PLC高、低壓無塔供水系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 本系統(tǒng)的主要內(nèi)容是將PLC控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用于工程實(shí)踐 中，以人們的生活用水、消防高壓用水為被控對象，將PLC控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、自動化技術(shù)融合于系統(tǒng)中。該統(tǒng)改變了以前生活和消防兩套獨(dú)立供水的 模式，同時(shí)克服了傳統(tǒng)有塔有箱供水方式的缺點(diǎn)，是一種節(jié)能、占地少、投資小、 系統(tǒng)安全可靠、維護(hù)和管理方便的供水控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)基于變頻器內(nèi)置Pm調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以管網(wǎng)的壓力變送器壓力信號作為反饋 信號，由上位機(jī)發(fā)出的當(dāng)前狀態(tài)作為給定輸出，調(diào)節(jié)生活供水壓力使其保持低恒 壓狀態(tài)；當(dāng)火災(zāi)發(fā)時(shí)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)管網(wǎng)壓力為高恒壓狀態(tài)。同時(shí)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮了夜 間

2、低流量狀態(tài)下，水泵機(jī)組停運(yùn)行，由氣壓罐進(jìn)行低流量供水，保證了系統(tǒng)避免 頻繁啟停，同時(shí)保證水泵的高效運(yùn)行?；诠┧到y(tǒng)和消防系統(tǒng)構(gòu)筑了一個 DCS集散系統(tǒng)。2臺變頻器和PLC作為 下位機(jī)設(shè)備，工控機(jī)作為上位機(jī)集中控制，上下位機(jī)之間通過通訊，把系統(tǒng)當(dāng)前 狀態(tài)、當(dāng)前給定通過上位機(jī)來綜合判斷，并通過上位機(jī)以漢化界面形式予以顯示， 而下位機(jī)的變頻部分則實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)的恒壓功能，PLC實(shí)現(xiàn)4臺水泵機(jī)組邏輯控制和定期巡檢，及部分故障綜合報(bào)告。關(guān)鍵詞：生活和消防用水；恒壓；通訊AbstractThe main content of this thesis is the practice for using prog

3、rammable logic controller(PLC) and computer controller. The system combines the PLC, computer con troller, and automatic tech no logy in order to con trol the liv ing water supply and fire fighting water supply. The system is with the virtue of energy saving, smaller volume, lower inv estme nt, high

4、er reliability and easier for maintenanceand man age compared with the traditi onal water supply method with tower and bank.The system is based on the inner PID regulate fun cti on of freque ncy conv erter to regulate the living water stress with low constant stress, and the stress signal is sensed

5、by the stress tran slator as feedback sig nal and the con struct ion is sent by the computer as the given signal. The water stress is regulated to high constant stress when the fire happe ns. The system is also desig ned to supply the water by air pot with low flux at ni ght whe n the dema nd of wat

6、er decreases and pump is stopped. The desig n avoids the system working and pausing frequently and assures the system working with high efficie ncyA distributed con trol system is built based on the water suppl ying system and the fire fighting system. Two ABB frequency converters and a Siemens prog

7、rammable logic controller(PLC) are with the lower-level computer and Industry computer are with the host computer. The com muni cati on betwee n with the host computer and low-level computer not only translate the system condition, but also send the control in struct ion. The system con diti on is s

8、how n with Chin ese win dow in the host computer, and the con sta nt stress function is realized through the freque ncy conv erter part. The PLC controls the system logic and check the system with constant period. The fault report is also give n through PLC.Key words: Water supply for living and fir

9、e fighting; Constant stress;Communi cati on本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）iii本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）iii目錄 TOC o 1-5 h z 第1章緒論1 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 1.1雙恒壓供水系統(tǒng)的目的和意義 1 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 1.2消防和生活供水的特點(diǎn) 1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 1.2.1生活和消防供水方式的討論 2 HYPERLINK l bookmark10 o Cu

10、rrent Document 1.2.2生活和消防供水的實(shí)現(xiàn) 5 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 1.3目前高樓的供水模式6 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 1.3.1恒速泵直接供水6 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 1.3.2高位水箱供水 6 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 1.3.3氣壓罐供水7 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 第2章

11、方案設(shè)計(jì)8 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 2.1控制系統(tǒng)的組成8 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 2.1.1供水系統(tǒng)的組成8 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 2.1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案功能總體說明 9 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 2.2恒壓供水系統(tǒng)的機(jī)理及調(diào)速泵的調(diào)速原理 10 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 2.2.1雙恒壓供水系統(tǒng)工

12、作原理 10 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 2.2.2調(diào)速泵系統(tǒng)構(gòu)成12 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 2.2.3雙恒壓系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 13 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 2.3變頻器14 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 2.3.1變頻器輸入、輸出接口 14 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 2.3.2變頻調(diào)速恒壓系統(tǒng)的基本特點(diǎn) 15 H

13、YPERLINK l bookmark48 o Current Document 第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 17 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 3.2 PLC輸入、輸出I/O 口分配17 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 輸入口 17 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 輸出口 18 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 3.3控制系統(tǒng)功能介紹 19 HYPERLINK l bookmark58 o Cu

14、rrent Document 3.4恒壓系統(tǒng)PLC流程圖19 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 3.5 控制系統(tǒng)編程的可靠性 24 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 3.5.1優(yōu)先程序的設(shè)計(jì) 25 HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 3.5.2故障檢測程序的設(shè)計(jì) 25 HYPERLINK l bookmark68 o Current Document 3.5.3聯(lián)鎖控制程序的設(shè)計(jì)26本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） #本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV HYPER

15、LINK l bookmark70 o Current Document 第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)28 HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 4.1概論28 HYPERLINK l bookmark74 o Current Document 4.2通訊系統(tǒng)的總體構(gòu)成 28 HYPERLINK l bookmark76 o Current Document 4.2.1 PLC通訊程序29 HYPERLINK l bookmark96 o Current Document 4.3通訊控制協(xié)議34 HYPERLINK l bookmark98 o Curren

16、t Document 4.3.1系統(tǒng)的通訊原理34 HYPERLINK l bookmark100 o Current Document 4.3.2系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)35 HYPERLINK l bookmark102 o Current Document 4.4系統(tǒng)說明37 HYPERLINK l bookmark104 o Current Document 第5章系統(tǒng)調(diào)試38 HYPERLINK l bookmark106 o Current Document 5.1變頻器的關(guān)鍵參數(shù)設(shè)定故障處理 38 HYPERLINK l bookmark108 o Current Document 5.1

17、.1變頻器有關(guān)參數(shù)設(shè)定 38 HYPERLINK l bookmark110 o Current Document 5.1.2裝置類故障39 HYPERLINK l bookmark112 o Current Document 5.2 PLC的調(diào)試 40第6章結(jié)論42 HYPERLINK l bookmark114 o Current Document 參考文獻(xiàn)43致謝45 HYPERLINK l bookmark164 o Current Document 附錄I 46 HYPERLINK l bookmark168 o Current Document 附錄U 50本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

