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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)。
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。
毕业设计摘要随着中国经济的快速发展，城市化步伐加快。
现在很多人已经住进小区，所以小区必须提供给人们很好的供水质量，但也不能浪费有限的水资源。
每个小区都建有自己的供水系统。
小区供水系统的稳定性，可靠性，经济性直接影响到供水质量，传统的供水方式普遍存在占地面积大、可靠性差、难以维护等缺点，所以现在基本已经被淘汰了。
本文主要设计一套小区变频恒压供水系统，该系统由PLC，变频器，水泵机组，压力传感器，液位传感器，上位机，通信模块等设备组成。
该系统具有生活管网和消防管网。
该系统可以手动运行，也可以自动运行，同时还设计了人机界面，通过远程通信可以远程控制系统的运行。
系统针对传统供水方式的缺点有了大大的改善，不仅提高了供水质量，同时也节约了水资源，投入资金较少，维护方便。
变频恒压供水系统与传统供水系统相比，节能效果非常显著。
为了实现系统的恒压，本设计通过压力传感器检测压力，然后反馈给变频器的PID模块，这样就构成一个闭环控制系统。
再通过变频器控制电机的转速，这就是变频调速。
论文同时也讨论了消防供水的问题，在消防管网中配备了两台高功率的电机。
最后，还通过组态软件编译了人机界面，使系统更加完善。
同时通过通信模块与上位机相连接，构成一个远程监控系统，通过上位机就可以实现远程监控系统的运行情况，还可以改变系统的运行参数。
对于保护环节，系统设计了水位报警，变频器故障报警，软启动器保护等。
关键词：变频器；PLC；恒压供水；变频调速；监控系统ABSTRACTAlong with the rapid development of Chinese economy, the urbanization step is quickly. Now many people have moved to communities, so the Community has to provide good water supply quality to people, but can not waste water resources. Community built their own water systems. Community water supply system must supplies water the stability, credibility of system, the economy directly influences to supply water quality .The traditional means of water supply cover big area, and low efficiency，hard maintenance etc. So it’s already been eliminated now.This text mainly designs a cell constant pressure water supply system, which by the PLC, transducer, water pump, pressure sensors, liquid level sensors, host computer, communication modules and other equipment composition. The system has to live tube net and fire net. The system can control by hand, it also can control automatically. It still designed a man-machine interface at the same time．Passing the long range correspondence can with the movement that the long range control the system. The system has solved the problem existing in the traditional way of water supply, such as economize water resources, it are little to throw in funds, maintenance convenience.The system compare with the traditional way of water supply, it has energy conservation