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变频恒压供水控制系统设计一、引言变频恒压供水控制系统是一种能够自动调节水泵电机的转速，保持管网内水压恒定的系统。
该系统通过变频器控制水泵电机的转速，根据实时水压信号对水泵进行调节，从而实现供水系统的恒压供水。
本文将从系统设计原理、硬件选型、控制策略等方面对变频恒压供水控制系统进行设计。
2. 控制原理变频恒压供水控制系统采用闭环控制原理，主要分为压力调节环和流量调节环两部分。
压力调节环根据实时水压信号，控制变频器调节水泵电机的转速，以维持管网内的水压恒定。
流量调节环主要通过监测流量传感器的输出信号，控制变频器调节水泵电机的转速，以满足用户的实际用水量需求。
三、硬件选型1. 水泵电机选择适当功率的三相异步电动机，能够满足供水系统的实际需求，保证系统的正常运行。
2. 变频器选用带有PID调节功能的变频器，能够根据实时水压信号对电机转速进行精确调节，确保系统供水的恒压运行。
3. 压力传感器选择高灵敏度的压力传感器，能够实时监测管网内的水压信号，为系统提供准确的控制信号。
5. 控制面板控制面板应具有良好的人机界面，能够显示系统的运行状态、参数，方便用户对系统进行监测和操作。
6. 其他配件根据实际需求，可能需要选购接线端子、线缆、散热器等辅助设备。
四、控制策略1. 系统启动当系统启动时，变频恒压供水控制系统应自动进行初始化，自检各传感器和执行机构，确保系统能够正常运行。
3. 流量调节系统同时监测流量传感器的输人信号，根据用户的实际用水量，控制变频器调节水泵电机的转速，以满足流量调节环的要求。
4. 故障处理系统应具备故障自诊断功能，当系统发生故障时，能够自动报警或进入相应的故障处理程序，保证对用户的供水不受影响。
五、系统调试1. 对水泵电机、变频器等设备进行正确的接线和安装。
2. 对传感器进行校准，确保其输出信号的准确性。
3. 对控制系统进行相关参数的设定和调试。
4. 对整个系统进行联合调试，验证系统的正常运行。
变频恒压供水控制系统方案1.方案介绍变频恒压供水控制系统基本由水泵、变频器、压力传感器和PLC控制器组成。
该系统可以对水泵的运行速度进行调节，以使供水系统的压力始终保持在设定值范围内。
当系统检测到压力超过设定值时，将降低水泵的运行速度，反之则提高运行速度。
2.系统原理变频恒压供水控制系统的原理基于水泵的调速运行。
通过变频器控制电机的转速，可以实现水泵的流量调节。
系统中的压力传感器会实时监测供水系统的压力，并将压力信号传给PLC控制器。
PLC控制器根据设定的压力范围和实际的压力信号来调节变频器的输出频率。
当实际压力超过设定范围时，PLC控制器会降低变频器的输出频率，降低水泵的运行速度；当实际压力低于设定范围时，则相反地提高运行速度。
3.系统优势(1)节能环保：相比传统的供水系统，在需求较低时能够降低水泵的运行速度，减少能耗和噪音。
在需求较高时，能够提高运行速度以满足压力需求，提高系统的响应性和供水能力。
(2)压力稳定：采用变频恒压供水控制系统可以实现对供水系统压力的精确控制，保证水压始终保持在设定值范围内，提高供水质量和稳定性。
(3)设备寿命长：通过变频器控制水泵的运行速度，可以减少启停次数，减轻设备的磨损，延长水泵和其他设备的使用寿命。
(4)自动监控保护：系统可以实时监测供水压力，一旦超过设定范围，系统会自动调节水泵的运行速度，确保供水稳定，同时还能提供报警功能，及时发现和排除故障。
4.实施步骤(1)系统设计：根据实际需求，确定供水系统的压力范围和变频器的参数配置。
(2)设备选型和采购：选购符合系统需求的水泵、变频器、压力传感器和PLC控制器等设备。
(3)设备安装和连接：安装和连接好水泵、变频器、压力传感器和PLC控制器等设备。
(4)系统调试和运行：通过调节变频器的参数和设定压力范围，实现系统的压力控制和供水调节。
(5)系统监测和维护：定期检查和维护系统的各个部件，确保系统正常运行。
总结：通过变频恒压供水控制系统的应用，可以实现供水系统的智能化、高效化和节能环保化。