18、本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） #4猝本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 隨著社會的高速發(fā)展，城市的高層建筑越來越多，高層建筑的供水愈加顯得 重要。供水系統(tǒng)一旦失控，必將給人們的工作和生活帶來麻煩，甚至造成巨大損 失，并且，隨著城市建設(shè)的發(fā)展，由市政給水管網(wǎng)所提供的水壓一般滿足不了高 層建筑給水及消防系統(tǒng)的要求。為此，設(shè)計(jì)一套安全、可靠、高質(zhì)量的生活、消 防供水系統(tǒng)給高層建筑供水，己顯得迫在眉睫。1.1雙恒壓供水系統(tǒng)的目的和意義變頻調(diào)速雙恒壓系統(tǒng)（以下簡稱雙恒壓系統(tǒng)），是現(xiàn)今高樓供水的一個新興的 課題。首先，它把傳統(tǒng)的消防、生活兩套供水系統(tǒng)綜合在一個系統(tǒng)中，通過特殊 的方法，兼顧生活、消防各自供水的特點(diǎn)和差異性，

19、既能保證正常情況下高質(zhì)量 生活供水，又能保證消防狀態(tài)下可靠的消防水源。其次，雙恒壓供水系統(tǒng)，能根 據(jù)不同的季節(jié)，不同的供水時(shí)段，以及各種意外的情況做出反映，保證系統(tǒng)管網(wǎng) 的恒壓，減少供水欠壓和過壓兩種不合理現(xiàn)象。改變了傳統(tǒng)的恒速泵，或水塔、 水箱供水方式的缺點(diǎn)；也避免了像水塔或水箱二次污染的可能，使設(shè)備和系統(tǒng)平穩(wěn) 和可靠，同時(shí)節(jié)能顯著。此外，構(gòu)造這樣一個控制系統(tǒng)可減小占地面積，降低一 次性投資，系統(tǒng)安全可靠，維修管理方便。本論文就如何構(gòu)筑這樣一個系統(tǒng)提出了一套較完備的方案，對此方案的實(shí)際 運(yùn)用，做了較深入的理論探討，并結(jié)合工作實(shí)際，做了一套切實(shí)可行的系統(tǒng)。1.2消防和生活供水的特點(diǎn)傳統(tǒng)的消防、

20、生活供水方式是分別獨(dú)立的兩套系統(tǒng)， 這樣既不經(jīng)濟(jì)又不合理, 而且在真正發(fā)生火災(zāi)時(shí)，系統(tǒng)的可靠性使人置疑，并且人為地增加投資成本和運(yùn) 行費(fèi)用。合理選擇給水系統(tǒng)對住宅給排水的設(shè)計(jì)尤為重要。中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)居住小區(qū)給排水設(shè)計(jì)規(guī)范（CECS57:94）中明確規(guī)定：多層建筑居住小區(qū),應(yīng)采用生活消防共用的給水系統(tǒng)。同樣，對于多層住宅建筑內(nèi)的生活給水與室內(nèi) 消火栓給水系統(tǒng)的共用，則有利于給水系統(tǒng)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)化。多層住宅建筑的生活、消防給水系統(tǒng)的設(shè)置目的和運(yùn)行方式不同。消防用水必備但不常用，是應(yīng)急使用系統(tǒng)，力求簡單，應(yīng)盡可能減少設(shè)備 ：生產(chǎn)（生活）用水 是常用系統(tǒng)，但所需水量時(shí)大時(shí)小。如合理地采用

21、加壓供水系統(tǒng)，并使消防、生 活供水系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，則可以大大減少不必要的投資。1.2.1生活和消防供水方式的討論多層住宅建筑生活、消防給水系統(tǒng)的設(shè)置特點(diǎn)根據(jù)建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范（GBJI 6-87）修訂本的規(guī)定：超過7層的單元式住 宅，超過6層的塔式住宅、通廊式住宅、底層設(shè)有商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)的單元式住宅應(yīng)設(shè)室 內(nèi)消防給水。故需設(shè)室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)的多層住宅建筑通常是指79層的居住建筑。多層住宅的生活給水系統(tǒng)常有市政直接給水、屋頂水箱給水、變頻泵或氣壓 設(shè)備給水。生活給水系統(tǒng)的壓力不高，不必豎向分區(qū)。而79層的住宅建筑一般 設(shè)有屋頂生活水箱，其生活、消防給水系統(tǒng)常采用水池一水泵一水箱給水方式。 生活水池可以設(shè)

22、在多層住宅的地下室內(nèi)，也可以集中設(shè)置在多層居住建筑的小區(qū) 內(nèi)。另一種是采用水池變頻泵給水方式，屋頂可不設(shè)水箱。多層住宅內(nèi)的室內(nèi)消火栓用水是為 5L/S。其生活用水量往往大于室內(nèi)消火栓 用水量，特別是小區(qū)內(nèi)共用給水系統(tǒng)時(shí)，消防用水量占生活用水量很小的比例。 但是，消火栓需要有一定的充實(shí)水柱，故消火栓給水的揚(yáng)程要高于生活給水。設(shè)水箱的多層住宅內(nèi)生活消防用給水系統(tǒng)這種給水方式是市政給水進(jìn)入生活水池后，由水泵提升到屋頂水箱，從屋頂 水箱供給生活用水，消防給水的管網(wǎng)與生活給水管網(wǎng)共用，火災(zāi)時(shí)啟動消防泵供 水如圖1.1所示。圖1.1設(shè)屋頂水箱的生活消防共用給水系統(tǒng)屋頂水箱內(nèi)儲存生活用水和每分鐘10立方米的

23、消防用水，并分別與生活、消 火栓管路相連。水泵采用3臺，一臺用于保證平時(shí)的生活給水，一臺用于保證消 防給水，另一臺作為備用，它可以為生活或消防任何一臺的備用，其工作能力按 生活、消防給水的最不利設(shè)計(jì)。生活水池在設(shè)計(jì)中除了考慮平時(shí)生活給水的貯水 量要求外，還應(yīng)保證可靠的兩種進(jìn)水或設(shè)置滿足消防給水量的容積。采用這種給水系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于節(jié)省投資，特別是可以滿足自來水部門對每棟 住宅允許一根進(jìn)水管的要求，以利于管理。生活消防共用給水系統(tǒng)最適用于居住 小區(qū)使用，其水泵可集中設(shè)置在室外或地下室。生活水泵的啟動由屋頂水箱的水位控制。消防水泵的啟動由消火栓旁的按鈕 控制。由于生活消防共用了一套管網(wǎng)系統(tǒng)，按建筑設(shè)