effect extraordinary prominence. For carrying out system of constant pressure, this design spreads the feeling machine examination pressure through a pressure, Then the feedback give the PID mold piece of inverter. Therefore this made one cyclic control system. And then variable-frequency controls the electric machine, so this is a variable velocity variable frequency. The problem that the thesis also discussed that the fire fight supplies water at the same time took care of to provide with the electrical engineering of two set high powers in the net in the fire fight.Finally, it also edited and translated a man-machine interface through a set of software. The system is more perfect. At the same time we Build up a conjunction between the PLC and the computer. For the protection link, the system designed water level to report to the police, the inverter breakdown reports to the police, the soft starter protects etc.Key words：V ariable-frequency; PLC; Constant pressure water-supply; V ariable V elocity variable frequency; monitor and control-system目录摘要 (2)第一章绪论 (6)1.1变频恒压供水产生的背景和意义 (6)1.2变频恒压供水系统的国内研究现状 (6)1.2.1各类供水系统的比较 (6)1.2.2国内恒压供水系统研究状况 (7)1.3几种供水系统的比较 (7)1.4本课题的主要研究内容 (8)第二章变频恒压供水系统的理论以及方案确定 (10)2．1 供水系统的基本模型和主要参数 (10)2．2供水系统的特性曲线和工作点 (11)2．3供水系统中恒压实现方式 (13)2．4异步电动机调速方法 (14)2．5 变频调速恒压供水系统能耗分析 (15)2．6供水系统安全性讨论 (16)2．7变频恒压控制的理论模型 (18)2．8变频恒压供水系统的近似数学模型 (18)2.9变频恒压供水系统中加减水泵的条件分析 (19)第三章变频恒压供水系统的硬件设计 (21)3．1 变频恒压供水系统总体控制方案的确定 (21)3．2变频恒压供水系统总体结构图 (23)3．3变频恒压供水系统主要器件的选型以及参数整定 (25)3．3．1系统配置设备的参数计算 (25)3．3．2变频器的选型 (25)3．3．3 PLC及其扩展模块的选型 (30)3．3．4水泵机组的选型 (32)3．3．４压力传感器的选型 (33)3．3．5软启动器或自耦变压器 (33)3．4系统电路设计 (34)3．4．1系统管网设计 (34)3．4．2压力传感器的接线图 (34)3．4．3变频器和ＰＬＣ控制电路设计 (35)3．4．4系统控制电路的设计 (38)3．5系统的I/O地址分配 (38)第四章变频恒压供水系统的软件设计 (40)4．1变频恒压供水系统的工作原理 (40)4．2系统的主程序流程图 (41)4．3 PID调节器控制以及参数整定 (43)4．3．1 PID调节器控制 (43)4．3．2变频器PID参数调整流程图 (45)4．3．3变频器PID参数设置及参数调整 (46)第五章系统远程监控系统的设计 (48)5．1 监控系统硬件构成 (48)5.2 三菱FX系列PLC通信协议 (50)5.3 PLC通信程序设计 (51)5.4计算机通信程序设计 (52)5.5上位机监控软件设计 (53)第六章总结 (55)参考文献 (56)附录1：梯形图 (57)第一章绪论1.1变频恒压供水产生的背景和意义随着社会经济的迅速发展，水对人民生活与工业生产的影响日益加强，人民对供水的质量和供水系统可靠性的要求不断提高。
