【正文】 變頻恒壓供水系統(tǒng)在工業(yè)和生活中有很廣闊的應(yīng)用前景，除了具有明顯的節(jié)能效果外，還具有操作方便、容易、維 護(hù)量小的特點(diǎn)，變頻器的軟啟動(dòng)功能也減少了對(duì)電網(wǎng)的沖擊，使設(shè)備運(yùn)行方式更趨于合理，設(shè)備的自動(dòng)化水平得到提高。實(shí)際上還需要進(jìn)一步調(diào)整以達(dá)到最優(yōu)控制效果。 2)在用水高峰期 ,水流量較大 ,變頻器輸出頻率接近工頻 ,而管網(wǎng)壓力仍達(dá)不到壓力設(shè)定 ,則 P LC 將當(dāng)前工作的變頻泵由變頻切換到工頻 ,并關(guān)斷變頻器 。 系統(tǒng)流程 為方便調(diào)試和編程，系統(tǒng)控制器采用模塊 化編程，主要由手動(dòng)運(yùn)行模塊、自動(dòng)運(yùn)行模塊和故障診斷與報(bào)警模塊組成。 PLC 編程采用 STEP7Micro/WIN 編程軟件，它提供一個(gè)完整的編程環(huán)境，可進(jìn)行離線編程和在線連接和調(diào)試，并能實(shí)現(xiàn)梯形圖與語(yǔ)句表的互相轉(zhuǎn)換。 模擬量混合模塊 EM235 EM235 具有４路模擬量輸入和１路模擬量輸出。當(dāng)水 位低于所設(shè)的低位報(bào)警水位時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警。 在供水系統(tǒng)中使用水泵的目的 ,是向各末端水龍頭連續(xù)穩(wěn)定地供給適當(dāng)水壓的水。當(dāng)水泵出現(xiàn)故障時(shí)，立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)備用泵自動(dòng)投入運(yùn)行。每戶為 3 人，用水人數(shù)為： 3*11*23=759人 。 壓電式加速度傳感器 是一種常用的加速度計(jì)。最大正遷移量為最小調(diào)校量程的 500%；最大負(fù)遷移量為最小調(diào)校量程 的 600%.過(guò)程壓力通過(guò)兩側(cè)或一側(cè)的隔離膜片、灌充液傳至 δ 室的中心測(cè)量膜片。 止回閥 （ 1）定義：止回閥是指依靠介質(zhì)本身流動(dòng)而自動(dòng)開(kāi)、閉閥瓣，用來(lái)防止介質(zhì)倒流的閥門(mén)，又稱(chēng)逆止閥、單向閥、逆流閥、和背壓閥。前者涉及面太大，相比較而言，后者可行，常用的手段有儲(chǔ)氣罐式增壓供水、變頻調(diào)速恒壓供水。 PLC 控制系統(tǒng)的維護(hù)非常簡(jiǎn)單。 PLC 的特點(diǎn) 山東職業(yè)學(xué)院 4 1 、可靠性高 PLC 平均無(wú)故障時(shí)間可以達(dá)到 30 萬(wàn)小時(shí)（約 34 年）。 變頻器的原理 變頻調(diào)速的基本原理 異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，即旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為： n0=60f1︳ p 改變異步電動(dòng)機(jī)的供電頻率，可以改變其同步轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)調(diào)速運(yùn)行。 關(guān)鍵詞 ：智能建筑；給水系統(tǒng)；排水系統(tǒng)；變頻調(diào)器； PLC。 變頻器、可編程邏輯控制器作為系統(tǒng)控制的核心部件，時(shí)刻跟隨管網(wǎng)壓力與給定壓力的偏差變化，經(jīng)變頻器內(nèi)部 PID 運(yùn)算，通過(guò)可編程控制器 控制，變頻和工頻，自動(dòng)控制水泵投入的臺(tái)數(shù)和電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)恒壓變量供水，在保持恒壓下達(dá)到控制流量的目的。智能建筑真正的普及和推廣是在 1992 年 改革開(kāi)放的大潮中興起的房地產(chǎn)熱潮，由此興起的我國(guó)智能建筑發(fā)展迅速，呈現(xiàn)巨大的市場(chǎng)潛力，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著。 PLC 的產(chǎn)生與發(fā)展 1969 年美國(guó)成功研制了第一臺(tái)可編程序控制器 PDP—14， 20 世紀(jì) 80 年代中期到 20世紀(jì) 90 年代中期，超大規(guī)模集成電路使 PLC 完全計(jì)算機(jī)化。再者， PLC 是利用應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)控制的， 在應(yīng)用程序編制上有較大的靈活性。廚房?jī)?nèi)設(shè)廚房洗滌盆 1個(gè)，衛(wèi)生間內(nèi)設(shè)浴盆 1 個(gè)，低位水箱坐便器 1 個(gè)，洗臉盆 1 個(gè)。綜合型智能建筑由三大基本要素構(gòu)成，即辦公自動(dòng)化系統(tǒng) (OAS)，建筑設(shè)各自動(dòng)化系統(tǒng) (BAS)和通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)山東職業(yè)學(xué)院 6 (CNS)，這三大要素也稱(chēng)之為 3A 系統(tǒng)。 