24、計(jì)防火規(guī)范中第 863 條的規(guī)定，“發(fā)生火災(zāi)后由消防水泵供給的消防用水， 不應(yīng)進(jìn)入消防水處”。因此, 該給水方式必須在消防時(shí)關(guān)閉屋頂水箱進(jìn)水管，由消防泵直接向消火栓供水。過去在屋頂水箱的進(jìn)水管路上設(shè)置電動閥，在消防泵啟動的同時(shí)關(guān)閉該電動 閥。然而，由于住宅電路來控制閥的開啟往往不可靠?，F(xiàn)推薦采用一種水力驅(qū)動 的控制閥，暫稱緊急關(guān)閉閥。它是利用生活、消防兩種給水工況的給水壓力不同， 即消防給水的壓力要高于生活給水壓力，自動控制水箱進(jìn)水的關(guān)閉。緊急關(guān)閉閥 在平時(shí)低壓時(shí)，閥門處于常開狀態(tài)，讓水流進(jìn)入水箱供應(yīng)生活用水；在消防高壓時(shí)， 閥門緊急關(guān)閉，切斷屋頂水箱的進(jìn)水，保證消火栓用水的供應(yīng)。當(dāng)消防結(jié)束，

25、壓 力恢復(fù)到生活給水壓力時(shí)，閥門又處于常開位置。緊急關(guān)閉閥是由壓差來控制啟閉的水力閥門。其啟閉壓差可以為0.030.05Mpa生活消防共用給水系統(tǒng)中該閥的壓力設(shè)定范圍可通過計(jì)算確定或現(xiàn)場調(diào) 試。在設(shè)計(jì)中，還應(yīng)標(biāo)示出緊急關(guān)閉閥的方向，不得反裝，并應(yīng)與減壓閥一樣在 緊急關(guān)閉閥前需設(shè)過濾器，還應(yīng)在其前后安裝閥門或蝶閥。在住宅建筑的安裝中， 還須考慮防凍。I站Insn圖1.2不設(shè)屋頂水箱的生活消防共用給水系統(tǒng)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） #本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 不設(shè)水箱的多層住宅室內(nèi)生活消防共用給水系統(tǒng)如圖1.2所示，根據(jù)住宅設(shè)計(jì)規(guī)范利用同一套給水管網(wǎng)供生活和消防給 水系統(tǒng)使用，不設(shè)屋頂水箱，采用變頻泵作

26、為生活給水泵。不設(shè)屋頂水箱由變頻泵直接供水的給水方式，若再專設(shè)一只消防專用水箱在 住宅頂部也不盡合理。這主要是因?yàn)椋捎谙琅c生活管網(wǎng)合在一起，消防專用 水箱對生活的水質(zhì)衛(wèi)生不利，且不便管理維護(hù)，也給建筑的屋面處理帶來一定的 困難。而這類住宅不設(shè)消防水箱的做法與現(xiàn)行的建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范有一定的 沖突。但是，根據(jù)79層住宅防火設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，結(jié)合所在地區(qū)的消防特點(diǎn)及滅火 裝備，合理使用這種給水方式具有一定的意義。 上海市消防局于1999年5月發(fā)布 的住宅建筑設(shè)計(jì)防火暫行規(guī)定）中指出：“9層及9層以下的住宅采用小區(qū)變頻 供水系統(tǒng)時(shí)，可不設(shè)屋頂消防水箱。當(dāng)消防與生活合用泵時(shí)，該泵的流量應(yīng)為生 活消防用水量

27、之和，變頻泵不低于二級負(fù)荷供電，這就為該系統(tǒng)的運(yùn)用創(chuàng)造了條 件。討論1）生活消防共用給水系統(tǒng)是一種技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行的給水方式從以上兩種類型的共用給水系統(tǒng)分析，共用給水系統(tǒng)充分發(fā)揮了經(jīng)濟(jì)性，減 少了住宅投資的成本。對于集中水泵房，在室外總體上僅設(shè)一路生活給水管，節(jié) 省了建設(shè)費(fèi)用，且便于管理維護(hù)。在技術(shù)上，采用緊急關(guān)閉閥或變頻泵保證了生 活，消防給水各自功能的發(fā)揮和可靠運(yùn)行。2）設(shè)或不設(shè)屋頂水箱給水方式的比較設(shè)置屋頂水箱能滿足消防初期給水的要求，符合現(xiàn)行的防火設(shè)計(jì)規(guī)范；通過緊 急關(guān)閉閥的采用，保證了消防水系統(tǒng)技術(shù)的可靠，適合于住宅物業(yè)的維護(hù)管理。 但是，消防水箱的設(shè)置并不一定能滿足最不利消火栓水壓和水

28、量的需求，而且水 箱設(shè)置高度還需滿足住宅設(shè)計(jì)規(guī)范對室內(nèi)分戶水表前的給水靜水壓力要求。同時(shí)，屋頂水箱的設(shè)置也增加了給水二次污染的機(jī)會。不設(shè)屋頂水箱的給水方式有利于生活給水， 既能保證生活給水的水量、水壓， 又能保證水質(zhì)的衛(wèi)生；但變頻控制對平時(shí)的管理提出了較高的要求， 該給水系統(tǒng)需 得到當(dāng)?shù)叵乐鞴懿块T的認(rèn)可。3）多層住宅生活消防共用給水系統(tǒng)應(yīng)用中應(yīng)注意的問題緊急關(guān)閉閥設(shè)置的位置應(yīng)在屋頂水箱進(jìn)水管的管路上。僅在變頻給水系統(tǒng)時(shí)， 緊急關(guān)閉閥才可設(shè)在生活給水管的管路上。不設(shè)屋頂水箱的變頻共用給水系統(tǒng)中， 水泵的流量應(yīng)滿足生活消防用水量之和。采用集中給水方式的生活消防共用給水系統(tǒng)，其工作壓力宜控制在0.

29、4Mpa以內(nèi)，以保證室外加水管網(wǎng)的壓力不致太高。在消防時(shí)有可能出現(xiàn)超壓的地方，#4尊廉本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） #4尊廉本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 應(yīng)對其進(jìn)行減壓。為保證消防給水系統(tǒng)的可靠度，系統(tǒng)的服務(wù)半徑不宜大于100 120m集中給水的水泵房宜設(shè)置在給水范圍的中央部位。當(dāng)然，多層住宅建筑也可采用設(shè)置集中消防給水而不設(shè)屋頂水箱的穩(wěn)高壓消 防給水系統(tǒng)。但室外總體的管路就要增加，且消防給水與生活給水管網(wǎng)的壓力不 同，容易混淆。因此，多層住宅內(nèi)采用生活消防共用給水系統(tǒng)具有較大的優(yōu)越性。1.2.2生活和消防供水的實(shí)現(xiàn)給水系統(tǒng)由兩臺工頻水泵機(jī)組和兩套變頻控制系統(tǒng)組成，工頻泵組各根據(jù)負(fù)

