上限值50Hz而壓力仍低于規定值時，將1#水泵切換成工頻運行，此時變頻器的輸出頻率迅速下降為0，然后啟動2#水泵，供水系統處于“1工1變”的動行狀態;若變頻器再次達到上限值50Hz而壓力仍低于規定值時，將2#水泵也切換成工頻運行，再由變頻器去啟動3#水泵，供水系統處于“2工1變”的運行狀態。反之，

15、若變頻器工作頻率已下降至下限值(一般設定為2535Hz)而壓力仍高于規定值時，令1#水泵停機，供水系統又處于“1工1變”的運行狀態;若變頻器工作頻率又降至下限值而壓力仍高于規定值時，令2#水泵停機，系統回復到1臺水泵變頻運行狀態。如此循環不已。其他的“一拖N”程序控制，依此類推。（2）設置換機間隙時間當水泵電機由變頻切換至工頻電網運行時，必須延時幾秒進行定速運行后接觸器才能自動合閘，以防止操作過電壓;而當水泵電機由工頻切換至變頻器供電運行時，也必須延時幾秒后接觸器再閉合，以防止電動機高速運轉產生的感應電動勢損壞變頻器。延時時間根據水泵電機的功率而定:功率越大，時間越長，一般取值23s。（3）確

16、保觸點相互聯連鎖在電路設計和PLC(可編程控制器)程序設計中，控制每臺水泵“工頻-變頻”切換的兩臺接觸器的輔助觸點或者PLC內部“軟觸點”必須相互聯鎖，以保證可靠切換，防止變頻器UVW輸出端與工頻電源發生短路而損壞。為杜絕切換時接觸器主觸點意外熔焊、輔助觸點誤動作而損壞變頻器的事故，最好采用兩臺連體、機械和電氣雙重聯鎖的接觸器，如德力西公司的CJX2-N型聯鎖接觸器等。（4）水泵輪換啟動控制可以自由設置水泵啟動順序:可設置成1#水泵先啟動，也可設置2#、3#或N#水泵先啟動。所有水泵平均使用，能有效防止個別水泵可能長期不用時發生的銹死現象。（5）設置定時換機時間在水泵群中，定時切換運行時間最長

17、的水泵，以保證所有水泵的均衡使用。（6）變頻器或PLC帶有PID調節器PID(比例-積分-微分)調節器的積分環節I(即積分時間)調整應合理:時間太短，則系統動態響應快，反應靈敏，但易產生振蕩，水泵來回切換;時間太長，則當壓力發生急劇變化時，系統反應過慢，容易產生壓力過高，導致管道爆裂。B.常用的“一拖N”多泵系統控制方式（1）變頻器+PLC這種配置不僅可以靈活地實現上述控制，而且可以實現更多復雜的控制。缺點是需要專業技術人員編制并現場調試PLC程序，安裝調試費工、費時，設備投資也較大。（2）變頻器+專業供水控制器最近，有的廠家專門為變頻恒壓供水研制了能實現上述控制要求的專業供水控制器，操作簡單

18、，調試方便，功能齊全，產品價格也與“變頻器+PLC”接近。 PLC特點及應用可編程控制器（ProgrammableLogicController）是計算機技術與自動化控制技術相結合而開發的一種適用工業環境的新型通用自動控制裝置，是作為傳統繼電器的替換產品而出現的。它采用一種可編程的存儲器，在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，通過數字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設備或生產過程。隨著微電子技術和計算機技術的迅猛發展，可編程控制器更多地具有了計算機的功能，不僅能實現邏輯控制、定時控制、計數控制、順序(步進)控制，還具有了模擬量控制、閉環過程控制、數據處理

19、和通信聯網等功能。由于可編程控制器可通過軟件來改變控制過程，并且編程簡單，同時采用了模塊化結構設計，易于擴展和拆裝，因而具有體積小，功耗低，可靠性高，組裝維護方便，控制功能完善和抗干擾能力強等特點，已廣泛應用于工業控制的各個領域，成為當今自動化電氣控制的主流。 可編程控制器的選型1.本設計的主要控制過程是利用可編程控制器的A/D,D/A模塊和可編程控制器內置的控制模塊來控制水泵電機的切換從而調節供水管中水的壓力。整個控制系統除了用到PLC邏輯控制、定時控制和計數控制等基本控制功能外，關鍵是要用到PLC的高級控制單元，主要包括A/D、D/A單元等。現代大中型的PLC一般都配備了專門的A/D和D/

