變頻恒壓供水系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置|樓宇自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)考核裝置

變頻恒壓供水系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置特點(diǎn)：

(一)

(1)樓宇智能化恒壓供水的本原理及應(yīng)用領(lǐng)域

智能化變頻恒壓供水的基本思路是采用變頻調(diào)速技術(shù)，通過壓力傳感器和壓力控制系統(tǒng),，把管網(wǎng)的實(shí)際壓力的變化情況轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào),，再把這個(gè)電信號(hào)輸入到智能儀表，與智能儀表的設(shè)定值進(jìn)行PID計(jì)算后,，輸出標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)作為變頻器的調(diào)節(jié)信號(hào),。也可以把壓力傳感器輸出的電信號(hào)作為PLC的模擬量輸入信號(hào)，進(jìn)入PLC后進(jìn)行與設(shè)定值進(jìn)行一定的運(yùn)算后,，輸出開關(guān)量模擬量信號(hào),，用于控制變頻器的輸出頻率,，進(jìn)行變頻調(diào)速和對(duì)泵進(jìn)行切換，達(dá)到恒壓供水的目的,。由于電壓或電流與頻率成線性關(guān)系,，即f=KU或f=KI，通過智能儀表PLC的輸出信號(hào)的變化來改變變頻器的頻率zui終使壓力達(dá)到恒定,。

隨著變頻技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)生活飲用水品質(zhì)要求的不斷提高,，智能化變頻恒壓供水系統(tǒng)已經(jīng)逐步取代傳統(tǒng)的水塔供水系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于多層生活小區(qū)的生活和消防用水,，是樓宇自動(dòng)化中重要的一個(gè)方面,，它應(yīng)用在以下場(chǎng)合：

* 高層建筑、生活小區(qū),、賓館及大型公共建筑的生活供水,、消防用水以及噴淋系統(tǒng)等；

* 各種企業(yè)的生產(chǎn),、生活用水,；

* 農(nóng)村的噴灌系統(tǒng)；

* 園林噴灑系統(tǒng),，噴泉系統(tǒng),；

* 自來水廠各級(jí)加壓系統(tǒng)；

* 排污系統(tǒng)和排污站的改造等,。

隨著智能變頻恒壓供水技術(shù)的推廣和各個(gè)場(chǎng)合的具體應(yīng)用不盡相同,，要求技術(shù)人員能靈活的運(yùn)用。較復(fù)雜的場(chǎng)合有綜合性的應(yīng)用,，如加入人機(jī)界面,、組態(tài)監(jiān)控、遠(yuǎn)程通訊等技術(shù),。根據(jù)這一現(xiàn)實(shí)要求,，我公司開發(fā)了一系列的恒壓供水實(shí)驗(yàn)裝置，用于大中專院校的教學(xué)需要,。

(2)樓宇智能化恒壓供水實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)要求與可實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)

智能化恒壓供水系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置是我公司根據(jù)教育部開設(shè)的“樓宇自動(dòng)化控制”課程的要求,，并結(jié)合勞動(dòng)部、勞動(dòng)廳及省職業(yè)技能培訓(xùn)考核大綱內(nèi)容,，研制開發(fā)的一套綜合性的具有開放式的恒壓供水系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)考核裝置,，該套裝置符合“應(yīng)用型職業(yè)技能”大專人才培訓(xùn)目標(biāo)，包含微機(jī)控制技術(shù),、智能化儀表應(yīng)用技術(shù),、自動(dòng)控制理論、傳感器技術(shù)（控制的變量有壓力,、液位等）,、變頻技術(shù)應(yīng)用 、PLC控制應(yīng)用技術(shù),、PID調(diào)節(jié)技術(shù),、模擬量處理技術(shù)、液體機(jī)械技術(shù),、流體力學(xué),、工業(yè)遠(yuǎn)程控制與通信技術(shù)等實(shí)驗(yàn)考核項(xiàng)目，可做多門課程的相關(guān)實(shí)驗(yàn),，適應(yīng)開放性實(shí)驗(yàn)室的要求,。并且在設(shè)備上面設(shè)置有故障點(diǎn)、故障開關(guān),，可用于進(jìn)行智能考核,。主要適用于大學(xué)、高職高專,、職業(yè)技術(shù)學(xué)院,、技師學(xué)院和高級(jí)技校的工業(yè)電氣自動(dòng)化、自動(dòng)控制,、工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化等專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)。特別適合工科本科或者研究生的教學(xué)需要,，可以作為學(xué)期末的課程設(shè)計(jì),、也可以作為畢業(yè)前的畢業(yè)設(shè)計(jì)。顯著特點(diǎn)如下：