30、 荷情況選定不同臺數(shù)的水泵及備用泵。1號泵組工作在高壓或低壓（雙恒壓）狀態(tài), 2號泵組工作在高壓狀態(tài)。備用泵均參與運(yùn)行，輪流備用。這樣就避免了長期不 使用水泵，發(fā)生水泵銹死的現(xiàn)象。平時(shí)生活用水由1號泵組供給，工作在低壓狀態(tài)下，保證給水管網(wǎng)末端用戶 所需要的水壓和水量，同時(shí)保持消防管網(wǎng)的一定水壓和水量。保證了水質(zhì)的衛(wèi)生 標(biāo)準(zhǔn)和水量的穩(wěn)定性?；馂?zāi)時(shí)，根據(jù)消火栓的緊急按鈕指令或消防指令信號啟動（手動或自動）消防水泵（即此時(shí)備用泵也作為工作泵參與消防給水，所以備用泵實(shí)際上備于生活用于 消防）。在啟動消防泵的同時(shí)，消防泵的工作狀態(tài)也由低壓狀態(tài)轉(zhuǎn)入常高壓狀態(tài)下 工作，保證消防管網(wǎng)消防所需要的水壓和水量。但

31、為使此供水系統(tǒng)安全可靠，此 供水系統(tǒng)要求有獨(dú)立的供電電源或獨(dú)立的供電回路，保證泵房給水的安全可靠， 以保證火災(zāi)區(qū)斷電不斷水，同時(shí)該系統(tǒng)應(yīng)該用雙路自動切換電源，以確保消防水 泵的用電可靠安全。變頻調(diào)速恒壓供水用于高層建筑群和住宅小區(qū)，可節(jié)約設(shè)備投資，而且集中 管理維護(hù)較為方便，既可靠又經(jīng)濟(jì)。此外，此供水方式和每幢樓有屋頂水箱或用 氣壓罐給水方法比較，有許多優(yōu)點(diǎn)。用此方式供水，隨時(shí)都能保證消防管網(wǎng)所需 要的水壓和水量，根據(jù)用水量大小自動調(diào)節(jié)給水量、自動增加或減少運(yùn)行工作泵， 節(jié)省電力，壓力穩(wěn)定，不會有超壓或欠壓運(yùn)行的現(xiàn)象。備用泵參與運(yùn)行，可避免 長期不運(yùn)行而銹死。在變頻器發(fā)生故障時(shí)，能自動切換到工

32、頻供電繼續(xù)維持供水。 水泵發(fā)生故障時(shí)，故障泵退出，備用泵自動投入。不僅可以全自動運(yùn)行，而且可 以無人值守，方便維修管理。它還避免了原屋頂水箱里水質(zhì)的二次污染，減輕了 建筑負(fù)荷，節(jié)省建筑造價(jià)，保持建筑結(jié)構(gòu)完美，節(jié)省使用空間等等。有利于開發(fā) 建設(shè)行業(yè)統(tǒng)一規(guī)劃，綜合管理，提高經(jīng)濟(jì)效益。1.3目前高樓的供水模式對于居住高層住宅樓的給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的供水方式一般采用1恒速泵直 接供水;2.采用高位水箱供水;3.氣壓罐供水。1.3.1恒速泵直接供水此方式是一種傳統(tǒng)的水系統(tǒng)供給方式，對于離心式機(jī)泵，過去常采用手動或 自動調(diào)節(jié)控制閥、調(diào)節(jié)閥的開度來改變和調(diào)節(jié)流量，即用人為增減阻力的辦法來 實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。當(dāng)工藝需

33、要小流量時(shí)，調(diào)小調(diào)節(jié)閥開度機(jī)泵的能量大量損失在閥門和 調(diào)節(jié)閥上（一般阻力降為0.020.5Mpa）,浪費(fèi)了許多能量。而往復(fù)式機(jī)泵常通過備 用機(jī)組、直流電機(jī)調(diào)速、旁路調(diào)節(jié)來適應(yīng)工況的波動。但若備用機(jī)組頻繁啟停， 可能會導(dǎo)致工況的振蕩，同時(shí)也會影響設(shè)備壽命和電網(wǎng)電壓。改變機(jī)泵的轉(zhuǎn)速來 調(diào)節(jié)流量是最經(jīng)濟(jì)的調(diào)節(jié)手段，因?yàn)檗D(zhuǎn)速降低后，流量成比例下降，而功耗的下 降是大于該比例的。但是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)受驅(qū)動機(jī)的限制，采用直流電動機(jī)調(diào)速較為方 便，但增加了整流裝置，而且直流電動機(jī)價(jià)格昂貴。且兩者都有運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性較差、 維修工作量大的缺點(diǎn)。恒速泵由于耗能不合理，控制方法的不足，適應(yīng)性差將逐 漸被淘汰。1.3.2高位水箱

34、供水采用樓頂設(shè)高位水箱供生活用水的方式，雖較為安全可靠，設(shè)備、技術(shù)等方 面也較成熟。然而，在后期給水系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)和管理過程中，此供水方式存 在一些問題。例如，由于屋頂水箱的材質(zhì)及表面防腐物質(zhì)的有機(jī)成分不同，造成 水質(zhì)嚴(yán)重的二次污染；目前對水箱內(nèi)存水的消毒問題并未得到較好的解決， 水箱內(nèi) 經(jīng)常還發(fā)現(xiàn)有死老鼠的情況；加之屋頂高位水箱的有效容積受建筑負(fù)荷限制， 一般 考慮只貯存10分鐘的消防用水量，高層建筑一旦發(fā)生為災(zāi)，靠水箱供應(yīng)撲滅火災(zāi) 的消防水量，是遠(yuǎn)不夠的。如對于消防水泵長期不使用，經(jīng)常發(fā)生銹死現(xiàn)象，消 防管網(wǎng)中長期存水而形成死水，對發(fā)生火災(zāi)時(shí)不利。故高層建筑的二次加壓供水 設(shè)施一高位水箱

35、，給人們的生活和物業(yè)管理者帶來的問題急需解決。高位水箱的供水系統(tǒng)，雖實(shí)際是一個壓力大致恒定的系統(tǒng)，這個壓力就是水 位的高度。而管道的阻力特性卻是變化的，當(dāng)水的用戶多時(shí)，管道的阻力就相應(yīng) 減少，反之則阻力增大，大大降低了生活供水質(zhì)量。雖然高位水箱供水由于運(yùn)行較為經(jīng)濟(jì)合理、適應(yīng)性強(qiáng)而被廣泛采用，目前國 內(nèi)大部分高層建筑均采用此方式供水，但此方式存在著投資大、占用面積大二次 污染等缺點(diǎn)。133氣壓罐供水氣壓罐給水設(shè)備用于消防供水系統(tǒng)，在工程實(shí)踐中已屢見不鮮。氣壓罐在消 防工程中的用途不外乎：一、其調(diào)節(jié)水量可滿足十分鐘消防初期用水量， 從而替代 屋頂水箱;二、作為增壓設(shè)施，以彌補(bǔ)高位水箱設(shè)置高度之不足