恒压供水系统及其设计选型常用供水工艺：水箱/水塔供水：重力供水。
特点：供水压力比例恒定，有储水；缺点：要建水塔或水箱，面积大，不美观等。
气压供水：管道加压。
特点：灵活，建设快，无污染，改变压力罐，压力来改变供水压力；缺点：需要压力罐，投资大，压力变化大，运行效率低，能耗大。
压力水罐供水：潜水泵打水到水罐，加压，进行供水。
变频恒压供水：恒压要求：随供用水量等参数变化，保持供水压力不变；恒压供水控制系统构成：变频器，PLC，电控器件。
主要应用场合：高层建筑，居民小区，企事业等用水，工业需要恒压供水，冷却水循环，热力水循环，锅炉补水等。
中央空调系统，自来水厂增压系统，农田灌溉，污水处理，人造喷泉，各种流体恒压控制系统。
水泵机械特性：水泵供水基本模型及参数：流量，m3/S；扬程，M；全扬程，M；实际扬程，M；损失扬程，M；管阻；压力。
供水系统特性：管阻特性：流量越大，扬程越大，曲线1；扬程特性：流量越大，系统扬程越小，曲线2；系统工作点：扬程曲线和管阻曲线的交点，供水工作点，A；阀门开度100%，转速100%，额定工作点，自然工作点；供水功率：PG=CPHTQCp为比例常数；供水系统的额定功率与面积ODAG成正比。
节能原理：调节流量：阀门控制法：泵供水能力不变，改变管阻力来改变供水量；管阻特性随阀门开度改变而改变，扬程特性不变。
流量从QAQB，管阻曲线从23，供水功率与面积OEBF正比。
转速控制法：改变泵的扬程来适应用户对流量的要求；泵转速改变，扬程特性改变，管阻特性不变。
流量从QAQB，管阻曲线从14，供水功率与面积OECH正比。
节能理解：供水功率的比较；节约的功率与HCBF成正比。
泵的工作效率的比较：Y=C1(Q/N)-C2(Q/N)C1、C2为常数。
电动机效率的比较：裕量大，效率和功率低；低频低压，提高效率。
根据水泵流量Q，扬程H，功率P和转速N之间的关系：Q1/Q2＝n1/n2；H1/H2＝(n1/n2)2；P1/P2＝(n1/n2)3可知：流量Q与转速N的一次方成正比；扬程H与与转速N成平方比；而功率P与转速N成立方比。
变频恒压供水设备的选型依据概述随着现代化水源处理工艺的进展，水泵的使用及其配套装备也渐渐被广泛应用。
其中，变频恒压供水设备受到广泛关注，由于它们具有节能、稳定、自动化等特点，能够充分不同场合的需求。
本文将从选型依据的角度对变频恒压供水设备的选型进行认真讲解。
选型依据1.使用场景首先，我们需要依据不同的使用场景来确定变频恒压供水设备的选型。
例如，对于城市居民区的水压要求相对较低，建议选用小型变频恒压供水设备；而对于商业楼宇、大型工厂等场合，水压需求较大，需选用大功率变频恒压供水设备。
2.水源其次，我们需要考虑水源的情况。
例如，假如水质较差，需要选用抗腐蚀性好、耐磨损的材料制作的变频恒压供水设备。
假如水源流量较大，需要选用大流量的变频恒压供水设备。
同时，假如水源比较深，需要考虑水泵的扬程和泵的自吸高度等问题。
3.节能性能节能是变频恒压供水设备的一个特别紧要的性能。
在实际应用中，变频恒压供水设备的节能性能直接影响到其使用成本。
因此，在选型时需要注意看台变频恒压供水设备的能源利用率。
一般情况下，对于高能效的变频恒压供水设备，选择时要优先考虑。
4.稳定性能稳定性能是变频恒压供水设备的另一个紧要性能。
在实际应用中，变频恒压供水设备的稳定性能直接影响到水泵的使用寿命。
因此，在选型时需要注意查看变频恒压供水设备的稳定性能指标。
同时，在使用时还需要注意水泵的使用环境，例如，避开长时间低水位运行或超高温环境等，以保证水泵的稳定工作。
5.自动化程度自动化程度是衡量变频恒压供水设备的紧要性能之一、在现代化水泵配套装备中，自动化程度越高的变频恒压供水设备越受欢迎。
由于它们具有智能化、自动调整等特点，使得水泵工作更加便捷、智能。
在选型时，需要依据实际需求，选择自适应、智能化程度较高的变频恒压供水设备，以适应不同的使用场景。
结论综上所述，变频恒压供水设备的选型需要考虑多个因素。
从使用场景、水源、节能性能、稳定性能和自动化程度等方面进行综合考虑，选择最合适的变频恒压供水设备，才能充分不同场合的需要。
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。
变频恒压供水系统设计及变频器选型该系统主要有压力变送器、变频器、PLC、水泵机组以及低压电器组成。
系统主要的设计任务是利用PLC使变频器循环控制多台水泵，实现管网水压的恒定和水泵电机的软起动以及变频水泵与工频水泵的切换，同时还要能对运行数据进行传输。
本文主要提出一种基于PLC与变频调速的恒压供水系统的设计方案，并对此进行详细的说明与研究。
方案选取：根据系统的设计任务要求，结合系统的使用场所，选择下述方案：变频器+PLC+人机界面+压力传感器。
这种控制方式灵活方便，具有良好的通信接口，可以方便地与其他的系统进行数据交换：通用性强，由于PLC产品的系列化和模块化，用户可灵活组成各种规模和要求不同控制系统。