20、A轉換模塊，可以將現場需要控制的模擬量通過A/D模塊轉換為數字量，經微處理器運算處理后，再通過D/A模塊轉換，變成模擬量去控制被控對象。但現在考慮到系統的安裝以及成本問題，故本系統供水泵的自動控制采用的是日本歐姆龍公司的PLC，機器型號為CPM2A-30CDR-A和模擬量控制模塊CPM1A-MAD02。其特性簡介如下：2.CPM2A為系統提供了眾多的功能高速計數器能方便地測量高速運動的加工件。同步脈沖控制可方便地調整時間。帶高速掃描和高速中斷的高速處理。可方便地與OMRON的PT相連接，為機器操作提供一個可視化界面。小機殼內匯集了先進的功能和優異的表現。為食品包裝行業，傳送設備和緊湊型設備的制

21、造商提供更優越的性能和更高的附加值。通過脈沖輸出可實現許多基本的位置控制。可進行分散控制和模擬量控制。3.價格低廉CPM2A的價值在于它具有非常卓越的性能價格比。4.緊湊型設計能安裝在任何地方機器設備的小型化對安裝在控制板或機器內的PLC也提出了節省空間的要求。PLC規格介紹40AC100240V60VA20W60A20A20MAC2300V147m/s2,10%90%800g700g2088CompoBus/SI/OCPU40PLC CPM2A模擬量輸入/輸出單元 OMRON模擬量輸入/輸出單元CPM1A-MAD02簡介：輸入/輸出單元CPM1A-MAD02與PLC連接使用，具有4路輸入通道

22、1路輸出通道，輸入信號范圍為010V、15V、420mA，輸出信號為-10V10V、110V、420mA；啟動時，必須設定范圍碼后，模擬單元開始AD/DA的轉換。序開始時，將范圍碼寫入模擬單元的輸出通道。輸入/輸出范圍設置設置字（“MAD02-輸出通道n”+“1”）位76543210輸入4輸入3輸入2輸入1啟動量程啟動量程啟動量程啟動量程設置字（“MAD02-輸出通道n”+“1”）位15141312111098不使用輸入4輸入3輸入2輸入1輸出111平均值啟動量程設定值項目內容輸入量程0:010V 1:15V/420mA啟動位0:不使用 1:使用平均值0:不使用 1:使用輸出量程0:010V/

23、420mA 1:-10+10V/420mA啟動位0:不使用 1:使用通道分配CPU輸出1輸入4輸入3輸入2輸入130CDR12CH低八位03CH高八位03CH低八位02CH高八位02CH低八位40CDR12CH低八位03CH高八位03CH低八位02CH高八位02CH低八位輸入通道的IR位分配“輸入通道1”1514131211109876543210ddDddddddddddddd輸入2輸入1“輸入通道1”11514131211109876543210ddDddddddddddddd輸入4輸入3輸出通道的IR位分配輸出通道1514131211109876543210S××&#

24、215;××××dddddddd不使用（0）輸出1數據位 S：符號位 0：正電壓輸出 1：負電壓輸出注：只有當使用±10V量程時，符號位才有用。CPM1A-MAD02的輸入/輸出模擬單元的接線如下：CPM1A-MAD02-CHV+COMI+屏蔽電纜電壓輸出電流輸出+-0VFG   輸出接線圖輸入接線圖_+_CPM1A-MAD02-CH250E10K0VV+電壓輸入I+COM250E10K0VV+電流輸入I+COMFG屏蔽電纜 也就是說，輸出情況下，分別接出電壓和電流的輸出，而在輸入情況下，電流輸入時，必須短接電流和

25、電壓端子。CPM1A-MAD02的輸入/輸出模擬單元的輸入輸出數據都是16進制，分別對應的電流電壓值如下： 輸出電壓/電流 10V/20mA5V/12mA 0V/4mA -5V -10V80FF 80800000 0080 00FF 輸出數據（十六進制）    10V/5V/20mA5V/3V/12mA0V/1V/4mA 輸入電壓/電流 輸入數據（十六進制）00 80 FF       在系統設備中我們采用的壓力傳感器以及變頻器頻率的輸入單元分配如下：輸入1是小區供水壓力輸入，輸入2是水管壓力輸入，輸入3