36、一即滿足大樓頂層 消火栓處7m靜水壓要求；三、作為消防系統(tǒng)穩(wěn)壓用，啟停穩(wěn)壓泵及啟動消防泵并 發(fā)出火警訊號用。上述三種用途有一共同點(diǎn)，即均需貯存滿足規(guī)范要求的消防用 水量。氣壓供水由于體積小、技術(shù)簡單、不受高度限制等特點(diǎn)，近幾年來己在高層 建筑中采用，但由于此方式存在著調(diào)節(jié)量小、水泵啟動頻繁、對電器設(shè)備要求較 高等缺點(diǎn)，因而使這種供水系統(tǒng)的發(fā)展受到限制。事實(shí)上要制造滿足貯存調(diào)節(jié)水 量為18, 12, 6m 2的氣壓水罐，在技術(shù)上是可以做得到的。但在實(shí)際工程中，由 于受到建筑物內(nèi)場地限制而很難實(shí)現(xiàn)。為此廣大設(shè)計(jì)人員對氣壓水罐只用作增壓 及穩(wěn)壓設(shè)施。綜上所述，高層建筑生活、消防給水人用系統(tǒng)，在解決了

37、常規(guī)性技術(shù)問題后 優(yōu)點(diǎn)凸現(xiàn)。生活消防共用給水系統(tǒng)是一種經(jīng)濟(jì)可行的給水方式，減少了投資的成本。 對于集中水泵層，在室外總體上僅設(shè)一路生活給水管，節(jié)省了建設(shè)費(fèi)用，且便于 管理維護(hù)。2設(shè)置屋頂水箱能滿足消防初期給水的要求，符合現(xiàn)行的防火設(shè)計(jì)規(guī)范；通過緊急關(guān)閉閥的采用，保證了消防給水系統(tǒng)的可靠，適合于住宅物業(yè)的維護(hù)管理。 但是，消防水箱的設(shè)置并不一定能滿足最不利消火栓水壓和水量的需求，而且水 箱設(shè)置高度還需滿足住宅設(shè)計(jì)規(guī)范對室內(nèi)分戶水表前的給水靜水壓力要求。同時(shí)，屋頂水箱的設(shè)置也增加了給水二次污染的機(jī)會。不設(shè)屋頂水箱的給水方式有利于生活給水， 既能保證生活給水的水量、水壓， 又能保證水質(zhì)的衛(wèi)生。本科生

38、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） #本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第2章方案設(shè)計(jì)2.1控制系統(tǒng)的組成2.1.1供水系統(tǒng)的組成如圖2.1所示，消防和生活是兩套獨(dú)立而互相聯(lián)系的兩個系統(tǒng)（每套系統(tǒng)由 一臺變速泵和一臺恒速泵組成，同時(shí)生活泵組的恒速泵可作為消防泵的備用），被 控量為消防和生活水管網(wǎng)的壓力信號?？刂葡到y(tǒng)包括：二套變頻器（消防和生活的變速泵）：每套變速泵包括一臺變頻器，一臺交流電 動機(jī)，一臺水泵。一臺PLG 臺工控機(jī)。五臺單流控制閥，一臺電動閘閥，一個小氣壓罐，二套壓力變送器。#4尊廉本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） #4尊廉本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） #4尊廉本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2.1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案功能總體說明系統(tǒng)中

39、共有4套電動機(jī)控制回路，對應(yīng)4套水泵系統(tǒng)，分成兩組（每組一臺 恒速泵一臺變頻泵），分別對消防和生活水管網(wǎng)供水，其中生活恒速泵也作消防供 水時(shí)的備用，一旦消防供水不足可以啟動此泵對系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充；同時(shí)非消防狀態(tài)下 的消防泵組，也參與與生活泵組的交替使用。整個管網(wǎng)系統(tǒng)增設(shè)了氣壓罐，使供水加壓系統(tǒng)有一定的蓄能有力，當(dāng)用水 量較大時(shí)，由生活調(diào)速泵進(jìn)行合理調(diào)速供水；而當(dāng)給水系統(tǒng)處于小流量時(shí)甚至接近 零流量時(shí)（深夜等），由小氣壓罐進(jìn)行給水，這樣可以使水泵運(yùn)行時(shí)盡可能減少多 余的水頭，同時(shí)由于增設(shè)氣壓罐給消防初期的一部分供水提供了保障。3此恒壓系統(tǒng)中，整個信息的反饋是靠 2塊壓力變送器，在PLC的配合下通 過

40、反饋回的壓力信號來調(diào)整當(dāng)前調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速，通過轉(zhuǎn)速的變化來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的恒 壓；同時(shí)由于系統(tǒng)的恒壓是雙恒壓系統(tǒng)（即在生活供水時(shí)恒壓為HOi,在消防狀態(tài)時(shí) 恒壓為f2）消防狀態(tài)下的水壓比平時(shí)生活供水壓力高得多，這之間控制就是依據(jù) PLC和上位機(jī)（工控機(jī)）根據(jù)當(dāng)前的狀況判定發(fā)生指令來實(shí)現(xiàn)的。變頻器和PLC的聯(lián)系，是靠硬件電器來聯(lián)接的，具體參數(shù)的聯(lián)系都是與上位機(jī)的通訊來實(shí)現(xiàn)的，選用的S7-216PLC和ASC601變頻器均有內(nèi)置的RS485接口。在整個系統(tǒng)中由一臺工控機(jī)對現(xiàn)場的設(shè)備進(jìn)行集中控制和操作，它是整個 消防和調(diào)度的中心?，F(xiàn)場參數(shù)設(shè)定、現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行數(shù)據(jù)都通過工控 機(jī)進(jìn)行菜單式調(diào)用和設(shè)置。

41、在生活管網(wǎng)和消防管網(wǎng)中有一個電動閘閥把兩部分管網(wǎng)分隔開來。其主要 目的是：供水系統(tǒng)處于消防狀態(tài)（或巡狀態(tài)），把生活管網(wǎng)和消防管網(wǎng)獨(dú)立成兩套供 水管網(wǎng)，使生活給水在此狀況下保證正常供給；平時(shí)電動閘閥打開，兩套管網(wǎng)合二 為一，以生活供水壓力保持消防管網(wǎng)的壓力，使消防處于熱備用狀態(tài)。為了使系統(tǒng)兩套泵組能自動循環(huán)運(yùn)行， 互為備用，雙恒壓系統(tǒng)水泵的選型， 采用一致原則，即四臺水泵組選用一致。此系統(tǒng)額外增設(shè)了調(diào)速泵的手動裝置（即在變頻或自動失控時(shí)），可手動投 入此泵作共頻運(yùn)行。此系統(tǒng)考慮了雙電源供電，自動序動供電電源切換功能。由于消防系統(tǒng)的特殊性，要求本供水系統(tǒng)具有巡檢的功能 （此功能是在自 動狀態(tài)下定時(shí)

