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基于PLC的变频恒压供水系统的设计
随着人们生活质量的提高，以及对高效节能和设备使用寿命的要求的提高，这些方式都将逐渐被淘汰．因此，开发全自动的变频调速恒压供水系统越来
越受到人们的重视和青睐。
针对高层楼宇供水问题，提出了采用PLC作为中
心控制单元，与变频器、水泵电机及控制电路相结合来构成闭环压力调节系统，根据系统状态快速调整供水量，使系统具有节能、工作可靠、自动控制
程度高、经济易配置等优点，可在生产、生活中得到广泛应用．
1、变频恒压供水系统的理论分析与方案设计
1．1、变频恒压供水系统的理论分析
目前，水泵电机通常由三相交流异步电动机来驱动，对水泵的调速通过对其电机转速的调节来实现．而电机转速的调节主要通过变频调速装置同时改
变电压和频率来实现．
变频调速系统通常是使用变频器拖动电机来实现电动机的软启动和无级调速，从而使鼠笼式异步电动机获得更高性能．在分析水泵的负载特性时，常
采用下列的一组公式：。
高层住宅变频调速恒压供水系统设计随着城市化进程的不断加速，高层住宅的数量也不断增加。
在高层住宅中，稳定可靠的供水系统对于居民的日常生活至关重要。
传统的供水系统往往难以满足高层住宅对水压和水量的需求，因此，设计一套高效的变频调速恒压供水系统显得尤为重要。
本文将重点阐述高层住宅变频调速恒压供水系统的设计原则和具体方案。
一、设计原则1.1 提供稳定的水压在高层住宅中，为了满足居民的生活用水需求，供水系统必须能够提供均衡稳定的水压。
通过采用变频调速恒压供水系统，可以根据居民用水量的变化实时调节水泵的运行速度，以保证供水系统能够稳定地提供恒定的水压。
1.2 节约能源传统的供水系统通常采用恒速运行的水泵，这样会导致水泵在低负载时能耗较高。
而变频调速恒压供水系统则可以根据实际需求智能地调节水泵的转速，使水泵的运行始终处于高效工作状态，从而有效降低能耗，实现节能目的。
1.3 保证可靠性高层住宅供水系统的可靠性对于居民的生活质量至关重要。
在设计变频调速恒压供水系统时，应该选择质量可靠的水泵和控制设备，并设置备用设备以应对突发情况。
二、具体方案2.1 变频调速器的选型变频调速器是实现高层住宅变频调速恒压供水系统的核心设备。
在选型时应注意以下几点：首先，应选择具有较高工作效率和稳定性能的变频调速器。
其次，应根据实际需求选择变频调速器的额定功率和转速范围。
另外，还应注意变频调速器的运行噪音和对供水系统的电磁干扰问题。
2.2 水泵的选型水泵是供水系统的核心组成部分。
在选型时应注意以下几点：首先，应选择质量可靠、效率较高的水泵，以保证长期稳定运行。
其次，应根据高层住宅的水压和水量需求选择合适的水泵型号和数量。
另外，还应考虑水泵的噪音和振动情况，避免对住户生活造成不便。
2.3 控制策略的设计控制策略的设计决定了供水系统的运行效果和稳定性。
在设计过程中应注意以下几点：首先，应充分调研高层住宅的居民用水特点和峰谷用水变化情况，以便合理地设计供水系统的供水策略。
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。
OCCUPATION 2012 12132研究R ESEARCH 变频恒压供水系统方案设计赵 毅摘 要：变频恒压供水系统由ＰＬＣ、传感器、变频器及水泵机组组成闭环控制系统，经变频器内置ＰＩＤ进行运算，通过ＰＬＣ控制变频与工频切换，实现闭环自动调节变频恒压供水，代替了传统的水塔供水控制方案。
关键词：恒压供水 变频调速 变频器 ＰＬＣ一、系统总体方案的设计1.供水控制系统的结构供水控制系统的设计主要包括两方面：一方面是机械结构的设计；另一方面是PLC和变频器电气控制方面的设计。
（1）主要组成部分。
①压力传感器：作为系统的控制输入量，能否准确采集该信号决定控制系统的精度及可靠性。
②控制器：是整个控制系统的核心，通过对外界输入状态进行检测，输出控制量；对外界输入的数据进行运算处理后，输出相应的控制量。
例如单片机、可编程逻辑控制器、计算机等。
本系统采用西门子的SIMATIC S7-200系列。
CPU226具有24个输入点和16个输出点，共40个I/O点。