26、是變頻器當前頻率的輸出。在硬件接線上，用擴展模擬單元連接電纜（MADO2自帶）與PLC上的擴展連接器連接。    由于在本系統中，無其他擴展單元，我們采用的是30點的PLC，所以我們可以確定MADO2的通道分配是：輸入1是02CH、輸入2是02CH、輸入3是03CH、輸出是12CH。范圍碼是C2F3。變頻調速恒壓供水設備以其節能、安全、高品質的供水質量等優點，使我國供水行業的技術裝備水平從90年代初開始經歷了一次飛躍。恒壓供水調速系統實現水泵電機無級調速，依據用水量的變化自動調節系統的運行參數，在用水量的變化自動調節系統的運行參數，在用水量發生變化時保持水壓恒定以

27、滿足用水要求，是當今最先進、合理的節能型供水系統。ACS400變頻器在2.2-37KW的功率范圍內，節約能源，控制準確,安全可靠,鑄鋁件和塑料件的使用,保證了足夠的加工精度,ACS400預置了九種應用宏.主電源：230500V50/60HZ控制電源：115230V.在勵磁部分中采用了最新的IGBT控制技術，不再需要磁場電壓匹配變壓器，磁場進線熔斷器和電抗器也已集成在DCS400模塊中。由于磁場部分采用了三相進線供電方式，且直接取自為電樞供電的三相電源，因而DCS400不再需要單獨的磁場電源進線。DCS400擁有多種調試工具。在調試向導的引導下進行參數設定，加上全部的自優化調試過程，DCS400

28、的典型調試時間為15分鐘。a.交流電機變頻調速原理：交流電機轉速特性：n=60f(1-s)/p，其中n為電機轉速，f為交流電頻率，s為轉差率，p為極對數。電機選定之后s、p則為定值，電機轉速n和交流電頻率f成正比，使用變頻器來改變交流電頻率，即可實現對電機變頻無級調速。b.各類工業需要恒壓控制的用水，冷卻水循環，熱力網水循環，鍋爐補水等。流量與轉速成正比：轉矩與轉速的平方成正比：功率與轉速的三次方成正比：而且變頻調速自身的能量損耗極低，在各種轉速下變頻器輸入功率幾乎等于電機軸功率，由此可知在使用變頻調速技術供水時，系統中流量變化與功率的關系：變3額3額采用出口閥控制流量的方式，電機在工頻運行時

29、，系統中流量變化與功率的關系：閥（0.4+0.6）額其中，為功率為轉速為流量例如設定當前流量為水泵額定流量的，則采用變頻調速時變額0.216額，而采用閥門控制時閥（0.4+0.6）額0.76額，節電（閥-變）閥*71.6。流量1009080706050節電量022.541.861.571.682.1由此可見從理論計算結果可以看到節能效果非常顯著，而且在實際運行中小區變頻恒壓供水技術比傳統的加壓供水系統還有自動控制恒壓、無污染等明顯優勢。而且新型的小區變頻恒壓供水系統能自動地控制一至多臺主泵和一臺休眠泵的運行。在管網用水量減少到單臺主泵流量的約1/6-1/8時，系統自動停止主泵，啟動小功率的休眠

30、泵工作，保證系統小流量供水，解決小流量甚至零流量供水時大量電能的浪費問題，從運行控制上進一步節能。a.變頻恒壓供水系統組成小區變頻恒壓供水系統通常是由水池、離心泵（主泵+休眠泵）、壓力傳感器、PID調節器、變頻器（主泵+休眠泵）、管網組成。工作流程是利用設置在管網上的壓力傳感器將管網系統內因用水量的變化引起的水壓變化，及時將信號（4-20mA或0-10V）反饋PID調節器，PID調節器對比設定控制壓力進行運算后給出相應的變頻指令，改變水泵的運行或轉速，使得管網的水壓與控制壓力一致。b.變頻恒壓供水系統的參數選取（1）、合理選取壓力控制參數，實現系統低能耗恒壓供水。這個目的的實現關鍵就在于壓力控