变频调速恒压供水系统的设计与实际应用【摘要】变频调速恒压供水在企业及高层生活小区的应用越来越广泛，其采用PLC作为控制器，硬件结构简便，成本低，并能自动实现水泵电机无级调速。
本文根据供水单位的要求，设计了基于PLC控制的变频调速恒压供水系统，该系统满足了用户端在用水量发生变化时仍保持水压恒定的用水要求。
【关键词】变频调速；恒压供水；无级调速；PLC控制随着变频器的快速迭代，变频调速技术在各个领域得到了广泛的应用，特别是在供水行业，由电动机、泵组、压力仪表、变频器、微控制器和传感器等现代控制设备所构建的变频调速恒压供水系统以其节能、安全、高品质的供水质量等优点，将我国供水行业的技术装备水平经历了一次飞跃。
某一供水单位希望设计一套变频调速恒压供水系统，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求。
1 变频调速恒压供水系统的总体分析1.1 系统的功能要求恒压供水要求用户端不管用水量大小，总保持管网中水压基本恒定，这样，既可满足各部位的用户对水的需求，又不使电动机空转，造成电能的浪费[1]。
某供水单位为实现恒压供水这一目标，对系统提出了以下几点要求：（1）三台水泵中1台备用，其余2台处于工作状态。
为了提高设备的综合利用率，工作泵与备用泵不固定；（2）三台水泵均可实现变速、定速运行。
但水泵运行的实际台数（1台还是2台）和电机速度，还要由住户用水量的高低来决定（进行不同频率的切换）；（3）系统具有“手动”、“自动”控制切换；（4）系统具有较完善的保护措施，以防止、避免事故的发生和扩大；（5）具有完整的报警功能；（6）对泵的操作要有手动和自动控制功能，手动只在应急或检修时临时使用。
1.2 系统设计原理分析变频调速恒压供水系统的工作原理如下：压力传感器将主管网水压变换为电流信号，输入PID调节运算，与给定值进行比较，得出一个调节参数，再进入变频器，变频器根据要求调速，调节水泵电机的频率。
《基于PLC恒压变频供水系统的设计与实现》篇一一、引言随着现代工业和城市化的快速发展，供水系统的稳定性和效率成为了关键性的问题。
恒压供水系统作为解决这一问题的有效手段，已经得到了广泛的应用。
其中，基于PLC（可编程逻辑控制器）的恒压变频供水系统以其高效、稳定、智能的特点，在供水领域得到了极大的关注。
本文将详细介绍基于PLC恒压变频供水系统的设计与实现。
二、系统设计1. 系统架构设计本系统主要由三部分组成：PLC控制器、变频器和供水泵站。
其中，PLC控制器负责接收压力传感器传来的信号，通过运算处理后，控制变频器调节供水泵的转速，从而达到恒压供水的目的。
2. PLC控制器设计PLC控制器是本系统的核心部分，它需要接收压力传感器的实时数据，对数据进行处理和计算，然后发出控制指令。
此外，还需要具有与其他设备通信的能力。
在设计过程中，应充分考虑PLC的稳定性、可扩展性、抗干扰能力等因素。
3. 变频器与供水泵站设计变频器是连接PLC控制器和供水泵站的桥梁，它接收PLC 的控制指令，调节供水泵的转速。
供水泵站则负责实际的供水任务。
在设计过程中，应考虑泵站的布局、管道的设计、泵的选型等因素，以确保整个系统的稳定性和效率。
三、系统实现1. 硬件实现硬件部分主要包括PLC控制器、变频器、压力传感器、供水泵站等设备的选型和安装。
在选型过程中，应充分考虑设备的性能、价格、维护等因素。
安装过程中，应遵循相关的安全规范，确保系统的稳定性和安全性。
2. 软件实现软件部分主要包括PLC程序的编写和调试。
在编写过程中，应充分考虑系统的控制逻辑、数据处理、通信协议等因素。
在调试过程中，应对系统进行反复测试和优化，确保系统的稳定性和准确性。
四、系统测试与运行1. 系统测试在系统安装完成后，应进行系统测试。
测试过程中，应检查各部分的连接是否正常，系统运行是否稳定，数据是否准确等。
如果发现问题，应及时进行排查和修复。
2. 系统运行经过测试后，系统可以正式投入运行。
变频恒压供水控制系统设计【摘要】本文介绍了变频恒压供水控制系统设计的相关内容。
在系统设计要求中，需要考虑稳定供水压力和节约能源的需求。
系统组成包括变频驱动器、传感器、控制器等部件。
系统控制原理是利用变频器对水泵速度进行调节来维持恒定的供水压力。