③变频器：作为核心控制器的后续控制单元，对终端设备进行控制，最终达到控制要求。
本系统主要采用全新一代标准变频器中的风机和泵类变转矩负载专用MM430型变频器。
功率范围7.5kW至250kW。
具有高度可靠性和灵活性。
④水泵：供水系统的执行机构，通过变频器控制电动机的转速，最后达到控制水泵流量大小的要求。
（2）电气控制系统。
电气控制系统主要包括操作面板、电气控制柜等单元。
在该系统中需要检测较多的数字输入量，并且还要检测模拟量的输入，然后根据设定的程序进行数据处理，供水系统的监控主要包括水泵的自动启停控制、供水压力的测量与调节、系统水处理设备运转的监视及控制、故障及异常状况的报警等。
电气控制系统安装在电气控制柜中，包括供水控制器(PLC系统)、变频器和电控设备三个部分。
2.恒压供水系统的工作原理变频恒压供水系统以供水出口管网水压为控制目标，在控制上实现出口总管网的实际供水压力跟随设定的供水压力。
《基于PLC的变频恒压供水系统的设计》篇一一、引言随着社会经济的不断发展和人民生活水平的持续提高，对于供水系统的稳定性和可靠性要求越来越高。
传统的供水系统往往存在能耗高、调节不精确等问题。
因此，基于PLC（可编程逻辑控制器）的变频恒压供水系统应运而生，其通过变频技术实现恒压供水，不仅提高了供水的稳定性和可靠性，还大大降低了能耗。
本文将详细介绍基于PLC的变频恒压供水系统的设计。
二、系统设计目标本系统设计的主要目标是实现供水系统的恒压供水，降低能耗，提高供水的稳定性和可靠性。
具体来说，包括以下几点：1. 保持供水压力的稳定性，满足用户需求。
2. 通过变频技术实现电机的节能运行。
3. 实现系统的自动化控制，降低人工干预。
4. 具备故障自诊断和保护功能，确保系统安全稳定运行。
三、系统组成基于PLC的变频恒压供水系统主要由以下几部分组成：1. 水泵：负责供水的动力来源，采用变频电机实现调速。
2. PLC控制器：负责整个系统的控制，包括压力采集、电机控制、故障诊断等功能。
3. 压力传感器：实时监测供水压力，将压力信号转换为电信号供PLC控制器处理。
4. 变频器：接收PLC控制器的指令，控制电机的运行速度，实现恒压供水。
5. 其他辅助设备：包括管网、阀门、过滤器等，保证供水的正常运行。
四、系统设计流程1. 需求分析：根据实际需求，确定系统的功能、性能指标等。
2. 硬件选型：选择合适的水泵、PLC控制器、压力传感器、变频器等硬件设备。
3. 系统布线：根据硬件设备的布局，进行合理的布线设计，确保系统的稳定性和可靠性。
4. 程序设计：编写PLC控制程序，实现压力采集、电机控制、故障诊断等功能。
5. 系统调试：对系统进行整体调试，确保系统的各项功能正常运行。
6. 运行维护：对系统进行定期检查和维护，确保系统的长期稳定运行。
五、系统实现1. 压力采集：通过压力传感器实时监测供水压力，将压力信号转换为电信号供PLC控制器处理。
BPC系列变频调速恒压供水设备技术方案一、技术方案概述BPC系列变频调速恒压供水设备是一种智能化的水泵控制系统，它通过调整水泵的转速，来实现恒定的水压和稳定的供水流量。
在传统的供水系统中，水泵通常采用定速运行，无法根据实际需求进行灵活调节，导致水压波动过大，供水不稳定，并且能耗较高。
而BPC系列供水设备采用先进的变频器技术，能够根据实际需求自动调整水泵的转速，从而保持恒定的水压和供水流量，实现供水稳定和能耗节约。
二、技术方案特点1.变频器技术：BPC系列供水设备采用变频器技术，能够调整水泵的转速，实现精准的水压控制。
变频器可以根据需求自动调节水泵的转速，从而使得供水系统能够根据实际需求进行灵活调节，保持恒定的水压。
2.PID控制算法：BPC系列供水设备采用PID控制算法，能够实现精确的水压控制。
PID控制算法通过根据实时的水压信息，自动调整水泵的转速，并根据反馈信号对控制算法进行修正，从而实现恒定的水压和稳定的供水流量。
3.智能化控制：BPC系列供水设备采用智能化控制系统，能够实时监测和控制水泵的运行状态。
智能化控制系统可以根据不同的供水需求，调整水泵的运行模式，并对水泵的运行状态进行实时监测，保证供水系统的安全和稳定运行。
4.节能环保：BPC系列供水设备能够根据实际供水需求进行灵活调节，避免了无效供水和能耗浪费。
