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变频恒压供水系统的设计理念与实训装置的介绍


    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。但它们均存在一些不足,例如浪费水电现象严重,且效率低,且居民及企业用水不方便,且缴纳水费较高。
    变频恒压供水系统分为:硬件与软件两部分组成。
 1、系统的硬件:
 可编程控制器,简称PLC(Programmable logic Controller),是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。利用PLC智能控制系统进行供水系统的控制。
PLC主要是用于实现变频恒压供水系统的自动控制,它主要负责的任务:根据系统运行情况,使三台水泵自动投入运行;可以让三台水泵自动实现变频泵的轮换;并且有软件启动功能;操作方式又分为手动/自动控制功能,但需要注意的是只有应急或检修的情况下才可以选择手动方式;除此以外,一旦系统出现异常情况便会发出警报。
 2、系统的软件设计:
 其实系统主要控制功能是通过软件进行实现,结合实际要求,对泵站软件设计分析如下:
 (1)由“恒压”要求出发的工作泵组数量管理。通过调节工作水泵的台数以确保水压恒定。因为在水压降落时变频器的输出频率要相应升高,所以判断是否需要启动新水泵,它的依据是其输出频率是否达到设定值。一般情况下通过比较指令即可实现。但为了确保系统的精确性,在判别其频率达是否达到设定值时,应当滤除偶然波动引起的频率变化的情况,所以在程序中应采用一定的措施制止此类情况发生。
 (2)多泵组泵站泵组管理规范。在前文中已经提到了,让三台水泵轮流在变频情况下运行,不得两台同时运行,且其连续运行时间不得超过规定的12小时。这就要求进行水泵切换时要确保它是合理工作的。具体的操作是:将现行运行的变频器从变频器上切除,并接上工频电源运行,将变频器复位并用于新运行泵的启动。除了上述问题,在泵组管理中还应注意泵的工作循环控制。
 (3)程序的结构及程序功能的实现。模拟量单元及PID调节均需要编制初始化及中断程序,本程序可分为三部分:主程序、子程序和中断程序。在这三部分中,主程序处于核心地位,所负责的功能最多;子程序主要是用来存放系统的初始化的一些工作,中断程序主要是完成PID控制的定时采样及输出控制。还应注意的地方是白天、夜间模式所设定的压力值不同,而这两值可以直接在程序中进行设定。其中规定白天模式系统设定值为满量程的90%,夜间模式系统设定值为满量程的70%。
    3、监控系统的设计:
    城市小区恒压供水系统监控界面:从该界面可以观测到其显示区包括当前时间,水压给定值和水压当前值,其操作区包括电源的启停,及系统的工作模式自动/手动,其报警区包括水压,水位及故障从该界面还可以得到有关三台水泵运行情况等。
    根据设计理论,我公司开发出了变频恒压供水系统实训装置集PLC、变频调速、过程控制、工程组态技术于一体。它由六层住宅消防、生活供水系统(实物模型),控制平台两大部分组成,包含了可编程控制器、变频器、变频磁力驱动泵、休眠泵、消防泵、压力变送器、压力仪表、输水管道、消防栓、家用水龙头、蓄水池等工程设备。控制平台采用PLC+变频器的开放式控制结构,可以完成多种模式下的楼层恒压供水实训实训,为教学研究变频恒压供水技术提供一个开放的操作平台。它是一款适合于大学及中、高职院校电气自动化、楼宇自动化、建筑电气、智能建筑等专业的综合型实训设备。
一、系统配置
     1、电气控制柜:贴塑钢板材料、尺寸:1800×800×600mm,灰白色,带万向滚轮及刹车装置,双层结构;1台;
     2、PLC:主机48点(FX2N-48MR)、继电器输出,配置与计算机通讯线及编程线;内附8K步RAM、功能指令298条,有模拟量模块,通讯功能强;配置8位模拟量输入输出模块(两路输入,一路输出)、PID调节模块;晶体管输出的16点扩展模块;各1台;
     3、变频器:FR-E540  2.2KW、三相400V电源,可选择柔性-PWM控制/高载波频率PWM控制,V/F控制,自动转矩提升控制等;1台;
     4、触摸屏:MT506  5.7英寸彩屏,可与PLC、计算机通讯;1台;
     5、常用低压电气:D20单、三相空开;各1个;
     6、DZ47LE漏电保护器C16;1个;
     7、RLI-15A熔断器,RT16-32;各3个;
     8、CJ20-20交流接触器;6个;
     9、JQX中间继电器;3个;
    10、JS7-2A时间继电器;2个;
    11、JR36-20热继电器;4个;
    12、200W可调电阻器;2个;;
    13、BK-100控制变压器;1个;
    14、220VLED指示灯(红、绿);红4个、绿4个;
    15、1平方、0.5平方BVR导线;各200米;
    16、按钮;红4个、绿4个;
    17、接线端排;10块;
    18、导线标号套管(配0.5、1平方导线);各1卷(200米);
    19、走线槽(中、小号),40米;0.5~1mmBVR导线2卷;
    20、器件安装网孔板:尺寸:1400×700mm;1块;
    21、控制柜门:门上安装一块电压表(配转换开关测量三相电压)、三块电流表0~20A、功率表一块(0~5KW);八个指示灯(四红四绿);八个按钮(四红四绿);
    22、工程实训配套专用软件。
二、系统特点:
    1、控制平台采用PLC+变频器的开放式控制结构,提供组态软件和PLC开发环境,可以让学生自行设计控制方案,灵活性强。
    2、控制平台有热过载保护、过流保护、漏电保护、接地保护、工频和变频联锁控制等多重保护机制。
    3、控制系统能模拟真实的给水系统,有自动控制和手动控制两种控制方式,当自动控制失效时,系统由手动控制方式运行。
    4、控制对象全部使用不锈钢和有机玻璃器件,保证不生锈、不易老化;模拟六层大楼给水系统,具有有生活水系统和消防水系统两种水路模型;动力系统由四台水泵构成,其中两台常规变频循环泵,一台休眠小泵,一台消防泵,能够模拟常规生活供水系统、消防供水系统和夜间小流量供水系统,能够生动模拟大楼给排水系统的典型结构。
三、实训项目
    实训一 控制屏结构认识与调试实训
    实训二 单泵控制变频恒压供水实训
    实训三 双泵切换变频恒压供水实训
    实训四 生活水系统静态压力控制实训
    实训五 生活水系统动态压力控制实训
    实训六 生活水系统的分时控制实训
    实训七 夜间休眠模式下的供水实训
    实训八 消防状态控制实训
    实训九 综合控制系统实训
四、控制对象技术参数(该技术参数是其中一台的资料)
    四个驱动循环泵,功率0.5KW;上下双层不锈钢水箱,水管为有机玻璃透明材料;流量传感器,压力表等恒压供水装置。
    用MCGS监控恒压供水系统,要求形象生动,有相关数据显示。

我们的优势:

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