在系统设计方案中，需要考虑水泵的选型和安装位置等因素。
通过系统性能分析可以评估系统的稳定性和效率。
通过本文的研究，可以为变频恒压供水控制系统的设计和应用提供参考。
【关键词】变频恒压、供水控制系统、设计要求、系统组成、系统控制原理、系统设计方案、系统性能分析、结论。
1. 引言1.1 引言变频恒压供水控制系统设计是现代城市供水系统中的重要组成部分，它能够有效地调节水压，确保供水稳定性和节能高效性。
随着城市化进程的加快，供水需求不断增加，传统的供水系统已经不能满足需求，因此采用变频恒压供水控制系统已经成为一个必然趋势。
本文将首先介绍系统设计的基本要求，包括稳定的供水压力、节能高效、易维护等方面。
然后将详细介绍系统的组成，包括变频器、水泵、传感器等核心部件。
接着将介绍系统的控制原理，包括PID控制、频率调节等技术原理。
将提出系统的设计方案，包括硬件设计、软件设计以及系统整体架构。
对系统的性能进行分析，包括稳定性、节能性、可靠性等方面，以验证系统设计的合理性。
通过本文的介绍，读者可以了解变频恒压供水控制系统设计的基本原理与方法，为现代供水系统的优化设计提供参考。
2. 正文2.1 系统设计要求1. 稳定性要求：变频恒压供水控制系统需要保持稳定的工作状态，确保水压在设定范围内波动较小，以满足用户对水压稳定性的需求。
2. 响应速度要求：系统需要具有较快的响应速度，能够及时调整水泵的转速以保持设定的恒压供水状态，提高用户体验。
3. 节能性要求：设计要充分考虑系统的能耗情况，尽量减少无效能耗，优化控制算法以实现节能运行，降低运行成本。
4. 可靠性要求：系统设计应考虑到设备的可靠性，确保系统能够长时间稳定运行，减少维护和修复成本，提高系统的可用性和可靠性。
摘要我国水厂从七十年代开始应用集中巡检，到八十年代随着工业水平的提高和计算机技术的发展，自动控制技术发展得很快。
随着自动控制技术的广泛应用，大城市的水厂自动化生产程度较高，但中小城市水厂尤其是老水厂自动控制系统配置相对落后。
本论文在分析和比较了国内外供水自动控制系统的发展现状和特点的基础上，结合我国中小城市供水厂的现状，设计了一套以变频调速技术为基础的恒压供水计算机监控系统。
该系统综合运用计算机技术、变频调速技术以及自动控制技术，实现了恒压供水的参数整定自动控制，保证了随时供水系统维持在最佳运行状况。
论文对计算机控制系统中的上下位机之间的串行通信进行了分析和研究，运用组件技术和多线程技术开发了串行通信控件，在自定义通信协议的基础上设计了相应的串口通信程序，实现了上位机和可编程序控制器之间的实时通讯及远程控制功能。
并在此基础上研制开发了一套用于供水系统的信息管理及监控系统软件，分析了软件设计中的总体结构设计、数据库设计、数据处理软件设计等的实现。
现场调试和运行表明，该系统能够对供水过程进行自动控制，能够有效地降低能耗，提高生产管理水平。
监控系统安装维护方便，运行稳定、可靠；监控软件功能齐全，人机界面友好，使用方便。
关键词：供水系统串行通信信息管理 PLCAbstractCentralizing scout of waterworks is started to apply in 70s in our country. In the 1980s, with the development of industry and computer technology, automation technology is progressed fast. With the widely applications of automation technology, the automatic degree of waterworks in city is much higher than the correspondence in town. Especially in some old waterworks, the equipment of automatic control system is dropped behind.On the basis of analyzing and comparing the