同时，变频调速技术还可以减少水泵的启停频率，延长水泵的使用寿命，降低维护成本，并且减少噪音和振动，环保节能。
5.用户友好：BPC系列供水设备采用触摸屏控制面板和人机界面，操作简单方便。
用户可以通过触摸屏控制面板对供水设备进行设置和操作，同时可以实时监测供水设备的运行状态和供水参数。
三、技术方案应用领域总之，BPC系列变频调速恒压供水设备是一种先进的水泵控制系统，能够实现水压恒定、供水稳定、能耗节约等优点。
它采用变频器技术和PID控制算法，配备智能化控制系统，能够根据实际需求自动调整水泵的转速，保持恒定的水压和供水流量。
《交流调速》课程设计课题名称变频恒压供水控制系统设计学院(部) 兴华学院专业电气工程及其自动化班级61130802学生姓名王平学号61130802366 月27 日至7 月 1 日共 1 周指导教师(签字)11年 5 月30 日一．概述随着社会的飞速发展和城市建设规模的扩大，人口的增多以及人们生活水平的提高，对城市供水的质量、数量、稳定性等问题提出了越来越高的要求，我国中小城市供水的自动化配置相对落后，机组的控制主要依靠值班人员的手操作，控制过程烦琐，而且手动控制无法对供水管网的压力和水位变化及时做出恰当的反应。
为了保证供水，机组常保持在超压的状态下运行，设计了一套基于PLC的变频恒压供水系统。
恒压供水技术以其节能、安全、供水高品质等优点，在供水行业得到了广泛应用。
恒压供水调速系统实现水泵电动机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，恒压供水对水泵、电机也起到了很好的保护作用和有效地节约了电能的消耗。
结合使用可编程控制器，可实现循环变频，具有短路保护、过流保护功能，工作稳定可靠，延长了设备的使用寿命。
二．方案确定变频恒压自动控制供水系统由可编程控制器、变频器、水泵机组、压力传感器等组成。
系统采用一台变频器拖动二台水泵运行，起动，调速。
在变频调速恒压供水系统中，单台水泵工况的调节是通过变频器来改变电源的频率f来改变电机的转速n,从而改变水泵的性能曲线来实现的。
分析水泵的能耗比较图，可以看出利用变频器实现调速恒压供水，当转速降低时，流量与转速成正比，功率以转速的三次方下降，与传统供水方式阀门节流控制相比，在一定程度上可以减少能量损耗，能够明显节能。
系统正常运行时，用户用水管网上的压力传感器对用户的用水水压进行数据采样，传输至PLC，与用户设定的压力值进行比较，将结果转换为频率调节信号和水泵启动台数信号分别送至变频器和可编程控制器；变频器调节水泵电机的电源频率，进而调整水泵的转速；PLC控制水泵的运转。
变频调速恒压供水系统设计方案
2.1 住宅小区给水系统的要求
多层住宅小区已取消屋顶水箱，逐渐采用变频恒压供水设备给水系统，而对于十二层及十二层以下的"小高层"，《民用建筑水灭火系统设计规程》中规定"当采用小区集中给水泵房的生活消防共用给水系统时，可不设高位水箱。
但应符合下列规定：①泵房的给水服务半径不宜大于150m;②消防泵和生活泵的电源应不低于按二级负荷的要求供电或自备柴油发电机;③消防泵的流量应满足生活和消防同时给水的流量;④泵房的出水压力平时不应大于0.45MPa，且应保证室内消火栓给水系统充满水;在灭火时应满足室内消防给水系统的压力;⑤室内消火栓给水系统竖管的顶部应设自动排气阀"。
2.2 用水量计算及水泵的选型
(1)用水量计算
设计流量的大小直接关系到水泵的选型、管网的口径及给水的安全保证性。
目前，一般住宅小区的设计流量主要包括以下几方面;
①居民生活用水;②公共建筑用水;③消防用水;④绿化用水;⑤浇洒道路用水;⑥未预见水量及管网漏失水量。
其中，公共建筑用水可按现行《建筑给水排水设计规范》给水当量计算;浇洒道路和绿地用水量应根据路面、绿化、气候和土壤等条件确定，草本植物可选
2.0L/(m2·d);木本植物可选1.0L/(m2·d);未预见水量及管网漏损量，可按最高日用水量的10%-15%合并计算。
而最难确定的是小区居民生活用水，这主要是住宅小区大小不一，幢数不同。
这就决定了住宅小区居民生活用水量的确定，既不同于城市市政给水设计，也不同于建筑物室内给水设计。