在硬件设计上，只需确定PLC的硬件配置和外部接线，当控制要求发生改变时，可以方便地通过PC机来改变存贮器中的控制程序，所以现场调试方便。
同时由于PLC的抗干扰能力强、可靠性高，因此系统的可靠性大大提高。
因此该系统能适用于各类不同要求的恒压供水场合，并且与供水机组的容量大小无关。
一、变频恒压供水的目的对供水系统进行的控制，归根结底，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。
而流量的大小又取决于扬程，但扬程难以进行具体的测量和控制。
考虑到在动态情况下，管道中水压的大小与供水能力（由供水流量Q G表示）和用水需求（由用水流量Q U表示）之间的平衡情况有关：如供水能力Q G＞用水需求Q U，则压力上升（P↑）；如供水能力Q G＜用水需求Q U，则压力下降（P↓）；如供水能力Q G＝用水需求Q U，则压力不变（P = const）；可见，压力就成为了用来作为控制流量大小的参变量。
就是说，保持供水系统中某处压力的恒定，也就保证了该处的供水能力和用水流量处于平衡状态，恰到好处地满足了用户所需的用水流量，这就是恒压供水所要达到的目的。
二、供水系统分析1.水泵特性分析离心泵特性曲线的公式为P=K1QH （1）转速与泵机流量、扬程之间的关系如下：Q=K2n （2）H=K3n2（3）由式（1）、式（2）、式（3）得P=K4n3（4）P/Q=K5n2（5）式中，K1、K2、K3、K4、K5为常数；P为泵机轴功率；Q为泵机流量；H为泵机扬程；n为泵机转速。
式（4）说明泵机轴功率与转速的立方成正比，若设法降低转速，就可以减小泵机轴功率。
式（5）说明单位时间内，排放每立方米水能耗与转速立方成正比，这说明在达到实际供水流量前提下，转速越小，功耗就越小。
2.电动机特性分析从公式（1）、公式（2）、公式（3）可以得出水泵如下关系：Q1/Q2=n1/n2（6）H1/H2=（n1/n2）2（7）P1/P2=(n1/n2)3（8）式中，Q1、H1、n1分别为转速为n1时的流量、扬程、功率；Q2、H2、n2分别为转速为n2时的流量、扬程、功率。
由此看出，水泵的流量、扬程、功率均与转速成正比，改变水泵转速即可达到改变水泵工作参数的目的。
而带动水泵的交流异步电动机转速为n=60f（1－s）/p （9）式中，f为电源频率；p为磁极对数；s为转差率。
由式（9）可以看出，通过改变电源频率f、改变磁极对数p或转差率s可以实现交流电动机的调速。
当前变频电源频率多根据供水系统压力数值的大小变化，通过感应传感器把压力数据送到变频器，形成一个闭环控制回路，实现调节电源频率功能，即动态地改变电动机转速，从而达到调节水泵转速，调节流量的目的。
一般情况下，供水系统水压力设定为恒值，该值即为管网压力系统中最大值，为维持这一恒压，水泵通过变频电源频率变化改变转速来保持这一压力。
供水系统中用户使用流量越大，其系统中压力下降越大，电源频率则要求越高，导致水泵转速越大，其出水流量也越大，反之，出水流量则越小。
三、变频恒压供水系统的构成与工作过程1.变频恒压供水系统框图如下：由图可知，变频器有两个控制信号：（1）目标信号X T。
即给定端VRF上得到的信号，该信号是一个与压力的控制目标相对应的值，通常用百分数表示。
目标信号由键盘直接给定，通过PLC 给定到VRF上。
（2）反馈信号X F。
是压力变送器SP反馈回来的信号，该信号是一个反映实际压力的信号。
2.系统的工作过程现在的变频器一般都具有PID调节功能，其内部框图如图中虚线框所示。
X T 和X F两者是相减的，其合成信号X D=（X T-X F）经过PID调节处理后得到频率给定信号，决定变频器的输出频率ƒX。
当用水流量减小时，供水能力Q G大于用水流量Q U，则压力上升，X F↑则合成信号（X T-X F）↓则变频器输入频率f x↓则电动机转速n X↓则供水能力Q G↓直至压力大小回复到目标值、供水能力与用水流量重又平衡（Q G=Q U）时为止；反之，当用水流量增加，使Q G＜Q U时，则XF↓则（X T-X F）↑则ƒX↑则n X↑则Q G↑则Q G=G U，又达到新的平衡。
3.变频与工频切换过程的详细分析在多泵供水系统中，常常采用有一台变频器控制多台水泵的方案。
通常称为“一拖X”，本系统为一台变频器控制三台水泵，而且只对其中一台泵进行变频调速，其余泵则恒速运行，这种方法会降低一些效率，但能够提供全流量范围的调节，投资最省，也是很常见的方式。
只对一台泵调速的多泵恒压供水系统，有两种不同的实现方式，即将调速泵和恒速泵固定设置的定—变两泵恒压供水方案，以及各泵轮换调速的循环软启动恒压供水方案，两者特点不尽相同，本设计采用后者，其有一下几个优点：一个是循环运行方式有利于各水泵的机械磨损均匀，使用寿命彼此相当；另一个是利用了变频器实现了水泵的软起动，在水泵功率较大时对降低电网冲击有利；再一个是其节约成本，投资少。
但循环软启动方式的主要缺点是切换控制复杂，切换顺序不能出错，否则变频器很可能会受到损坏。