development and characteristic of domestic and overseas automatic system of water supply, combined with status in quo of the waterworks in our country, this paper designs a suit of computer controlling system based on variable frequency speed-regulating technology. Through using computer technology, variable frequency speed-regulating technology and automation technology, the system can make the water pressure of water supply system constantly by the way of parameters self-tuning. It assuredly makes the water supply system work on all cylinders.Through analyzing and researching on the serial communication between host computer and PLC of computer control system, a serial communication control is developed base on control technology and multithreading technology. Serial communication program is developed base on the custom communication protocol, the function of real time communication and remote control between host computer and PLC is realized. On the basis of these programs, a information management and real time supervisory control software of water supply system is developed. At the same time, it analyzes the design of frame, database, data management and so on. The realization of these programs is also introduced.The Operation and experiment demonstrates that the system make the work of water supply automated in some degree. It is good for energy saving and improving the management of waterworks. It’s also facility to mount and maintain, reliable to operating, and precise to supe rvise and control. The supervisory control software has abundant functions, kind interface and convenience to using.Key Word：Water supply system, PLC, Information ManagementSerial Communication目录第一章变频调速恒压供水系统的现状和发展 (1)1.1 变频调速恒压供水的目的和意义 (1)1.2 变频调速和编程软件概述 (6)1.2.1 