31、制參數的選取，通常管網壓力控制點的選擇有兩個：一個就是管網最不利點壓力恒壓控制，另一個就是泵出口壓力恒壓控制。兩者如何選擇，我們來簡單分析一下（如變頻器控制原理圖示）管網最不利點壓力恒定時，管網用水量由QMAX減少到Q1，水泵降低轉速，與用水管路特性曲線A（不變）相交于點C，水泵特性曲線下移，管網最不利點壓力H0。而泵出口壓力恒壓控制時，則Ha不變，用水量由QMAX減少到Q1與Ha交于B點，用水管路特性曲線A上移并通過B點，管網最不利點壓力變為Hb，Hb-H0的揚程差即為能量浪費，所以選擇管網最不利點的最小水頭為壓力控制參數，形成閉環壓力自控系統，使得水泵的轉速與PID調節器設定壓力相匹配，可

32、以達到最大節能效果，而且實現了恒壓供水的目的。（2）、變頻器在投入運行后的調試是保證系統達到最佳運行狀態的必要手段。變頻器根據負載的轉動慣量的大小，在啟動和停止電機時所需的時間不相同，設定時間過短會導致變頻器在加速時過電流、在減速時過電壓保護；設定時間過長會導致變頻器在調速運行時使系統變得調節緩慢，反應遲滯，應變能力差，系統易處在短期不穩定狀態中。為了變頻器不跳閘保護，現場使用當中的許多變頻器加減速時間的設置過長，它所帶來的問題很容易被設備外表的正常而掩蓋，但是變頻器達不到最佳運行狀態。所以現場使用時要根據所驅動的負載性質不同，測試出負載的允許最短加減速時間，進行設定。對于水泵電機，加減速時間

33、的選擇在0.2-20秒之間。a.高效節能變頻恒壓供水系統的最顯著優點就是節約電能，節能量通常在10-40%。從單臺水泵的節能來看，流量越小，節能量越大。b.恒壓供水變頻恒壓供水系統實現了系統供水壓力穩定而流量可在大范圍內連續變化，從而可以保證用戶任何時候的用水壓力，不會出現在用水高峰期熱水器不能正常使用的情況。c.安全衛生系統實行閉環供水后，用戶的水全部由管道直接供給，取消了水塔、天面水池、氣壓罐等設施，避免了用水的“二次污染”，取消了水池定期清理的工作。d.自動運行、管理簡便新型的小區變頻恒壓供水系統具備了過流、過壓、欠壓、欠相、短路保護、瞬時停電保護、過載、失速保護、低液位保護、主泵定時輪

34、換控制、密碼設定等功能，功能完善，全自動控制，自動運行，泵房不設崗位，只需派人定期檢查、保養。e.延長設備壽命、保護電網穩定使用變頻器后，機泵的轉速不再是長期維持額定轉速運行，減少了機械磨損，降低了機泵故障率，而且主泵定時輪換控制功能自動定時輪換主泵運行，保證各泵磨損均勻且不銹死，延長了機泵使用壽命。變頻器的無級調速運行，實現了機泵軟啟動，避免了電機開停時的大電流對電機線圈和電網的沖擊，消除了水泵的水錘效應。f.占地少、投資回收期短新型的小區變頻恒壓供水系統采用水池上直接安裝立式泵，控制間只要安放一到兩個控制柜，體積很小，整個系統占地就非常小，可以節省投資。另外不用水塔或天面水池、控制間不設專

35、人管理、設備故障率極低等方面都實現了進一步減少投資，運行管理費低的特點，再加上變頻供水的節能優點，都決定了小區變頻恒壓供水系統的投資回收期短，一般約2年。本系統采用YTT-150型差動遠傳壓力表，此表適用于測量對鋼及銅合金不起腐蝕作用的液體、蒸汽和氣體等介質的壓力。因為在儀表內部設置一滑線電阻式發送器，故可把被測值以電量值傳至遠離測量點的二次儀表上，以實現集中檢測和遠距離控制。此外，YTT-150型差動遠傳壓力表既可對所測壓力作現場指示又能轉換為0-10mADC或4-20mADC,標準電流信號輸出。 主要技術指標a.精確度等級：1.5 b.發送器起始電阻值：320 c.發送器滿度電阻值：340

36、400 d.發送器接線端外加電壓不大于6V e.滑線電阻式發送器接線圖f.使用環境條件：-4060，相對濕度不大于85%，且震動和被測（控）介質的急劇脈 g.溫度影響：使用溫度偏離20±5時，其溫度附加誤差不大于0.4%/10。 h.重量：1.2kg本儀表由一個彈簧管壓力表和一個滑線電阻式發送器等所組成。儀表機械部份的作用原理與一般彈簧管壓力表相同。由于電阻發送器系設置在齒輪傳動機構上，因此當齒輪傳動機構中的扇形齒輪軸產生偏轉時，電阻發送器的轉臂（電刷）也相應地得以偏轉，由于電刷在電阻器上滑行，使得被測壓力值的變化變換為電阻值的變化，而傳至二次儀表上，指示出一相應的讀數值。同時，一次