* 開放式結(jié)構(gòu)：學(xué)生可以靈活的編制PLC控制程序和進(jìn)行組態(tài)控制,，可以進(jìn)行控制回路的電路連接,。

* 多種控制方式：具有手動(dòng)、自動(dòng),、遠(yuǎn)程控制,、智能儀表控制、報(bào)警等功能,。

* 分時(shí)工作：工頻/變頻切換功能,、主泵和備用泵輪換工作功能。

* 保護(hù)功能：過載保護(hù),、欠壓保護(hù),、過壓過流保護(hù)、相序不平衡保護(hù),、缺相保護(hù),、連鎖等。

* 計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控：組態(tài)軟件制作人機(jī)界面,，監(jiān)控畫面清晰,、形象,。可以實(shí)時(shí)監(jiān)控出壓力等參數(shù)的變化狀況,系統(tǒng)的工作狀態(tài),、控制方式和工作界面通過計(jì)算機(jī)“力控組態(tài)軟件”顯示和監(jiān)控,，管網(wǎng)水流變化和顯示界面清晰、形象與實(shí)際相似,。

* *擴(kuò)展性能：系統(tǒng)可靈活的組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和智能化控制,，多臺(tái)聯(lián)機(jī)組成局域網(wǎng)、工控網(wǎng)等,。

(3)樓宇智能化恒壓供水實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

    恒壓供水系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng),，能真實(shí)的模擬樓宇智能供水的工作原理和流程，使學(xué)員能掌握管路結(jié)構(gòu),、控制方式,、編程實(shí)訓(xùn)、傳感器應(yīng)用,、PLC應(yīng)用,、變頻器應(yīng)用、觸摸屏應(yīng)用,、組態(tài)軟件應(yīng)用等,，并可以進(jìn)行二次開發(fā)。需要有必要的外部管路連接,，連線靈活方便,。在停機(jī)時(shí)能維持管網(wǎng)壓力恒定一定的時(shí)間。要求能實(shí)現(xiàn)兩種PID調(diào)節(jié)方式來控制,。易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控,。              

恒壓供水實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，采用實(shí)驗(yàn)對(duì)象,、控制儀表,、控制臺(tái)、PLC實(shí)驗(yàn)?zāi)K,、計(jì)算機(jī)分離的方式,。對(duì)象采用上、下水箱雙回路方式,，壓力傳感器,、液位傳感器、雙水箱系統(tǒng),、各種調(diào)節(jié)閥,、手動(dòng)切換閥、立式多級(jí)離心泵、氣壓罐,、系統(tǒng)支架,、不銹鋼管路、壓力表等,?？蓡为?dú)通過PLC,、組態(tài)軟件,、變頻恒壓控制,也可采用傳統(tǒng)的繼電器控制?？刂茖?shí)驗(yàn)臺(tái)部分主要包括:實(shí)驗(yàn)臺(tái),、實(shí)驗(yàn)桌、儀表,、變頻器,、交流電源輸出、直流電源輸出,、RS232-485通訊接口,、組態(tài)軟件、實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線,、PLC模塊等,。設(shè)備描述：采用實(shí)驗(yàn)對(duì)象、控制儀表,、控制臺(tái),、PLC實(shí)驗(yàn)?zāi)K、計(jì)算機(jī)分離的方式,，對(duì)象采用下水箱雙回路方式,，系統(tǒng)對(duì)控制信號(hào)的控制準(zhǔn)確、靈敏,、可靠性高,，堅(jiān)固耐用。該裝置具有壓力,、液位傳感等參數(shù)的顯示,。檢測(cè)與控制，可單獨(dú)通過PLC,、變頻恒壓控制,；組態(tài)軟件恒壓控制，通過軟件與儀表進(jìn)行單獨(dú)控制,。