42、完成），消防泵組在168小時(shí)內(nèi)要進(jìn)行自動巡檢一次，故障狀態(tài)下要 進(jìn)行報(bào)警提示，同時(shí)自動投入狀態(tài)良好的水泵。2.2恒壓供水系統(tǒng)的機(jī)理及調(diào)速泵的調(diào)速原理221雙恒壓供水系統(tǒng)工作原理雙恒壓工作原理為滿足生活用水按低恒壓值HOi供水，而消防時(shí)按高恒壓值 Hd2供水，可按生 活和消防要求的流量和壓力分別設(shè)定 Hbi,和HO2在泵組投入運(yùn)行之前，生活氣壓罐進(jìn)行補(bǔ)氣；補(bǔ)氣壓力比系統(tǒng)壓力低0.02Mpa, 氣壓罐主要用于維持系統(tǒng)的必要壓力（HOi） o系統(tǒng)得到指令給生活管網(wǎng)供水，生活調(diào)速泵啟動，壓力變送器將管網(wǎng)壓力轉(zhuǎn)、 - + 、 變成420mA的電信號，送入變頻器的 AI2 , AI 2 口，通過A/D轉(zhuǎn)換

43、成數(shù)字信號 和給定值（生活供水時(shí)為 由）進(jìn)行比較，差值送入內(nèi)置PID進(jìn)行PID運(yùn)算，結(jié)果控 制變頻器的頻率輸出，當(dāng)管網(wǎng)壓力 H低于給定值（生活狀態(tài)下為Hoi）時(shí)，差值 & 為正，PID正向積分控制變頻器輸出，頻率增加，水泵加速，管網(wǎng)恒壓趨于Hoio反之，管網(wǎng)壓力高于給定值（Hoi）時(shí)，差值 &為負(fù)，PID反向積分，變頻器輸了 頻率降低，水泵減速，管網(wǎng)壓力H趨于Hoi,以達(dá)到管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定。當(dāng)用水量不 是很大時(shí)，一臺調(diào)速泵就能滿足供水，當(dāng)用水量大時(shí)，調(diào)速泵全速運(yùn)行也不能滿 足管網(wǎng)壓力恒定，壓力的下限信號和變頻器的工頻信號同時(shí)被系統(tǒng)檢測到時(shí)，PLC將自動投入一臺恒速泵，增加供水一固定值，仍由調(diào)速泵

44、調(diào)速恒壓。當(dāng)用水量減 少時(shí)，首先表現(xiàn)為變頻器己工作在最低轉(zhuǎn)速下，這時(shí)壓力上限信號仍然存在。這 時(shí)PLC自動控制恒速泵切除，由一臺變速泵給系統(tǒng)供水，以維持正常供水量。設(shè)備在運(yùn)行中，遇火情，由上位機(jī)（PC）發(fā)出高恒壓HO2的指示，系統(tǒng)即可轉(zhuǎn) 入HO2高恒壓值給定來運(yùn)行，滿足消防用水的需要。從而實(shí)現(xiàn)了一套設(shè)備滿足兩 種供水要求的雙恒壓供水設(shè)備。系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)構(gòu)成如圖2.2所示。整個系統(tǒng)由4臺水泵組成，分成生活泵組和消防泵組。生活泵組主要用于平 時(shí)大樓生活用水供給，消防泵組用于消防狀態(tài)下的消防用水補(bǔ)給（同時(shí)生活泵組的 恒速泵也作為消防泵組的恒速泵的備用）。生活泵組和消防泵組定時(shí)倒換，并互為 備用。i

45、）生活供水#4尊廉本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） #4尊廉本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） VVF壓力傳感供水系統(tǒng)接觸器組供水管圖2.2變頻調(diào)速供水設(shè)備原理圖正常情況下，啟用一臺調(diào)速泵，給生活供水系統(tǒng)供水，當(dāng)用水量較大時(shí)，調(diào) 速泵穩(wěn)不住生活管網(wǎng)壓力。啟用生活泵組的恒速泵，同時(shí)用調(diào)速泵進(jìn)行穩(wěn)壓，穩(wěn) 壓是利用管網(wǎng)的壓力反饋，利用變頻器內(nèi)置PID,綜合上位機(jī)下傳的給定壓力（Hol） 作為給定，使系統(tǒng)管網(wǎng)穩(wěn)壓在 H01壓力上，當(dāng)生活管網(wǎng)用水量小時(shí)，恒速泵停止 運(yùn)行（調(diào)速泵輸出頻率小于40Hz時(shí)，恒速泵停止運(yùn)行）。管網(wǎng)壓力HH1），這時(shí)停 止恒速泵，啟動變速泵，給生活管網(wǎng)恒壓供水。當(dāng)生活供水于夜間

46、運(yùn)行時(shí)，用水量極少，為避免調(diào)速泵頻繁啟停，采用氣壓 罐進(jìn)行微量補(bǔ)水，停止調(diào)速泵。2）消防狀態(tài)當(dāng)由生活供水狀態(tài)轉(zhuǎn)入消防供水時(shí)，消防管網(wǎng)充滿Ho2的水壓，關(guān)閉消防、生活管網(wǎng)之間的聯(lián)接電動閘閥，同時(shí)啟動消防泵組的調(diào)速泵和恒速泵，使消防管 網(wǎng)迅速建立起Ho2的高壓。變頻器的給定Ho2是由上位機(jī)的下傳信號進(jìn)行給定，如 消防用水特大的情況下，H02不能保持，通過上位機(jī)控制 PLC驅(qū)動生活水的恒速 泵以三臺水泵給消防管網(wǎng)供水。為保證變速泵的高效運(yùn)行，必須在變速泵工頻穩(wěn) 不住壓力H02的狀況下，延時(shí)啟動后面的恒速泵組，如管網(wǎng)壓力超時(shí)超過H）2,貝U逐漸停用恒速泵，由調(diào)速泵保持恒壓。整個狀態(tài)的持續(xù)待火警信號解除

47、，停止消 防狀態(tài)下投用的恒速和變速泵組，打開連接消防、生活管網(wǎng)的電動閘閥。3）巡檢狀態(tài)為確保消防系統(tǒng)的可靠，定期消防水泵、泵組和備用泵組都要定期小時(shí)段投 用，通過PLC和上位機(jī)集中綜合判斷，以確定當(dāng)前設(shè)備的完好性。222調(diào)速泵系統(tǒng)構(gòu)成從整個系統(tǒng)的穩(wěn)壓來說，全是由調(diào)速泵來實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)的穩(wěn)壓和壓力調(diào)節(jié)的。系統(tǒng)構(gòu)成與設(shè)計(jì)變頻恒壓供水系統(tǒng)由控制柜，壓力傳感器，異步電動機(jī)及水泵組成（如圖3.3） 所示，由此構(gòu)成一個壓力負(fù)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)。壓力傳感器將管道中的水壓值變 換成電信號（420mA）,送入變頻器內(nèi)置PID比較，其偏差值經(jīng)控制運(yùn)算后，去控 制變頻器的輸出頻率，通過上位機(jī)對當(dāng)前壓力信號的反應(yīng)，再由PLC