变频调速技术的特点及应用 (6)1.2.2 可编程序控制器的特点及应用 (9)1.3 毕业设计任务及要求 (11)第二章变频调速恒压供水系统工作原理 (13)2.1 系统的工作过程 (14)2.2 变频调速的节能调速原理 (16)2.3 变频调速恒压供水工况分析与能耗机理分析 (19)2.3.1 管路水力损失与性能曲线 (19)2.3.2 水泵工作点的确定和调节 (20)2.3.3 水泵变频调速节能分析 (21)2.3.4 调速范围的确定 (24)2.4 本章小结 (24)第三章系统软件设计与实现 (26)3.1 系统监控软件总体结构设计 (27)3.1.1 数据采集与通信 (29)3.1.2 设备状态控制 (30)3.1.3 数据管理 (31)3.2 数据库设计 (32)3.2.1 数据库设计的原则 (32)3.2.2 数据库的建立 (33)3.3 监控软件结构设计 (36)3.4 本章小结 (37)第四章上位机与PLC与的串行通信 (38)4.1 上位机与PLC与的串行通信 (38)4.1.1 串行通信 (39)4.1.2串行通信接口标准 (41)4.2 通讯参数设置和通讯测试界面 (44)4.2.1 通讯参数设置 (45)4.2.2 通讯测试界面 (46)4.3 PLC通信程序设计 (46)4.3.1 PLC网络通信协议 (46)4.3.2 PLC通信程序设计 (49)4.4 上位机通信模块设计 (56)4.5本章小结 (56)全文总结 (57)参考文献 (59)致谢 (60)第一章变频调速恒压供水系统的现状和发展1.1变频调速恒压供水的目的和意义近年来我国中小城市发展迅速，集中用水量急剧增加。
摘要基于变频器的智能恒压供水系统以西门子S7-200系列PLC作为控制器，采用其扩展模拟输入输出模块EM235，利用其内部的PID控制指令，配合MM420型号的变频器和电机，同时用KBY压力变送器来检测管网压力。
构成闭环调速系统。
变频调速技术是一种新型的、成熟的交流电机无级调速驱动技术，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。
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，自动调整输出模拟量，进而控制变频器。
变频恒压供水控制系统通过测到的管网压力，经PLC内置PID 调节器运算后,通过EM235模拟输出端传送到变频器，调节输出频率，实现管网的恒压供水。
关键词：恒压供水、可编程控制器、无级调速、PID控制、闭环调速系统、山东科技大学专科毕业论文目录目录1 绪论 (1)1.1 恒压供水系统的发展历程 (1)1.2 恒压供水系统研究的目的和意义 (2)1.3 恒压供水系统的应用 (3)2 基于变频器的智能恒压供水系统的设计方案 (4)2.2 恒压供水系统设计总体方案设计 (4)2.3 变频恒压供水原理 (6)3 基于变频器的智能恒压供水系统的硬件设计 (7)3.1 系统中硬件电路构成 (7)3.2 PLC型号选择和系统硬件配置 (20)3.3 外部硬件电路设计 (22)4 基于变频器的智能恒压供水系统的软件设计 (24)4.1 系统流程图 (24)4.2软件设计 (25)结术语 (31)致谢词 (32)参考文献 (33)1 绪论变频恒压供水系统成为现在建筑中普遍采用的一种水处理系统。
随着社会和变频调速技术发展和人们节水节能意识的不断增强，变频恒压供水系统的节能特性使得其越来越广泛用于工厂、住宅、高层建筑的生活及消防供水系统。
恒压供水是指用户端在任何时候，不管用水量的大小，总能保持网管中水压的基本恒定。
昆明工业职业技术学院毕业设计设计题目：基于PLC的变频调速的恒压供水控制系统的设计班级：学生姓名：学号：指导教师：职称：工程师指导小组组长：教学班负责人：设计时间：昆明工业职业技术学院毕业设计设计题目：基于PLC的变频调速的恒压供水控制系统的设计班级：1学生姓名：学号：指导教师：职称：工程师指导小组组长：教学班负责人：设计时间：2014年9月 30日至 2014年12月30日摘要本论文根据中国城市小区的供水要求，设计了一套基于PLC的变频调速恒压供水系统,并利用组态软件开发良好的运行管理界面。
