现代小区节能供水设计

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1、现代小区节能供水设计摘要：本系统介绍了一种基于旧式水塔供水的PLC控制的恒压供水系统的结构及工作原理。通过传感器与PID调节来实现闭环控制，系统采用变频调速方式自动调节水泵电机转速或加、减泵，自动完成泵组软启动及无冲击切换，使水压平稳过渡。中国2/vie　　关键词：PLC；变频器；PID调节器　　在工业生产和日常生活中，变频调速控制是很常见的，特别是在供水领域的运用已经很普遍，大到自来水厂，小到一幢住宅楼。采用恒压供水大大的提高了供水的品质，但是由于很多住宅用的供水系统仍是旧式的，在进行新系统改造时会遇到一些理论上预

2、料不到的情况。本系统充分考虑旧设备的运行情况，对其进行改造，提高了系统的利用率。　　1系统介绍　　变频恒压供水系统原理如图1所示，它主要是由PLC、变频器、PID调节器、压力传感器、液位传感器、动力控制线路以及4台水泵等组成。用户通过控制柜面板上的指示灯和按钮、转换开关来了解和控制系统的运行。　　通过安装在出水管主网上的压力传感器，把出口压力信号变成4-20mA的标准信号送入PID调节器，经运算与给定压力参数进行比较，得出一调节参数，送给变频器，由变频器控制水泵的转速，调节系统供水量，使供水系统管网中的压力保持在给定

3、压力上；当用水量超过一台泵的供水量时，通过PLC控制器加泵。根据用水量的大小由PLC控制工作泵数量的增减及变频器对水泵的调速，实现恒压供水。当供水负载变化时，输入电机的电压和频率也随之变化，这样就构成了以设定压力为基准的闭环控制系统。　　此外，系统还设有多种保护功能，尤其是硬件/软件备用水泵功能，充分保证了水泵的及时维修和系统的正常供水。　　正常情况（无泵检修）时，各泵的运行顺序为1#，2#，3#，4#。　　2工作原理　　2.1运行方式　　该系统有手动和自动两种运行方式：　　⑴.手动运行　　按下按钮启动或停止水泵，可

4、根据需要分别控制1#-4#泵的启停。该方式主要供检修及变频器故障时用。　　⑵.自动运行　　合上自动开关后，1#泵电机通电，变频器输出频率从0Hz上升，同时PID调节器接收到自压力传感器的标准信号，经运算与给定压力参数进行比较，将调节参数送给变频器，如压力不够，则频率上升到50Hz，1#泵由变频切换为工频，启2#变频，变频器逐渐上升频率至给定值，加泵依次类推；如用水量减小，从先启的泵开始减，同时根据PID调节器给的调节参数使系统平稳运行。　　3泵组工作的切换　　泵组的切换，开始时，1#泵变频启动，转速从0开始随频率上升

5、，如变频器频率到达50Hz而此时水压还在下限值，延时一段时间（避免由于干扰而引起误动作）后，1#泵切换至工频运行，同时变频器频率由50Hz滑停至0Hz，2#泵变频启动，如水压仍不满足，则依次启动3#、4#泵，泵的切换过程同上；若开始时1#泵备用，则直接启2#变频，转速从0开始随频率上升，如变频器频率到达50Hz而此时水压还在下限值，延时一段时间后，2#泵切换至工频运行，同时变频器频率由50Hz滑停至0Hz，3#泵变频启动，如水压仍不满足，则启动4#泵，泵的切换过程同上；若1#、2#泵都备用，则直接启3#变频，具体泵的

6、切换过程与上述类同。　　4PLC控制系统　　PLC选用SIEMENS公司的S7-200系列：由CPU226XP、DI/DO模块、AI/AO模块组成。PLC作为控制单元，是整个系统的控制核心。其主要的作用要体现以下几方面：①完成对系统各种数据的采集以及数字量与模拟量的相互转换。②完成对整个系统的逻辑控制及PID调节的运算。③将PID运算的数据结果转换成模拟信号，作为调节变频器的输出频率的控制信号。④通过通信电缆及USS4协议完成对变频器内部参数读写及控制。为了提高整个系统的性价比，该系统采用开关量的输入/输出来控制电机

7、的启停、定时切换、软起动、循环变频及故障的报警等，而电机转速、水压量等模拟量则由PID调节器和变频器来控制。　　5变频器、传感器控制系统　　5.1利用PID调节方式　　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，它以其独特优良的控制性被广泛应用在速度控制领域。特别是在供水行业中，由于生产安全和供水质量的特殊需要，对恒压供水压力有着严格要求，变频调速技术在本系统也得到了更加深入的应用。　　5.2传感器　　压电示传感器是一种典型的自发电式传感器。它是某些电介质的压电效应为基础，在外力作用下，在电介质表面产生

8、电荷，从而实现非电量�测的目的。　　传感器顶端的信号处理电路可将液位信号转换成4-20mA标准信号输出.磁致伸缩式液位计的测量范围由磁致伸缩线的长度决定，可以长达十几米，它可以替换差压式、电容式、超声波式、浮筒式或伺服式等传统的液位计，具有可靠的工作性能.　　6系统优势　　6.1高效节能　　通过采用变频调速恒压控制，可在不同季节、全天不同时段内