因此，必须严格要求其切换的动作顺序。
切换的动作顺序依次为：变频器自由停车——延时断开1KM2，使电动机脱离变频器——经适当延时后合上1KM3，将电动机接至工频电源——接通二号泵变频回路接触器2KM2——延时接通变频器运行指令。
这里，第一个延时的目的是躲过电动机剩磁时间，以保证接触器断开时已经没有负载电流，大约需要0.3至0.6s；由于在变频器的输出端是不允许与电源相接的，因此，接触器KM2和KM3绝对不允许同时接通，相互间必须有非常可靠的互锁。
所以KM2断开到KM3闭合之间的延迟时间是必须的，通常称为“切换时间”（此时间非常重要，将在下文阐述）；第三个延时的目的是保证二号泵已经可靠连接在变频回路上在启动变频器，这个延时不是必须的，但对延长接触器使用寿命有好处，大约需要0.2至0.4s。
当KM3闭合，电动机接至工频电源时，应避免产生过大的冲击电流，干扰电网。
切换时刻对电流的影响：显而易见，如果在KM3闭合的瞬间，电源电压恰好与定子绕组的电动势相同，则切换时将没有电流冲击；反之，如果在KM3闭合的瞬间，电源电压恰好与定子绕组的电动势反相，则切换时必将形成很大的冲击电流。
因此，只有在定子电动势与电源电压同相的瞬间，才是切换的最佳时刻。
所以，切换控制的关键是如何“捕捉”到定子电动势与电源电压的同相点。
这里用来“捕捉”同相点的方法称为差频同相。
差频同相的基本出发点是：当变频器的输出频率与电源频率存在差异时，两者的同相点之间将不断地作相对移动。
这个特点，十分有利于“捕捉”到同相点。
因此，差频同相的方法可使捕捉同相点的工作更加简单可靠。
实现差频同相的装置称为自动转换监控器。
差频同相的实施：（1）设置“频段陷阱”。
变频器的频率差越小，同相点之间作相对移动的虚度越慢，“捕捉”相同点将越困难。
为此，自动转换监控器设置了一个频段“陷阱”（50±△ƒ）Hz。
就是说，在自动转化监控器要求切换时，变频器的输出频率与电源频率之间应该有一个频率差△ƒ。
这可以通过预置变频器的上限频率来实现。
例如，变频器的上限频率预置为49.6Hz，则△ƒ=0.4Hz。
这个要求和供水系统的工作并不矛盾。
事实上，从节能的观点出发，变频供水时，工作在50Hz是并不可取的。
因为，同样运行在50Hz下，变频运行比工频运行时的功耗要大一些。
所以，把变频器的上限频率预置为49.5Hz，或稍高一些是较好的选择。
（2）切换的工作过程。
当供水系统中的变频器的运行频率达到上限频率，并且经过确认时间，确认需要切换时，供水系统将向自动转换监控器发出切换指令。
自动转换监控器在得到指令后立即开始“捕捉”同相点。
当捕捉到同相点时，便断开KM2，并在延时100ms后，接通KM3，切换工作即告完成。
关于切换时间100ms：（1）转速方面。
经计算，当KM2切断后100ms的瞬间，电动机的转速在额定转速的86.7%以上，满足切换转速不低于额定转速80%的要求。
（2）相位方面。
一方面100ms是电源电压的5个整周期。
另一方面，经计算，定子绕组的5个整周期总时间为104.3ms。
就是说电源电压与定子电动势之间，在5个周期内的时间差为4.3ms。
所以，为了减小相位差，在“捕捉”到同相点之后，可适当增加一个提前量。
则在切换瞬间（KM3闭合的瞬间），将十分接近于同相点，从而最大限度的减少电流冲击。
4.水泵变频与工频工作过程详细分析。
供水状态及其转换。
供水状态是指供水时按照用水量的大小设定投入运行的水泵台数及运行状况。
根据城区用水量大小可分为很小、小、中和大四种情况。
启动自动变频运行方式时，首先起动4号泵工频运行供水，当用水量大，超过4号泵最大供水能力而无法维持管道内水压时，延时1分钟时间确认，若两分钟后供水能力仍然无法维持管道内水压则PLC通过变频器启动1号水泵供水，同时关闭4号泵的运行。
在1号水泵供水过程中，变频器根据水压的变化通过PID调节器调整1号水泵的转速来控制流量，维持水压。
若用水量继续增加，变频器输出频率达到上限频率时，仍达不到设定压力，延时1分钟确认，确认完后由PLC给出控制信号，将1号主水泵与变频器断开，转为工频恒速运行，同时变频器对2号主水泵软启动。
系统工作于1号工频、2号变频的两台水泵并联运行的供水状态。
若用水量继续增加，两水泵也不能满足水压要求时，延时1分钟，由PLC 给出控制信号，将2号水泵与变频器断开，转为工频恒速运行，同时变频器对3号水泵软启动变频运行，若水量仍达不到设定压力，1分钟后，将3号水泵与变频器断开，转为工频运行。
直到满足水压要求。
整个加泵过程中，总是保证原来工作于变频运行状态的水泵转入工频恒速运行，新开泵软启动并运行在变频状态，保证只有一台水泵运行在变频状态。
当用水量减少时，变频器通过PID调节器降低水泵转速来维持水压。
并在用水量极少的时刻，如夜间，设置变频器睡眠功能，当母管压力高于预置值时，计时器开始计时，在计时期间内，若压力值重新低于预置值，变频器继续正常工作。