变频恒压供水系统由可编程控制器、变频器、水泵机组、压力传感器、工控机等构成。
本系统包含两台水泵电机，它们组成变频循环运行方式。
采用变频器实现对三相水泵电机的软启动和变频调速，运行切换采用“先启先停”的原则。
压力传感器检测当前水压信号，送入PLC与设定值比较后进行PID运算，从而控制变频器的输出电压和频率，进而改变水泵电机的转速来改变供水量，最终保持管网压力稳定在设定值附近。
通过工控机与PLC的连接，采用组态软件完成系统监控，实现了运行状态动态显示及数据、报警的查询。
关键词：变频调速，恒压供水，PLC，组态软件目录1 绪论 (3)1.1 课题的提出 (3)1.2 PLC概述 (4)1.3 本课题的主要研究内容 (6)2系统的理论分析及控制方案确定 (7)2.1 变频恒压供水系统的理论分析 (7)2.2 变频恒压供水系统控制方案的确定..................... 错误!未定义书签。
3 系统的硬件设计 (17)3.1 系统主要设备的选型 (17)3.2 系统主电路分析及其设计 (19)3.3 系统控制电路分析及其设计 (21)3.4 PLC的I/O端口分配及外围接线图 (23)4 系统的软件设计 (28)4.1 系统软件设计分析 (28)4.2 PLC程序设计 (29)4.3 PID控制器参数整定 (36)5 监控系统的设计 (39)5.1 组态软件简介 (39)5.2 监控系统的设计 (39)6 结束语 (41)参考文献 (42)附录 (45)附录C 主程序梯形图 (45)1 绪论1.1 课题的提出水和电是人类生活、生产中不可缺少的重要物质，在节水节能已成为时代特征的现实条件下，我们这个水资源和电能源短缺的国家，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，自动化程度较低，而随着我国社会经济的发展，人们生活水平的不断提高，以及住房制度改革的不断深入，城市中各类小区建设发展十分迅速，同时也对小区的基础设施建设提出了更高的要求。
变频调速恒压供水控制装置系统设计及实施可行性研究报告目录一、引言 (3)二、恒压供水控制系统白.勺基本控制策略 (5)三、恒压供水系统白.勺基本构成 (6)四、PLC白.勺模拟量扩展单元白.勺配置和选型 (8)六、系统白.勺程序设计 (12)七、小结 (17)一、引言随着社会经济白.勺迅速发展，人们对供水白.勺质量和安全可靠性白.勺要求不断提高。
把先进白.勺自动化技术、通讯技术、网络技术等应用到供水领域，成为对供水企业新白.勺要求。
在大力提倡节约能源白.勺今天，研究高性能、经济型白.勺恒压供水监控系统。
所以，对于某些用水区提高劳动生产率、降低能耗、信息共享，采用恒压供水系统，具有较大白.勺经济和社会意义。
变频调速恒压供水技术以其节能、安全、供水高品质等优点，得到了广泛应用，恒压供水调速系统可依据用水量白.勺变化(实际上为供水管网白.勺压力变化)自动调节系统白.勺运行参数，保持水恒定以满足用水要求，是当今先进、合理白.勺节能型供水系统，在短短白.勺几年内、调速恒压供水系统经历了一个逐步完善白.勺发展过程，早期白.勺单泵调速恒压系统逐渐为多泵系统所代替，投资更为节省，运行效率提高，成为主导产品。
自从通用变频器问世以来，变频调速技术在各个领域得到了广泛白.勺应用。
变频调速恒压供水设备以其节能、安全、高品质白.勺供水质量等优点，使我国供水行业白.勺技术装备水平从90年代初开始经历了一次飞跃。
恒压供水调速系统实现水泵电机无级调速，依据用水量白.勺变化自动调节系统白.勺运行参数，在用水量白.勺变化自动调节系统白.勺运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求，是当今最先进、合理白.勺节能型供水系统。
恒压供水系统对于某些工业或特殊用户是非常重要白.勺。
例如在某些生产过程中，若自来水供水因故压力不足或短时断水，可能影响产品质量，严重时使产品报废和设备损坏。
又如发生火灾时，若供水压力不足或或无水供应，不能迅速灭火，可能引起重大经济损失和人员伤亡。
变频调速恒压供水控制系统的设计与实现
杨延麟