(4)樓宇智能化恒壓供水實(shí)驗(yàn)裝置的系統(tǒng)工作流程

* 預(yù)先關(guān)閉蓄水箱和出水箱之間的閘閥,，用軟管把水引入蓄水箱中，液面高度到達(dá)溢流口處為止。

* 確認(rèn)工作方式開關(guān)處于“手動(dòng)”狀態(tài),，開啟總電源開關(guān),，通過電位器設(shè)定管網(wǎng)中希望的壓力（Mpa），本系統(tǒng)按照zui大值0.3 Mpa設(shè)計(jì),。

* *打開出水管上用來模擬用水量的控制閘閥,。保證3臺(tái)水泵進(jìn)水出水管道上的閘閥處于*打開狀態(tài)。

* 把工作方式轉(zhuǎn)到“自動(dòng)”狀態(tài)下,，PLC主機(jī)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài),，開始采樣：設(shè)定的預(yù)期壓力（實(shí)際上是一個(gè)0-10V的電壓信號(hào)）經(jīng)過A/D模塊的一個(gè)通道CH1進(jìn)入PLC，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后,，把相應(yīng)的數(shù)字量存儲(chǔ)在PLC的數(shù)據(jù)寄存器中,。同時(shí)實(shí)際壓力值信號(hào)也被PLC（從通道CH2進(jìn)入PLC）采樣存儲(chǔ)。CH1和CH2的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算比較后,，輸出一個(gè)模擬量（從A/D模塊的CH3輸出）,，此模擬量信號(hào)進(jìn)入變頻器的控制端子，用于頻率調(diào)節(jié),。

* PLC進(jìn)行快速的判斷后,，開啟副泵（功率0.37KW）進(jìn)入變頻運(yùn)行狀態(tài)，副泵從0HZ開始軟啟動(dòng),，逐漸補(bǔ)充管網(wǎng)的壓力,，當(dāng)副泵提供的壓力不能滿足實(shí)際需要（即未到達(dá)設(shè)定的壓力），頻率逐漸靠近工頻（50HZ）,，直到PLC自動(dòng)切換副泵運(yùn)行在工作模式,。

* 副泵運(yùn)行在工頻狀態(tài)，仍不能滿足壓力要求,，PLC自動(dòng)切斷副泵工作電源,，系統(tǒng)啟動(dòng)1號(hào)主泵變運(yùn)行，直到壓力達(dá)到要求,；若直到工頻仍不能達(dá)到要求,，PLC切換1號(hào)主泵運(yùn)行在工頻狀態(tài)，啟動(dòng)2號(hào)水泵運(yùn)行在變頻狀態(tài),，直到管網(wǎng)壓力達(dá)到設(shè)定要求,。

* 當(dāng)用水量逐漸減少時(shí)，順序停止1號(hào)主泵和2號(hào)主泵,。

以上為變頻恒壓供水的基本過程,，智能化恒壓供水實(shí)驗(yàn)裝置加入了出水箱液位控制，液位傳感器輸出一個(gè)模擬量信號(hào)（0-10V）,，次信號(hào)進(jìn)入PID智能儀表,，智能儀表設(shè)定液位的上限和下限,，再輸出報(bào)警信號(hào)送入PLC，PLC執(zhí)行程序后決定是否停機(jī),。

（三）,、變頻恒壓供水系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置|樓宇自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)考核裝置主要技術(shù)參數(shù)及指標(biāo)

(1)系統(tǒng)工作電源：AC380V±5%，50HZ,。

(2)外型尺寸：水機(jī)械部分約2600×1400×1600mm（長(zhǎng)×寬×高）,；實(shí)驗(yàn)臺(tái)及控制部分1800×800×1600mm（長(zhǎng)×寬×高），重量：約400Kg,。

(3)主要控制器品牌：PLC（西門子200系列）,、模擬量模塊（4通道模擬量輸入，1通道模擬量輸出）,、變頻器（西門子）,、壓力傳感器（北京昆侖）,、液位傳感器（北京昆侖,，檢測(cè)量程0-1.0m）、組態(tài)軟件（力控128點(diǎn)開發(fā)版）,。

 (4)主泵：流量Q=4M3/h,揚(yáng)程H=20m,額定功率P=0.55KW,。如下圖所示，主泵采用立式多級(jí)離心不銹鋼泵,。副泵：流量Q=2.4M3/h, 揚(yáng)程H=20m, 額定功率P=0.37KW,。

