高层建筑中装有PLC的无塔给水设备控制系统

无塔给水设备引言  

　　随着我国城乡建设的迅速发展,水、电供应不足的矛盾越来越成为人们关注的问题。例如,人们日常生活中的用水量越来越大,一天中的用水量的波动也越来越大。以往的供水系统中,水泵的选取往往是按最大供水量来确定,而实际的用水量在不断变化。高峰用水时间较短,这样水泵在很长一段时间内有较大余量,不仅水泵效率低,供水压力不稳,而且造成大量电力、水资源的浪费;并且以往依靠手动操作控制泵的启动、停止,也已不能满足要求。这里,介绍一种变频控制的无塔给水设备供水系统,它既能解决人工操作的繁杂劳动和精神压力,又能节约能源。  

一、无塔给水设备系统介绍  

　　该无塔给水设备控制系统主要装置包括：可编程控制器（PLC）、变频器、压力传感器、PID控制器以及相关软件控制单元。该装置形成一套完整的、全自动的、智能的恒压供水控制系统。该系统能够以三种方式工作，分别为全自动、半自动和手动操作方式，其中后两种是在全自动方式出现故障时的弥补。  

　　2全自动无塔给水设备控制原理  

　　当主水管网压力传感器的压力信号4~20mA送给数字PID控制器，控制器根据压力设定值与实际检测值进行PID运算，并给出信号直接控制变频器的转速以使管网的压力稳定。当用水量不是很大时，一台泵在变频器的控制下稳定运行；当用水量大到变频器全速运行也不能保证管网的压力稳定时，控制器的压力下限信号与变频器的高速信号同时被PLC检测到，PLC自动将原工作在变频状态下的泵，投入到工频运行，以保持压力的连续性，同时将一台备用的泵用变频器起动后投入运行，以加大管网的供水量，保证压力稳定。若两台泵运转仍，则依次将变频工作状态下的泵投入到工频运行，而将另一台备用泵投入变频运行。当用水量减少时，首先表现为变频器已工作在最低速信号有效，这时压力上限信号如仍出现，PLC首先将工频运行的泵停掉，以减少供水量。当上述两个信号仍存在时，PLC再停掉一台工频运行的电机，直到最后一台泵用主频器恒压供水[4]。另外，控制系统设两台泵为一组，每台泵的电机累计运行时间可显示，24小时轮换一次，既保证供水系统有备用泵，又保证系统的泵有相同的运行时间，确保了泵的可靠寿命。  

二、无塔给水设备恒压供水控制系统的编程  

　　本程序用富士专用的FLEX PLC编程器编译[1]，利用梯形图清晰直观地展示各设备的运转状况等等。具体编程思想如下：  

　　首先选择利用FLEX PLC的输入继电器、输出继电器以及内部继电器，确定本设计方案所包括的仪器仪表。即一台富士NB系列PLC、两台7.5KW水泵、一台富士G11/P11变频器、一台压力传感器、一台SR90系列PID调节器、若干个空气开关、断路器、中间继电器等。根据PLC接线原理图（如图2所示），进行详细接线，并参考FUJI NB系列可编程控制器得参考手册，对PLC输入输出端子进行定义。  

三、无塔给水设备系统操作说明  

　　4.1自动控制  

　　1. 设定用户需要的目标压力值  

　　系统送电之后，控制柜面板上的电源指示灯点亮，其下方的温控表将会有显示：PV---.---、SV---.---。其中PV---.---表示水管网中的实测压力值,SV---.---表示用户需要的目标压力值.用户可按动▲、▼键使 SV---.--- 中的数字发生改变，直到显示用户需要的水管网的压力值时按下ENT键，结束目标压力值设定。  

　　2.选择需要开启的泵组  

　　自动/停/手动开关向左45度扳动一次时，泵组处于启动状态，系统将选择1号泵组启动；控制柜面板上的自动/停/手动开关扳到垂直位置时，四台泵组均处于停止状态。当将自动/停/手动开关再次向左45度扳动一次时，系统将选择2号泵启动；   