(河南理工大学 454000)
摘 要 介绍一种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。
详细介绍了系统的构成、控制原理及系统运行控制流程。
关键词 变频调速;恒压供水;自动控制系统
近年来随着我国经济的不断发展,城市的规模也在不断的扩大,集中用水量急剧增加,传统供水管网已经不能满足人们日常生活需要。
而以变频器为主体构成的恒压供水系统不仅能够最大程度满足人们日常生活用水的需要,也能提高整个系统的效率,延长系统寿命、节约能源,而且能够构成复杂的功能强大的供水系统。
本文设计的供水系统就是以变频器为主体,配合水泵电动机组和供水控制器,实现恒压供水功能,可用在不同的供水领域,满足人们日常生活用水需求。
1、变频调速恒压供水系统的构成本系统主要由执行机构、信号检测、控制系统、报警装置等部分组成,系统结构原理图如图1所示
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图1 变频调速恒压供水控制系统结构原理图各部分具体结构功能为:(1)执行机构
执行机构是由三台主水泵(分别是1#泵、2#泵和3#泵)、一台附属小泵(4#泵)组成,它们用于将水供入用户管网,这4个水泵分为三种类型:
调速泵:是由变频调速器控制、可以进行变频调整的水泵,用以根据用水量的变化改变电机的转速,以维持管网的水压恒定。
恒速泵:水泵运行只在工频状态,速度恒定,它们用以在用水量增大而调速泵的最大供水能力不足时,对供水量进行定量的补充。
当水泵采用循环的控制方式时,1#泵、2#泵、3#泵既可以做调速泵,也可以做恒速泵,如果水泵采用固定的控制方式时,1#泵、2#泵、3#泵中只有一台可以调速泵,其余两台为恒速泵。
附属小泵:它只运行于启、停两种工作状态,用以在用水量
很小的情况下(例如:夜间)对管网用水量进行少量的补充。
在变频调速恒压供水系统中,这样构成水泵组有下几个原因: 用几个小功率的水泵代替一台大功率的水泵,使水泵选型容易,同时这种结构更适合于大功率的供水系统。
供水系统的增容和减容容易,无需更换水泵,只要再增加恒速泵即可。
以小功率的变频器代替大功率的变频调速器,以降低系统成本,增加系统运行可靠性。
附属小泵的加入,使系统在用水量很低时(如:夜间)可以停止所有的主泵,用小泵进行补水,降低系统的运行噪音。
在用水量不太大时,系统中不是所有的水泵在运行,这样可以提高水泵的运行寿命,同时降低系统的功耗,达到节能的目的。
(2)信号检测
在系统控制过程中,需要检测的信号包括水压信号、液位信号和报警信号:
水压信号:它反映的是用户管网的水压值,它是恒压供水控制的主要反馈信号。
另外为加强系统的可靠性,还需对供水的上限压力和下限压力用电接点压力表进行检测。
检测结果可以送给供水控制器,作为数字量输入。
液位信号:它反映水泵的进水水源是否充足。
信号有效时,控制系统要对系统实施保护控制,以防止水泵空抽而损坏电机和水泵。
此信号来自在安装于水源处的液位传感器。
报警信号:它反映系统是否正常运行,水泵电机是否过载、变频器是否有异常,该信号为开关量信号。
(3)控制系统
供水控制系统一般安装在供水控制柜中,包括供水控制器、变频器和电控设备三个部分。
供水控制器:它是整个变频恒压供水控制系统的核心。
供水控制器直接对系统中的压力、液位、报警信号进行采集,对来自人机接口和通讯接口的数据信息进行分析、实施控制算法,得出对执行机构的控制方案,通过变频调速器和接触器对执行机构(即水泵)进行控制。
变频器:它是对水泵进行转速控制的单元。
变频器跟踪供水控制器送来的控制信号改变调速泵的运行频率,完成对调速泵的转速控制。
电控设备
它是由一组接触器、保护继电器、转换开关等电气元件组成。
用于在供水控制器的控制下完成对水泵的切换、手/自动切换及就地/集中等工作。
(4)报警装置
作为一个控制系统,报警是必不可少的重要组成部分。
由于本系统能适用于不同的供水领域,所以为了保证系统安全、可靠、平稳的运行,防止因电机过载、变频器报警、电网过大波动、供水水源中断造成故障,因此系统必须要对各种报警量进行监测,由智能供水器判断报警类别,进行显示和保护动作控制,以免造成不必要的损失。