平时我们进行设计时，通常采用经验做法;小区生活用水干管按最高日最大时流量公式进行计算，宅前支管和进户管按当量以设计秒流量公式进行计量。
如表1为某设计院设计的某住宅小区的生活用水量计算结果。
表1 某住宅小区用水量计算表
用水地点户数
或面积用水量
标准用水量(m3)系数备注
最大日平均时最大时2.23.5人/户
住宅楼1647300L/人.d173072159
洗车52183L/m2.d1655
绿化370201.5L/m2.d1111111每日二次
未预见 186918按10%计
合计 204397193
按照城市自来水公司的给水安全性要求，每座水泵房的给水服务面积不允许超过50000m2，约450户居民，按每户3.5人计算，则总用水人数1575，按照城市住宅标准规定“住宅每人最高日生活用水定额不应小于230L”，可取300L/(人·d)。
又根据《建筑给水排水设计规范》(GBJ15-88)第1.6.1中的方法，有以下的公式：
Qh = KhQd/T
式中 Qh-最大小时生活用水量(m3/h);
Qd-最高日用水量(m3/d);
T-每日(或最大班)使用时间(h/d);
Kh-小时变化系数，本市可取2.2。
则：
(2)水泵选型
目前，住宅小区的室外埋管均采用UPVC塑料给水管。
根据上述计算结果及GBJ15-88规定，选择室外管管径为DN100。
按照服务半径150m及十二层建筑(2.8m层高)计算，取住宅分户表前的静水压力70kPa(或十一跃十二层时为100kPa)，水表安装距楼面高度1.0m，水泵扬程估算：
H = 18.48×0.15×1.3+2.8×11+1.0+7.0 = 42.4m
或H = 18.48×0.15×1.3+2.8×10+1.0+10.0 = 42.6m
根据流量及扬程，即可选择水泵。
由于市政常压管网可直接提供绿化等其它常压用水，故不考虑应用水泵。
变频恒压供水管网图如图1所示。
图1中1#、2#水泵为生活水泵，一用一备。
3#、4#为消防水泵。
传感器的任务是检测管网水压，输出信号为4～20mA。
2.3电气控制原理图设计
变频调速恒压供水设备主要采用变频调速器、可编程控制器(PLC)和PID调节器等器件构成。
消防水泵不需要调速，有火警信号时，由
PLC控制直接启动消防水泵即可，这里从略。
下面主要介绍1#和2#生活水泵变频恒压供水控制部分的设计。
其电气主回路图如图2所示。
图中变频器VF的作用是实现电机的无级调速，从而使管网水压连续变化。
1M~2M为生活给水泵电机，KM1~KM4为电机起停，互相切换的交流接触器。
压力设定在PID回路调节器上进行，可以为系统提供满足用户需要的水压期望值。
其实现方法是将压力设定信号(通过面板设定)和压力反馈信号(传感器信号)送入PID回路调节器，由PID回路调节器在其内部进行运算后，输出给变频器一个转速调节信号(4～20mA)。
正常工作时，生活给水泵1台工作，1台备用。
并由PLC控制实现定时轮换。
当给水设备开始工作时，先起动工作泵，管网水压达到设定值时，变频器的输出频率则稳定在一定的数值上。
而当用水量增加，管网水压降低时，传感器将
这一信号送入PID回路调节器，PID回路调节器增大输出信号，使变频器的输出频率上升，水泵的转速提高，水压上升。
如果用水量增加很多，使变频器的输出频率达到最大值，仍不能使管网水压达到设定值时，PLC就发出控制信号，将刚才运行的水泵切换为工频状态，用变频器起动备用泵。
由PLC控制两台泵同时工作，一台变频运行，一台工频运行。
反之，当用水量减少，变频器的输出频率达到最小值时，PLC则发出信号，停备用泵。
由于变频器的转速控制信号是由PID回路调节器给出的，所以对PLC来讲，不需要有模拟量输入接口和模拟量输出接口。
减少了连线和附加设备，降低了给水设备的成本，增加了整套设备的可靠性。
由于采用的PID回路调节器可以安装在控制柜的面板上，且PID回路调节器可以进行量纲的变换，因而可以进行供水压力的直接设定，直观
可靠。
由于PID调节器内部自带了优化算法，所以水压的调节十分平滑，稳定。
当接到火灾信号时，PLC控制消防泵启动，管网由低压转到高压，每单元的入户管道的紧急关闭阀在压力上限值时关闭，将生活管路断开;火灾信号撤除时，系统自动恢复至恒压供水状态。
为了保证水压反馈信号值的准确，可对该信号设置滤波时间常数。