48、控制四臺水泵電機(jī)在工頻電網(wǎng)與變頻器輸出之間切換，改變四臺水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和轉(zhuǎn)速，實(shí) 現(xiàn)壓力調(diào)節(jié)?？刂撇糠质且缘聡鳶IEMEN可編程序控制器S7-200為核心，實(shí)現(xiàn)信號采集， 巡檢綜合判定，控制輸出三個邏輯過程。電氣部分包括水泵電機(jī)，電動閥門，變 頻器的啟動、停止，以及故障檢測，指示燈的控制，S7-200據(jù)有豐富的指令系統(tǒng)， 并且依托STEP7-Micro/Dos良好的編程界面，很方便程序編制和現(xiàn)場調(diào)試。傳動裝置用了芬蘭ABB公司生產(chǎn)的ACS601變頻器，適用于異步電機(jī)無級調(diào)速控制。該變頻器的輸出控制方式為恒 V/f及1GBT大功率晶體管模塊。其優(yōu)點(diǎn)之 一是具有高的切換頻率，可輸出低諧波分量的正弦

49、波，在低速時(shí)電機(jī)有更大的輸 出轉(zhuǎn)柜，降低電機(jī)的損耗和噪音，減少了電機(jī)運(yùn)行時(shí)的溫升。變頻器可將輸出頻 率在控制范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，控制精度為0.1Hz,從而達(dá)到電機(jī)依據(jù)負(fù)載的變化連續(xù)平滑調(diào)速，減輕了電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)抖動。由于變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)異步電機(jī)軟起動，降低 電網(wǎng)的損耗提高了電機(jī)運(yùn)行時(shí)的 cos巾中，以至于可以省去為改善功率因數(shù)的電 容補(bǔ)償柜及相應(yīng)控制設(shè)備。ACS60侑內(nèi)置的RS485口可以實(shí)現(xiàn)同上位機(jī)的通訊。4.現(xiàn)場壓力選擇用2塊DBY-121壓力變送器，量程分別為：00.75Mpa和 01.OMpa及2塊電接點(diǎn)壓力表量程為 0.1OMpa和0.6Mpa。本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 速

50、調(diào)泵速串曠速調(diào)泵速卑泵壓申一泵壓坍in閘閥動電開速調(diào)泵速閉 速調(diào)泵速參$閘閥開 O閘閥動電關(guān)器鳴蜂_| 水放壓超0.00.5回饋設(shè)備狀態(tài)信號0.6壓力上限0.7壓力下限1.0啟動/停止（生活）1.2復(fù)位旋鈕1.0啟動/停止（消防）M02-1035067M11011?-n13141M L260790 (13615AM. 1M1MiMi廠1 !111MAA圖2.3 PLC外部接線圖2.2.3雙恒壓系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)由于本設(shè)計(jì)采用調(diào)速泵與氣壓罐配合使用，使供水加壓系統(tǒng)有一定的蓄能能力，當(dāng)用水量較大且變化不大時(shí)，由生活調(diào)速泵進(jìn)行合理調(diào)速進(jìn)水；而當(dāng)給水系統(tǒng)處于小流量甚至接近0流量時(shí)，由小氣罐進(jìn)行供水，這樣可以使

51、水泵運(yùn)行時(shí)盡可能減少多余的水頭，又能在高效區(qū)運(yùn)行，使調(diào)速泵能充分發(fā)揮最好的節(jié)能效果。雙恒壓系統(tǒng)雖為消防泵組和生活泵組，但兩者的恒速泵和變速泵又互為備 用，提高了系統(tǒng)可靠性的同時(shí)，又減少了占地面積和節(jié)省一次性投資。因?yàn)榘焉?、消防管網(wǎng)設(shè)計(jì)成分設(shè)又連通的系統(tǒng)，在兩管網(wǎng)的連通管和旁通管上分別加裝了一個單流閥和一個電動閘閥。消防管網(wǎng)的高壓力（HO2）不會對生活管網(wǎng)產(chǎn)生影響；又使生活泵和消防泵可以共用備用泵。因氣壓罐與生活泵串連運(yùn) 行，平時(shí)兩管網(wǎng)維持同一個低恒壓，消防時(shí)只須在生活供水的第一恒壓基礎(chǔ)上提 高水頭，即成為第二恒壓系統(tǒng)。2.3變頻器近20年來，以功率晶體管GTF為逆變功率器件、8位微處理器為控

52、制核心的 按壓頻比U/f控制原理實(shí)現(xiàn)異步電動機(jī)調(diào)速的變頻器，在性能和品種上出現(xiàn)了巨 大的技術(shù)進(jìn)步。2.3.1變頻器輸入、輸出接口本系統(tǒng)選用的變頻器為ABB公司的ACS60係統(tǒng)，針對本系統(tǒng)的應(yīng)用情況，可 將變頻器端子上的信號分為（如圖2.4所示）:輸入信號：控制變頻器運(yùn)行的啟停信號 DIiPLC的KAl。變頻器的壓力反饋信號AI2接遠(yuǎn)傳壓力表的反饋信號。. R.S.T為電源輸入。輸出信號： RO:為數(shù)字量輸出口，變頻器內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)，進(jìn)行指示。. RO:為數(shù)字量輸出口，變頻器運(yùn)行指示。. R:為數(shù)字量輸出口，變頻器停止運(yùn)行指示。. U、V、W為接三相異步電動機(jī)。通訊:本變頻器完成與上位機(jī)的頻率、

53、電流、電壓、管網(wǎng)壓力、故障狀況，給 定等參數(shù)進(jìn)行通訊，通過 NDCO勺CH, CH2 口實(shí)現(xiàn)。整個變頻器端子示意圖如附錄中變頻器接線圖。本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） #本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 電源電源PERDll (1) +24VDD8T込茫話AH址51占?PE UVWPER011(1)A 11 +A12Pt 1Nw接電機(jī)1#調(diào)速泵（生活）2#調(diào)速泵（消防）圖2.4變頻器的外部接線圖2.3.2變頻調(diào)速恒壓系統(tǒng)的基本特點(diǎn)本論文設(shè)計(jì)變頻器調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)具有以下幾方面特點(diǎn)：具有自動/手動雙運(yùn)行功能。自動狀態(tài)下可實(shí)現(xiàn)無人值守自動恒壓、自動轉(zhuǎn) 入消防供水狀態(tài)；手動狀態(tài)下可作不定期的檢查和緊急狀態(tài)下的緊急操作