37、儀表也指示相應的壓力值。 系統組成及作用恒壓變頻供水設備由變頻器、傳感器、低壓電氣控制柜和水泵等組成。通過變頻器和繼電器、接觸器控制水泵機組運行狀態,實現管網的恒壓變流量供水要求。設備運行時,壓力傳感器不斷將管網水壓信號變換成電信號送入PLC,經PLC運算處理后,獲得最佳控制參數,通過變頻器和繼電控制元件自動調整水泵機組高效率地運行。供水系統的監控主要包括水泵的自動啟停控制、水位流量、壓力的測量與調節；使用水量、排水量的測量；污水處理設備運轉的監視、控制；水質檢測；節水程序控制；故障及異常狀況的記錄等。現場監控站內的控制器按預先編制的軟件程序來滿足自動控制的要求，即根據水箱和水池的高/低水位信

38、號來控制水泵的啟/停及進水控制閥的開關，并且進行溢水和枯水的預警等。結構如圖一：PLC低壓電氣控制柜變頻器124314號水泵傳感器遠程壓力表監測管網供水壓力，其輸出的模擬量傳遞到PLC，經過PLC轉換后以模擬量輸出的形式傳給變頻器（壓力反饋），變頻器根據管網壓力的變化調整電機頻率。管網壓力當前值高于變頻器設定時，變頻器就會提高其頻率；當前值低于變頻器設定時，變頻器就會降低其頻率。當變頻器的運行頻率達到50hz時，若此時管網壓力仍低，系統將自動啟動一臺工頻泵；當變頻器的運行頻率降到10hz時，若此時管網壓力仍高，系統將自動摘除一臺工頻泵。加泵、減泵時均需考慮30秒的延時，以免電機產生震蕩由于變頻

39、器采用的是一拖四的多頻控制系統，四臺泵都有可能處于變頻的狀態。假設1號泵正處于變頻的狀態，向2號泵傳遞的工作流程如下：1先停止變頻器的工作；2關閉1號泵的變頻接觸器3接通2號泵的工頻接觸器4最后在接通變頻器變頻器控制原理圖在供水系統中，4臺泵的運行狀態為一臺處于變頻而其他泵有可能處于工頻。所以，每臺泵的供電接觸器其上口電源均來自與變頻器輸出和電網的三相電源。供水管網壓力進入PLC，經處理和轉換后再由PLC以模擬量的方式輸出，將該輸出模擬量信號與變頻器的模擬量反饋信號連接，作為變頻器對管網壓力的檢測。同時，再將變頻器輸出的頻率信號接入PLC，作為頻率的檢測和控制緣。變頻器中還有一些開關量的設置，

40、如變頻器的啟停控制（由PLC輸出的數字點控制），多臺泵運行的連鎖控制（多臺泵的手/自動轉換信號控制）等。在“變頻自動”運行方式下，先利用變頻器啟動并運行一臺泵，同時系統檢測供水管網的實時壓力，當供水管網壓力低于設定值時（外界用水量增加），系統完成變頻泵頻率的上調，當頻率到達50Hz時，管網壓力仍低則啟動第一臺工頻泵（由PLC采用星/角啟動控制）。以此類推，順序實現工頻泵的加入。當供水管網壓力高于設定值時（外界用水量減少），系統完成變頻泵頻率的下調，當頻率到達10Hz時，管網壓力仍高則摘除一臺工頻泵（由PLC控制）。以此類推，順序實現工頻泵的摘除。系統采用定時輪換工作制，其變頻的工作順序為1#2

41、#3#4#，當切換時，為了防止工頻電源和變頻輸出短路，必須先將變頻器關閉，待外部將其接觸器連接好后再開啟變頻器。工頻和變頻接觸器應有機械上的聯鎖。4臺泵手動控制系統當需要進行手動控制時（此時，只可以在工頻下運行），由于電動機的功率較大，所以應對其進行降壓啟動。降壓啟動的方式采用的是星/角啟動控制。星/角啟動過程全部由繼電邏輯控制完成，為了防止主運行接觸器與變頻控制接觸器一起上電，本方案除了采用必要的互鎖外，還對主接觸器和變頻接觸器選用了帶機械聯鎖控制。從根本上杜絕了一起上電的可能性。四臺水泵沒有嚴格規定哪一臺是專門用于變頻，而是采用了循環換泵運行的特點，所以，其手動控制也是由四套完全獨立的控制