　　3.变频自动工作开始  

　　当系统检测到某台泵组的启动信号以后，便会使变频器开始升频工作，此时水管网中的压力开始上升，即PV---.---中的显示值开始上升，并不断趋向于用户设定的SV---.---中的目标压力值。当水管网中的压力和用户的设定的目标压力值相吻合（即PV---.---中的显示值和SV---.---中的显示值相吻合）时，变频器的输出频率便会稳定[3]。  

　　4.2自动控制中的部分功能  

　　1.自动切换至工频  

　　2.故障泵组自动退出运行  

　　3.定期倒换工作泵组  
 

五、无塔给水设备恒压供水控制系统的优点  

　　1.采用变频恒压供水，消除了主管网压力波动，保证了供水质量，而且节能效果明显，并延长了主管网及其阀门的使用寿命。  

　　2.用稳压减压阀经济地解决了不同用水压力的问题。  

　　3.拓宽运用变频恒压控制原理，较好地解决了加压泵房与抽水泵房的远程通讯总是并达到异地连锁控制的目的。  

　　4.在抽水泵房设置连续液位显示，并将信号传与PLC，防止泵缺水烧坏电机，设定的取水位置，确保水的质量。  

　　5.电机既有电机保护器，又有软起动器，克服了起动时的大电流冲击，相对延长了电机制使用寿命。  

　　6.由于采用PLC控制的压力自动控制，可以实现无人远程操作，系统的PLC预留有RS485接口，可与公司总调度室计算机网络进行连接。  

　　7.通过采用变频器控制，可在不同季节、节假日、日夜及上下班等全面调控水量。 

无塔给水设备概述

      无塔供水设备，顾名思义其实就是用无负压气压罐代替了传统的水塔或者蓄水池，也叫做变频无负压供水设备，它是由长沙中赢供水设备有限公司专家潜心研发改造出来的智能化供水设备。传统的供水方式离不开蓄不池，蓄水池中的水一般自来水管供给，这样有压力的水进入水池后变成零，造成大量的能源白白浪费。

      无塔给水设备是长沙中赢供水设备有限公司专业技术人员在气压给水设备的基础上开发的一种能直接与自来水管网连接，且对自来水管网不产生任何负作用的成套给水设备。它可以取代蓄水池，能充分利用自来水管网的压力直接供水或间接供水，避免了能源的二次浪费和二次污染，大幅度节省了基建投资并缩短了施工工期。无塔给水设备由智能型变频控制柜，稳流罐，水泵机组，仪表，阀门及管路，基座等组成，适用于一切需要增高水压，恒定流量的给水系统。

给水设备系列

      无塔给水设备、气压给水成套设备、消防气压给水设备、气压无塔供水成套设备、变频恒压给水设备、消防气压供水设备、生活气压给水设备、全自动变频调速恒压消防给水设备。

无塔给水设备性能特点

      设备可替代高位水箱、水塔，压力相对稳定，避免水泵频繁启动，高效节能，噪音低。

      无塔给水设备产品采用CAD设计中心、三维模拟制造设计系统进行新产品开发设计，优化产品结构，保证了新产品研发的质量和速度。

无塔给水设备应用范围：

1、新建的住宅小区、别墅、写字楼、综合楼生活供水

2、高层建筑、消防用水、高级宾馆饭店等的生活供水

3、气压给水,地面水池加压等传统供水系统改造。

4、各种锅炉冷水供水系统、锅炉热水。

5、自来水厂的中间加压泵站、自来水二次增压。

6、各工矿企业的生产、生活用水、管网稳压。

7、各种类型的循环水、冷却水供应系统。

8、自来水压力不能满足要求的生活、消防加压供水等。

     无塔给水设备的泵体可采用铸铁、球铁、碳钢、合金钢、不锈钢等材料铸造，另可根据用户特殊需求定制生产。无塔给水设备供水系统广泛应用于水利、建筑、消防、电力、环保、石油、化工等各个领域。