浮球液位計(jì)是以磁浮球?yàn)闇y(cè)量元 件，通過(guò)磁耦合作用，使傳感器內(nèi)電阻成線性變化，由智能轉(zhuǎn)換器將電阻變化轉(zhuǎn)換成 4~20mA 標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，并疊加 HART 信號(hào)輸出或就地液晶顯示，可現(xiàn)場(chǎng)顯示液位的百分比、 4~20mA 電流及液位值，遠(yuǎn)傳供給控制室可實(shí)現(xiàn)液位的自動(dòng)檢測(cè)、控制和記錄。這樣，電磁閥可以配合不同的 電路 來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制，而控制的方式由繼電器控制，這樣，電磁閥可以配合不同的 電路 來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制，而控制的 精度 和靈活性都能夠保證。 圖 給水泵設(shè)置 3 臺(tái)，采用變頻控制，可實(shí)現(xiàn)不間斷恒壓供水。 MS 泵型是引進(jìn)日本先進(jìn)技術(shù)制造的雙蝸殼單吸多級(jí)分段式離心泵，供輸送清水及物理、化學(xué)性質(zhì)類(lèi)似于水的液體，液體最高溫度不得超過(guò) 80℃； MS 型泵適用于農(nóng)田灌溉、工廠及城鎮(zhèn)給水；特別適用于高層建筑及高級(jí)賓館給水。在水泵的出口側(cè) ,檢測(cè)壓力變化 ,一旦偏離設(shè)定壓力 ,系統(tǒng)就自動(dòng)響應(yīng) ,調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速 ,維持相應(yīng)壓力下的供水量。系統(tǒng)采用 2 臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn) 行方式，通過(guò)安裝在出水管網(wǎng)上的壓力傳感器，把出口壓力信號(hào)變成 420mA 的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送入 PID 調(diào)節(jié)器，經(jīng)運(yùn)算與給定壓力參數(shù)進(jìn)行比較，得出一調(diào)節(jié)參數(shù)，送給變頻器，由變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)系統(tǒng)供水量，使供水系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力保持在給定壓力上；當(dāng)用水量超過(guò)一臺(tái)泵的供水量時(shí)，通過(guò) PLC 控制器加泵。 其中液位計(jì)采用浮球液位計(jì)，當(dāng)水位上升到上限液位高度 如圖 所示 10m 時(shí) ,開(kāi)關(guān)閉合 接通 電機(jī) ， 排水泵運(yùn)行 開(kāi)始排水 。一個(gè)條件是基本單元能帶擴(kuò)展模塊的數(shù)量，另一個(gè)條件是基本單元的電源承受擴(kuò)展模塊消耗5V DC 總線電流的能力。遇有緊急情況和發(fā)生 供電相序故障等需要緊急停車(chē)時(shí) ,系統(tǒng)設(shè)有一個(gè)急停按鈕 ,占用 P LC 的一個(gè)輸入點(diǎn) ,以控制整個(gè)系統(tǒng)的全線停車(chē) 。變頻自動(dòng)功能是該系統(tǒng)最基本的功能，系統(tǒng)自動(dòng)完成對(duì)多信號(hào) 數(shù)據(jù)采集子程序 PID 運(yùn)算子程 序 置初值 置初值子程序 電機(jī)控制子程序 N 山東職業(yè)學(xué)院 23 臺(tái)泵軟起動(dòng)、停止、循環(huán)變頻的全部操作過(guò)程。因而需要有一個(gè)水泵以不同的速度通過(guò)水箱的進(jìn)水管向水箱供水，以維持水位不變。中斷程序 INT0 的功能是輸入水箱的水面高度AIW0 的值，并送入回路表。 。其中主程序 OBl 的功能是 PLC 首次運(yùn)行時(shí)利用 調(diào)用初始化程序 SBR0。 如表 所示， 當(dāng) PID 指令被允許時(shí)， PID指令根據(jù)回路表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行 PID（比例、積分和微分）運(yùn)算，并得到輸出控制量。若有電源瞬時(shí)停電的情況，則系統(tǒng)停機(jī)；待電源恢復(fù)正常后，系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行，然后按自動(dòng)運(yùn)行方式啟動(dòng) 1泵變頻，直至在給定 水壓值上穩(wěn)定運(yùn)行。兩臺(tái)電機(jī)的工頻啟動(dòng)占用 P LC 的兩個(gè)輸入點(diǎn) 。 山東職業(yè)學(xué)院 20 輸入點(diǎn)地址為： ～ ～ ～ 輸出點(diǎn)地址為： ～ ～ S7200 的擴(kuò)展配置 S7200 的擴(kuò)展配置是由 S7200 的基本單元（ CPU22 CPU224 和 CPU226）和7200 的擴(kuò)展模塊組成，最多可以擴(kuò)展 7 個(gè)模塊。 