42、電路組成。4臺泵自動控制系統圖三1號、2號泵的手動星/角啟動電路圖四3號、4號泵的手動星/角啟動電路3 軟件設計3.1 系統中檢測及控制開關I/O分配在控制系統中，除各單元本身占用的I/0外，整個控制系統外部還有其他控制開關及指示輸出等，如報警消除、變頻器起停指示等。接線情況見下圖在模擬量控制中，模擬量模塊是由四路輸入和一路輸出組成，四路輸入分別連接為P1小區供水管網壓力（002CH中的低八位）、P2市供水管網壓力（002CH中的高八位）、F變頻器的當前頻率（003CH中的低八位）。一路輸出為P11（12CH中的低八位，P11=P1）。一路輸出為P11（12CH中的低八位，P11=P1）。3.

43、2 I/O地址及標志位分配表電氣符號類型PLC地址說明YXBPBOOL35.1循環變頻器標志YHDBBOOL35.07循環倒泵YXBPOUTBOOL10變頻器起停指示燈SWDBOOL30.01低水壓報警指示燈SBGZBOOL30.05水泵故障標志RF4BOOL0.074號水泵過載RF3BOOL0.063號水泵過載RF2BOOL0.052號水泵過載RF1BOOL0.041號水泵過載PYSBOOL30.04變頻器運行標志 PQGZBOOL30.15變頻器故障PBGZBOOL35.09變頻泵故障P_Sec_MinUINT_BCDAR18秒(00-07)&分(08-15)P_OnBOOL253

44、.13常通標志P_OffBOOL253.14常斷標志P_NBOOL254.02負數(N)標志P_Month_YearUINT_BCDAR20月(00-07) &年(08-15)P_Max_Cycle_TimeUINT_BCDAR14最大循環次數P_LTBOOL255.07小于(LT)標志P_Hour_DateUINT_BCDAR19小時(00-07)日期(&D)(08-15)P_GTBOOL255.05大于(GT)標志P_First_CycleBOOL253.15第一次循環標志P_ERBOOL255.03指令執行錯誤(ER)標志P_EQBOOL255.06等于(EQ)標志P_C

45、ycle_Time_ValueUINT_BCDAR15當前掃描時間P_Cycle_Time_ErrorBOOLAR13.05循環時間錯誤標志P_CYBOOL255.04進位(CY)標志電氣符號類型PLC地址說明P_1sBOOL255.021.0秒時鐘脈沖位P_1minBOOL2541分鐘時鐘脈沖位P_0_2sBOOL255.010.2秒時鐘脈沖位P_0_1sBOOL2550.1秒時鐘脈沖位P_0_02sBOOL254.010.02秒時鐘脈沖位P2BOOL220城市供水網壓力P1BOOL210小區供水網壓力LS4BOOL33.084號泵摘泵延時標志LS3BOOL33.073號泵摘泵延時標志LS2

46、BOOL33.062號泵摘泵延時標志LS1BOOL33.051號泵摘泵延時標志KM9BOOL113號水泵工頻運行KM8BOOL10.072號水泵變頻運行KM5BOOL10.062號水泵工頻運行KM4BOOL10.051號水泵變頻運行KM16BOOL11.034號水泵變頻運行KM13BOOL11.024號水泵工頻運行KM12BOOL11.013號水泵變頻運行KM1BOOL10.041號水泵工頻運行KAPLBOOL37.01供水低水壓報警KAPBOOL0.11低水壓報警KA4GBOOL35.044號泵故障標志KA43BOOL33.094號水泵作為3號泵第1工頻運行標志KA42BOOL33.063號

47、水泵作為2號泵第2工頻運行標志KA41BOOL33.084號水泵作為1號泵第3工頻運行標志KA4BOOL0.034號水泵手/自轉換KA3GBOOL35.033號泵故障標志KA34BOOL33.133號水泵作為4號泵第3工頻運行標志KA32BOOL33.053號水泵作為2號泵第1工頻運行標志KA31BOOL33.033號水泵作為1號泵第2工頻運行標志KA3BOOL0.023號水泵手/自轉換KA2GBOOL35.022號泵故障標志電氣符號類型PLC地址說明KA24BOOL33.132號水泵作為4號泵第2工頻運行標志KA23BOOL33.12號水泵作為3號泵第3工頻運行標志KA21BOOL33.02