(5)除以上主要器件外，還有壓力罐（容積35L）,、管網(wǎng)（主管路采用Φ50mmg國(guó)標(biāo)304不銹鋼管,，支管采用Φ30mm國(guó)標(biāo)304不銹鋼管）、普通壓力表,、止回閥,、軟管、鋼絲球閘閥,、不銹鋼水箱（容積1立方米）,、底架（采用槽鋼制作，底部安裝有萬(wàn)向輪）等,，構(gòu)成密閉的水循環(huán)回路,。

(6)實(shí)驗(yàn)裝置采用變頻器與PLC相結(jié)合的控制方式。標(biāo)準(zhǔn)配置提供了變頻器模塊,、PLC模塊,、儀表模塊、繼電器控制部分,、電源輸出部分,，各個(gè)部分相互獨(dú)立,。實(shí)驗(yàn)過程中，采用接插式實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線進(jìn)行實(shí)驗(yàn),。

   ※PLC模塊

采用西門子PLC,。

※變頻器模塊

采用西門子MM420。注意：變頻器的硬件結(jié)構(gòu),、操作內(nèi)容,、參數(shù)含義等詳細(xì)內(nèi)容，請(qǐng)參考變頻器操作手冊(cè),。

※儀表模塊

設(shè)計(jì)了“反饋壓力”,、“設(shè)定壓力”、“反饋液位”,、“設(shè)定液位”四個(gè)數(shù)字表,，可以直接顯示壓力和液位，其中壓力表的單位是Mpa,液位表的 單位是m,。

※觸摸屏模塊

安裝有西門子觸摸屏,。

※機(jī)頭部分

主回路總圖

圖中各部分的意義如下：

L1-L2-L3:三相交流電源                  FU(FU1-FU2-FU3):熔斷器

KM1:控制1#泵(BUMP1)工頻運(yùn)行           KM2:控制1#泵(BUMP1)變頻運(yùn)行       

KM3:控制2#泵(BUMP2)工頻運(yùn)行           KM4:控制2#泵(BUMP2)變頻運(yùn)行

KM5:控制3#泵(BUMP3)工頻運(yùn)行           KM6:控制3#泵(BUMP3)變頻運(yùn)行

A700:變頻調(diào)速器                       FR1、FR2,、FR3:熱繼電器

KM7-KM8-KM9:1#2#3#水泵手動(dòng)切除控制    M1-M2-M3：1#泵-2#泵-3#泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)

控制回路是變頻恒壓供水實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)學(xué)習(xí)的重點(diǎn),，如下圖所示，圖中的接觸器線圈和輔助觸頭,、指示燈端子,、PLC的I\O端子、變頻器的控制端子,、傳感器的控制端子等都已經(jīng)連接至實(shí)驗(yàn)臺(tái)的面板上,，學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線連接控制回路。

（四）,、軟件組成

與本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)配套的軟件有：1）組態(tài)軟件：力控,；2）PLC編程軟件；3）三菱變頻器操作軟件,。

（五）,、配備的技術(shù)資料

1）西門子PLC編程手冊(cè)；2）變頻器操作手冊(cè),；3）各種傳感器操作說明,；4）系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（含實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，接線圖,，梯形圖等）,；5）組態(tài)軟件操作手冊(cè)。

（六）,、安全保護(hù)體系

1）電路具有短路保護(hù),、過電壓保護(hù),、同時(shí)具有電壓、電流型漏電保護(hù)裝置接地可靠,。2）實(shí)驗(yàn)連接線采用超軟,、防硬化、全封閉,、高可靠彈性結(jié)構(gòu),。3）實(shí)驗(yàn)連接線柱強(qiáng)、弱電已嚴(yán)格分開,，提高設(shè)備的可靠性,。4）帶電部分牢固、無(wú)松動(dòng),、不易人體觸電,。

（七）、完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

1）實(shí)驗(yàn)裝置的基本操作與儀表調(diào)試（包括水泵的變頻運(yùn)行,，工頻運(yùn)行等）,；

2）恒壓供水的變頻原理；

3）PLC實(shí)訓(xùn)與操作,、編程,；

4）傳感器應(yīng)用實(shí)驗(yàn)；

5）微機(jī)RS-485/232串口通訊實(shí)驗(yàn),；

6）水箱液位、壓力的PID控制實(shí)驗(yàn),；

7）PLC液位控制實(shí)驗(yàn),；

8）組態(tài)軟件的操作與使用；

樓宇自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)考核裝置系列產(chǎn)品