2、变频调速恒压供水控制系统原理
变频调速恒压供水系统中远传压力表将主水管网压力信号转换成电流信号再经供水控制器中的P ID 运算送给变频器,并将给出的信号用来直接控制水泵电动机的转速和水量以使管网的压力稳定,由此构成压力闭环控制系统。
变频器的上、下限频率信号及其持续时间长短可作为供水控制器进行逻辑切换、起、停泵的依据。
变频调速恒压供水控制系统原理的示意图如图2
所示。
图2 变频调速恒压供水系统原理图
当用水量不是很大时,一台泵在变频器的控制下稳定运行;当用水量大到变频器全速运行也不能保证管网的压力稳定时,变频器的高速信号(即变频器的频率上限信号)被检测到,如果频率上限信号持续出现一定时间,供水控制器自动将原工作在变频状态下的泵投入到工频运行,同时将另一台备用泵用变频器起动后投入运行,以加大管网的供水量,保证系统压力稳定。
若两台泵全速运转仍不能达到设定压力,则将变频工作状态下的泵,投入到工频运行状态,而将另一台备用泵投入变频运行。
当用水量减少时,首先表现为变频器工作在最低速信号(即变频器的频率下限信号)有效,如果频率下限信号持续出现,供水控制器首先将工频运行的泵停掉,以减少供水量。
当变频器下限信号持续出现一定时间,控制器再停掉一台工频运行的水泵电机,只剩一台泵用变频器控制供水。
3、变频恒压供水系统的控制流程
整个变频恒压供水控制系统要根据检测到的输入信号的状态、按照系统的控制流程、通过变频调速器和执行元件对水泵组进行控制实现恒压供水目的。
其需要完成的控制流程如图3所示。
现将流程图说明如下:
(1)系统上电,按照接收到有效的自控系统启动信号后,首先启动变频器拖动水泵1#泵(可以是2#泵、3#泵,这里以1#泵为例),通过恒压控制器,根据用户管网实际压力和设定压力的误差调节变频器的输出频率,控制1#泵的转速,当输出压力达到设定值,其供水量与用水量相平衡时,转速才稳定到某一定值,这期间1#泵工作在调速运行状态。
(2)当用水量增加水压减小时,通过压力闭环和恒压控制器,增加水泵的转速到另一个新的稳定值,反之,当用水量减少水压增加时,通过压力闭环和恒压控制器,减小水泵的转速到另一个新的稳定值。
(3)当用水量继续增加,变频器的输出频率达到上限频率50Hz 时,若此时用户管网的实际压力还未达到设定压力,并且满足增加水泵的条件时,在变频固定式的控制方式下,系统将变频器的输出的频率降为下限频率的同时开启一台恒速水泵。
在变频循环式的控制方式下,系统将电机1#泵切换至工频电网供电后,1#泵恒速运行,同时使第二台水泵2#泵投入变频器并变速运行,系统恢复对水压的闭环调节,直到水压达到设定值为止。
如果用水量继续增加,满足增加水泵的条件,将继续发生如上转换,并有新的水泵投入并联运行。
当最后一台水泵3#泵投入运行,变频器输出频率达到上限频率50H z 时,压力仍未达到设定值时,控制
系统就会发出水压超限报警。
图3 系统供水流程图
(4)当用水量下降水压升高,变频器的输出频率降至下限频率,用户管网的实际压力水压仍高于设定压力值,并且满足减少水泵的条件时,系统将先运行的那台恒速水泵关掉,恢复对水压的闭环调节,使压力重新达到设定值。
当用水量继续下降,并且满足减少水泵的条件时,将继续发生如上转换,直到剩下一台变频泵运行为止。
(5)当系统中只有调速泵在工作,而调速泵的运行频率已降至下限频率时,且满足关泵条件,此时关闭调速泵。
系统进入靠附属小泵进行少量补水的状态。
在这种情况下,若实际压力低于设定压力,则延时后开启附属小泵进行补水,附属小泵开启后,若实际压力高于附属小泵的工作压力(设定压力+附属小泵启停压力误差),则关掉附属小泵。
待实际压力再次低于设定压力后,重复上述过程。
在附属小泵开启后,压力达不到设定压力,则经过一定的延时后,关掉附属小泵,开启调速泵,进行控制,工作过程同上。
参考文献
[1]潘锋,冯明发,苏强.用PLC 控制的恒压变频供水系统[J].电气时代2003,(06)
[2]刘俊龙,吴洪涛,宗岳,李振清.加强农村供水建设促进水资源可持续利用[J].地下水,2005(04)
[3]张振球.恒压变频给水设备应用中注意的问题[J].消防科学与技术,1998,(04)。