48、2號水泵作為1號泵第1工頻運行標志KA2BOOL0.022號水泵手/自轉換KA1GBOOL35.011號泵故障標志KA14BOOL33.121號水泵作為4號泵第1工頻運行標志KA13BOOL33.111號水泵作為3號泵第2工頻運行標志KA12BOOL33.071號水泵作為2號泵第3工頻運行標志KA1BOOL01號水泵手/自轉換JZKBBOOL35.05禁止開泵INKM8BOOL1.012號水泵變頻運行INKM6BOOL0.092號水泵工頻運行INKM4BOOL11號水泵變頻運行INKM2BOOL0.081號水泵工頻運行INKM16BOOL1.034號水泵變頻運行INKM14BOOL1.054號

49、水泵工頻運行INKM12BOOL1.023號水泵變頻運行INKM10BOOL1.043號水泵工頻運行FMINBOOL39.14頻率下限FMAXBOOL39.13頻率上限BPYXBOOL30.04變頻運行標志位BPQTBOOL10變頻器起停控制BPB4BOOL36.044號泵變頻工作標志BPB3BOOL36.033號泵變頻工作標志 BPB2BOOL36.022號泵變頻工作標志 BPB1BOOL36.011號泵變頻工作標志 BJXBOOL0.1報警消除bjqBOOL30.14報警器標志位BJQBOOL10.03系統故障報警蜂鳴器BJDBOOL10.02系統故障報警指示燈bjdBOOL30.12報警

50、指示燈標志升頻控制第n臺泵水壓設定值小于K=N頻率50HZ延 時YYN第n臺泵切換為市電運行第n1臺泵軟啟動N=N+1降頻控制第n臺泵頻率10HZN延 時水壓>設定值第k-1臺泵切換為市電運行k=k-1N大于3.3 流程圖3.4 程序設計：首先，對模擬量模塊進行參數的設定。在PLC運行的第一個周期里，將數值#C2F3送入13CH。其中，#C2F3是對模擬量參數進行規定后的代碼。處理002CH通道中的數值，利用常ON指令，將002CH的內容與數值#00FF進行邏輯與操作，目的是屏蔽高八位，保留低八位。并將結果傳送到數據區DM210（P1當前值）中。處理002CH通道中的數值，利用常ON指令

51、，將002CH的內容與數值#FF00進行邏輯與操作，目的是屏蔽低八位，保留高八位。并將結果傳送到數據區DM220（P2當前值）中。將DM220中的高八位傳送到DM230的低八位中，再將DM230中的二進制數值轉換成BCD嗎后傳送到DM240中。處理003CH通道中的數值，利用常ON指令，將003CH的內容與數值#00FF進行邏輯與操作，目的是屏蔽高八位，保留低八位。并將結果傳送到數據區DM310（F當前值）中。處理003CH通道中的數值，利用常ON指令，將003CH的內容與數值#FF00進行邏輯與操作，目的是屏蔽低八位，保留高八位。并將結果傳送到數據區DM320（備用）中。將DM320中的高八

52、位傳送到DM330的低八位中，再將DM330中的二進制數值轉換成BCD嗎后傳送到DM340中。將DM210的內容傳送給12CH通道，即將P1的內容傳送給P11，為變頻器提供管網壓力值。手動或電機過載的信號處理程序： 當3號泵手動/自動轉換信號在手動位置或3號泵電機過載時，輸出一個手動或故障標志。當4號泵手動/自動轉換信號在手動位置或4號泵電機過載時，輸出一個手動或故障標志。分別取ka1gka4g的上升沿操作并放置于中間標志35.0135.04中，分別將上升沿信號與變頻器控制信號進行與操作，即在供水泵處于變頻工作時，改變頻泵換到手動控制或電機過載，則視為變頻泵故障，該信號在后面用來關閉變頻器的運行。4號泵變頻組合（4號泵變頻、1號泵作為第一臺工頻、2號泵作為第二臺工頻、3號泵作為第三臺工頻）程序。4號泵處于變頻狀態，當出現下列任意信號時，4號泵退出變頻運行。注：手動或電機故障、禁止開泵標志、變頻器故障、市供水管網壓力