恒壓供水系統(tǒng)硬件

恒壓供水控制系統(tǒng)原理框圖

如圖《系統(tǒng)原理框圖》所示，整個(gè)系統(tǒng)由電機(jī)泵組（3臺(tái)）、一臺(tái)變頻調(diào)速器、一臺(tái)PLC300和一個(gè)壓力傳感器及若干輔助部件構(gòu)成。三臺(tái)水泵中每臺(tái)泵的出水管均裝有手動(dòng)閥，以供維修和調(diào)節(jié)水量之用，三臺(tái)水泵協(xié)調(diào)工作以滿足供水需要；變頻供水系統(tǒng)中檢測(cè)管路壓力的壓力傳感器，一般采用電阻式傳感器（反饋0—5V電壓信號(hào)）或壓力變送器（反饋4—20mA）；變頻器是恒壓供水系統(tǒng)的核心，通過改變電機(jī)的頻率實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無極調(diào)速、波動(dòng)穩(wěn)壓的效果和各項(xiàng)功能。

恒壓供水控制工作原理

其工作原理是 ：通過安裝在出水管網(wǎng)上的壓力傳感器，把出水口壓力信號(hào)變成4~20mA的電流信號(hào)送至變頻器，再通過變頻器的A/D轉(zhuǎn)換模塊將模擬量變成數(shù)字量，同時(shí)變頻器的A/D轉(zhuǎn)換模塊也將壓力設(shè)定值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，兩個(gè)數(shù)據(jù)同時(shí)經(jīng)過PID控制模塊進(jìn)行比較，PID根據(jù)變頻器的參數(shù)設(shè)置進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果以運(yùn)行頻率的形式進(jìn)行輸出控制，這樣運(yùn)行頻率的變化就可以改變水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而可調(diào)節(jié)供水量。根據(jù)用水量的不同，變頻水泵的工作頻和率轉(zhuǎn)速也不同，在變頻器設(shè)置中設(shè)定一個(gè)上限頻率和下限頻率檢測(cè)，當(dāng)用水量大則供水壓力低于設(shè)定值時(shí)，變頻器頻率上升到上限頻率，此時(shí)變頻器輸出一個(gè)開關(guān)信號(hào)給PLC；當(dāng)用水量處于低峰時(shí)供水壓力升高，變頻器輸出頻率降低到下限頻率時(shí)，變頻器輸出一個(gè)開關(guān)信號(hào)給PLC，這兩個(gè)信號(hào)不會(huì)同時(shí)產(chǎn)生，但任何一個(gè)信號(hào)反饋到PLC都會(huì)影響PLC的輸出，以實(shí)現(xiàn)切換交流接觸器組，以此協(xié)調(diào)投入工作的水泵電機(jī)臺(tái)數(shù)，并完成電機(jī)的啟停和、變頻與工頻切換。通過調(diào)整投入工作的電機(jī)的臺(tái)數(shù)和控制電機(jī)組中一臺(tái)電機(jī)的變頻轉(zhuǎn)速，使系統(tǒng)管網(wǎng)的工作壓力始終穩(wěn)定，進(jìn)而達(dá)到恒壓供水的目的。

恒壓供水在泵站供水中可完成以下功能：

（1）維持水壓恒定

（2）控制系統(tǒng)可手動(dòng)/自動(dòng)運(yùn)行

（3）多臺(tái)泵自動(dòng)切換運(yùn)行

（4）系統(tǒng)睡眠與喚醒，當(dāng)外界停止用水時(shí)，系統(tǒng)處于睡眠狀態(tài)，直至有用水需求時(shí)自動(dòng)喚醒

（5）在線調(diào)整PID參數(shù)；

（6）泵組及線路保護(hù)檢測(cè)報(bào)警，信號(hào)顯示等

變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)檢測(cè)、控制系統(tǒng)、人機(jī)界面、以及報(bào)警裝置等部分組成 。

（1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)

執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由一組水泵組成，它們用于將水供入用戶管網(wǎng).通常這些水泵包括:

量泵:是由變頻調(diào)速器控制、可以進(jìn)行變頻調(diào)整的水泵，用以根據(jù)用水量的變化改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以維持管網(wǎng)的水壓恒定。

定量泵:水泵運(yùn)行只在工頻狀態(tài)，速度恒定，它們用以在用水量增大而調(diào)速泵的最大供水能力不足時(shí)，對(duì)供水量進(jìn)行定量的補(bǔ)充.

（2）信號(hào)檢測(cè)

在系統(tǒng)控制過程中，需要檢測(cè)的信號(hào)包括自來水出水水壓信號(hào)和報(bào)警信號(hào)： 水壓信號(hào)：它反映的是用戶管網(wǎng)的水壓值，它是恒壓供水控制系統(tǒng)的主要反饋信號(hào)。

報(bào)警信號(hào)：它反映系統(tǒng)是否正常運(yùn)行，水泵電機(jī)是否過載、變頻器是否有異常，該信號(hào)為開關(guān)量信號(hào)。

（3）控制系統(tǒng)

供水控制系統(tǒng)一般安裝在供水系統(tǒng)柜中，包括供水控制器（PLC系統(tǒng)）、變頻器和電控設(shè)備三個(gè)部分。

供水控制器：它是整個(gè)變頻恒壓控制系統(tǒng)的核心。供水控制器直接對(duì)系統(tǒng)中的工況、壓力、報(bào)警信號(hào)進(jìn)行采集，對(duì)來自人機(jī)接口和通訊接口的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、實(shí)施控制算法，得出對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方案，通過變頻調(diào)速器和接觸器對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（即水泵）進(jìn)行控制。

變頻器：它是對(duì)水泵進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制單元。變頻器跟蹤供水控制器送來的控制信號(hào)改變調(diào)速泵的運(yùn)行頻率，完成對(duì)調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速控制。

電控設(shè)備：它是由一組接觸器、保護(hù)繼電器、轉(zhuǎn)換開關(guān)等電氣元件組成。用于在供水控制器的控制下完成對(duì)水泵的切換等。

(4)人機(jī)界面

人機(jī)界面是人與機(jī)器進(jìn)行信息交流的場(chǎng)所。通過人機(jī)界面，使用者可以更改設(shè)定壓力，修改一些系統(tǒng)設(shè)定。

（5）通訊接口

通訊接口是本系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，通過該接口，系統(tǒng)可以和組態(tài)軟件以及其他的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

（6）報(bào)警裝置

作為一個(gè)控制系統(tǒng)，報(bào)警是必不可少的重要組成部分。由于本系統(tǒng)能適用于不同的供水領(lǐng)域，所以為了保證系統(tǒng)安全、可靠、平穩(wěn)的運(yùn)行，防止因電機(jī)過載、變頻器報(bào)警、電網(wǎng)過大波動(dòng)、供水水源中斷、出水超壓、泵站內(nèi)溢水等等造成的故障，因此系統(tǒng)必須要對(duì)各種報(bào)警量實(shí)時(shí)反饋，由PLC判斷報(bào)警類別，進(jìn)行顯示和保護(hù)動(dòng)作控制，以免造成不必要的損失。