工作原理 生活污水 圖 下限液位 上限液位 高限液位 液位計(jì) 城市管網(wǎng)廢水回收 池 水泵 電機(jī) 止回閥 山東職業(yè)學(xué)院 18 集水井設(shè)三個(gè)液位計(jì)檢測(cè)液面位置，分別是下限液位 LA、上限液位 LB、和高限液位LC，監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)集水井水位變化控制工作泵的啟停，液位信號(hào)送入現(xiàn)場(chǎng)控制，當(dāng)集水井中水位達(dá)到上限時(shí)，控制器啟動(dòng)排水泵運(yùn)行，直到水位下降至下限時(shí)停止排水泵運(yùn)行。 總的原理如下： 系統(tǒng)采用壓力負(fù)反饋控制方式。系統(tǒng)采用壓力閉環(huán)控制 ,自動(dòng) 修正被控變量出現(xiàn)偏離的能力，可以修正元件參數(shù)變化以及外界擾動(dòng)引起的誤差，控制精度高。 H1=－ (－ )== H2— 水泵吸水管和出水管至水箱進(jìn)水口的總水頭損失，其中給水管 網(wǎng)局部水頭損失為沿程水頭損失的 30%，故 H2=*(+)=*= H h— 水箱進(jìn)水口的流出水頭，取為 20kPa ∴水泵的揚(yáng)程為： Hb=H1+H2+Hh=++20= kPa=78m H2O 水泵的出水量為 m3/h 。在樓宇自控系統(tǒng)中，主要應(yīng)用于風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，以及監(jiān)測(cè)過(guò)濾器的阻塞情況 最大壓力： 300mbar 壓差范圍 : 2mbar— 10mbar 輸出：無(wú)源觸點(diǎn) 信號(hào)線： RVV2*（無(wú)極性） 型號(hào)： GSTP33A 控制系統(tǒng)的組成 變頻恒壓供水系統(tǒng)原理如圖 所示，它主要是由 PLC、變頻器、 PID 調(diào)節(jié)器、壓力傳感器、液位傳感器、動(dòng)力控制線路以及 水泵等組成。 電磁閥 電磁 閥是用電磁控制的工業(yè)設(shè)備，用在工業(yè)控制系統(tǒng)中調(diào)整 介質(zhì) 的方向、流量、速度和其他的參數(shù)。 （ 4）選用標(biāo)準(zhǔn) :為了防止介質(zhì)逆流，在設(shè)備、裝置和管道上都應(yīng)安裝止回閥；止回閥一般適用于清凈介質(zhì)，不宜用于含有固體顆粒和粘度較大的介質(zhì)。故選用變頻調(diào)速恒壓供水。除上 述戶型外還有個(gè)門(mén)廳和值班室。首先， PLC 產(chǎn)品已經(jīng)系列化，結(jié)構(gòu)形式多種多樣，在機(jī)型上有很大的選擇余地。 變頻調(diào)速技術(shù) 變頻調(diào)速技術(shù)是現(xiàn)代電力傳動(dòng)技術(shù)重要發(fā)展方向，隨著電力電子技術(shù)，微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論在交流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用，變頻交流調(diào)速已逐漸取代了過(guò)去的滑差調(diào)速 ,變極調(diào)速，直流調(diào)速等調(diào)速系統(tǒng)，越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活的許多領(lǐng)域。一個(gè)蓬蓬勃勃的建筑智能化的普及高潮業(yè)已在全球形成。給排水系統(tǒng)主要由水泵、水池、電機(jī)及閥門(mén)等組成。 美國(guó)智能建筑學(xué)會(huì)定義“智能建筑”是將結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)及運(yùn)營(yíng)相互聯(lián)系全面綜合，并達(dá)到最佳組合，所獲得的高效率、高功能與高舒適性的大樓。 而異步電動(dòng)機(jī)的軸上輸出的轉(zhuǎn)速為 n=n0(1s)= 60f1/p (1s) 式中 s—異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率 ， s= (n0n)/n0 變頻器的應(yīng)用 這里主要介紹變頻器在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用。 隨著器件水平的提高， PLC的可靠性還在繼續(xù)提高．尤其是近來(lái)開(kāi)發(fā)出的多機(jī)冗余系統(tǒng)和表決系統(tǒng)則更進(jìn)一步增加了PLC 的可靠性。 山東職業(yè)學(xué)院 5 第 2 章設(shè)計(jì)方案 工程概況 假設(shè)該智能建筑共有 27 層，地上 26 層，地下 1 層。目前已逐步被變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備所取代。止回閥還可用于給其中的壓力可能升至超過(guò)系統(tǒng)壓的市網(wǎng)自來(lái)水 水流開(kāi)關(guān) 液位計(jì) m 電磁閥 生活用水 壓力變送器 三通閥 水泵 止回閥 蓄水池 變頻調(diào)速器 壓差開(kāi)關(guān) 山東職業(yè)學(xué)院 8 輔助系統(tǒng)提供補(bǔ)給的管路上。因?yàn)樽罂诤陀铱诓辉谝粭l水平線上。壓電式加速度傳感器在飛機(jī)、汽車(chē)、船舶、橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