54、。具有雙電源供電，自動/手動供電電源切換功能。具有自動定期巡檢功能，系統(tǒng)可靠性高。 由于采用變頻調(diào)速恒壓，恒壓精度高，壓力變化小0.02Mpa:節(jié)能效果顯著 節(jié)電率在1 S%40%左右。消防供水或生活（生產(chǎn)）供水中，任何一臺水泵出現(xiàn)故障，系統(tǒng)會自動啟動備 用泵滿足供水。采用變頻調(diào)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)平滑調(diào)速，使交流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)能 與直流調(diào)速系統(tǒng)媲美。7多臺電機(jī)均能可靠地實(shí)現(xiàn)軟啟動，避免了啟動電流過大對電網(wǎng)的影響，且 大大延長了設(shè)備的使用壽命。常壓運(yùn)行時(shí)，每兩泵交替工作，可在不停水情況下對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)、檢修， 提高系統(tǒng)的可靠性。常壓單泵運(yùn)行，欠壓兩泵運(yùn)行，滿足節(jié)能需要。同時(shí)，與其它供水系統(tǒng)相

55、 比，具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：1）不設(shè)高位水箱、減輕建筑物負(fù)荷、節(jié)省基建投資、縮小施工工期。2）消除了水源再次污染的可能性。本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） #3）以變頻調(diào)速控制水壓、實(shí)現(xiàn)全天恒壓供水。4）消防供水響應(yīng)速度快、供水壓力均衡適量。5）自動化程度高，可實(shí)現(xiàn)無人值守智能化運(yùn)行6）設(shè)備使用壽命長，維護(hù)工作量小。本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） #4猝本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)該系統(tǒng)采用二級計(jì)算機(jī)控制方式，控制系統(tǒng)采用西門子公司生產(chǎn)的 S7-216PLC輸入14點(diǎn)，輸出10點(diǎn)，均為數(shù)字化接口。在設(shè)計(jì)時(shí)，以充分利用PLC 的硬件、軟件資源為原則，在

56、軟件設(shè)計(jì)與確定I/O點(diǎn)數(shù)時(shí)，可不局限于原有繼電器控制線路，而只保留直接面向人和設(shè)備的輸入 /輸出點(diǎn)，省去一些中間環(huán)節(jié)：軟 件采用靈活的編程方式，主程序采用常規(guī)繼電器梯形圖指令設(shè)計(jì)。同時(shí)，由于設(shè) 備上的主接觸器功率大，其線圈吸合瞬間電流大，而PLC的輸出節(jié)點(diǎn)額定工作電流為2A,如果直接驅(qū)動主接觸，勢必造成燒毀節(jié)點(diǎn)等不安全因素，為此我們在輸 出節(jié)點(diǎn)上加接了一個中間驅(qū)動繼電器。3.2 PLC輸入、輸出I/O 口分配PLC就是一種利用計(jì)算機(jī)原理為順序控制專門設(shè)計(jì)的、通用的、使用方便的 裝置。PLC和工控機(jī)目前的技術(shù)發(fā)展水平己大大超過其出現(xiàn)時(shí)技術(shù)水平，并各自 定位在不同的層面。PLC適合低成本自動化項(xiàng)目

57、和作為大型 DOSS統(tǒng)的I/O站， 工控機(jī)在中規(guī)模小范圍自動化工程中有很好的性能價(jià)格比。同時(shí)，PLC和工控機(jī)在其技術(shù)發(fā)展的歷程中，為了適合工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用的需要和用戶二次開發(fā)的需要， 都積極地發(fā)展高可靠性、網(wǎng)絡(luò)化和高性能的用戶開發(fā)軟件方面的技術(shù)性能。下面對本系統(tǒng)采用的57-216 PLC的輸入輸出口進(jìn)行介紹如圖3.1所示。3.2.1 輸入口KM, KM2, KM3, KM4為1#, 2#調(diào)速泵分別在調(diào)速和工頻運(yùn)行下所對應(yīng)的接 觸器，KM、KM為1#, 2#恒速泵的主接觸器。PLC通過輸入的接觸器節(jié)點(diǎn)信號，可以判定 4臺泵目前的運(yùn)行情況，再綜合 PLC的輸出指令，就可以判定目前泵組的良好狀況，此為硬

58、件回路的判定方法（另一種方法是通過壓力反饋信號，在上位機(jī)進(jìn)行綜合判定）。PLC的I 0.6、丨0.7為裝在管網(wǎng)的壓力接點(diǎn)信號（此壓力接點(diǎn)對生活管網(wǎng)的上、下 限進(jìn)行限制）。此作為系統(tǒng)硬保護(hù)的一個措施，同時(shí)也是生活泵組倒換泵的一個依 據(jù)。剩下的I1.0、I 1.2和I 1.4對應(yīng)生活、消防和復(fù)位的一個硬啟動旋扭，分別作為 系統(tǒng)自動運(yùn)行和復(fù)位的指令性信號。1器r84h o2 6H7A1開)020L01 1 =N1KAka 關(guān) ka6KU I KA10L5A90.6壓力上限0.7壓力下限1.0啟動/停止（生活）1.2復(fù)位旋鈕1.0啟動/停止（消防）圖3.1 PLC系統(tǒng)i/o接線圖3.2.2輸出口輸出節(jié)

59、點(diǎn)一共10個節(jié)點(diǎn)（除了指示燈）其它均通過中間繼電器去驅(qū)動接觸器、 電磁線圈或蜂鳴器。Q.o O0.5是分別由PLC發(fā)出去驅(qū)動水泵運(yùn)行的指令。O0.7和O.1作為整個系統(tǒng)的故障報(bào)警指示（包括變頻器故障、現(xiàn)場沒執(zhí)行指令 的設(shè)備，以及火災(zāi)）。01.0為管網(wǎng)過度超壓時(shí)，打開出水口的電動閥，以防止爆管或其它事故。00.6和00.7作為驅(qū)動電動閥門開、關(guān)的輸出口。 #4尊廉本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3.3控制系統(tǒng)功能介紹自動巡檢功能正常情況下，由生活泵組就能滿足整座樓的生活用水，而消防泵則只處于熱 備用狀態(tài)。但由于火災(zāi)的突發(fā)性，為保證消防泵組良好性，進(jìn)行定期的檢測消防 泵組是非常必要的。此系統(tǒng)設(shè)定的巡檢周期

60、為 7天，即在7天內(nèi)要啟動消防泵組 一次。首先關(guān)閉生活和消防管網(wǎng)的聯(lián)接電動閘閥， 壓力給定信號轉(zhuǎn)入高給定（Ho2）， 由上位機(jī)根據(jù)消防管網(wǎng)反饋的壓力信號來判斷系統(tǒng)是否良好；同時(shí)PLC也通過輸出指令和執(zhí)行K隨KM8情況進(jìn)行系統(tǒng)良好狀況判別，如故障則報(bào)警提示。巡檢過 程為每泵1.5分鐘。由于在巡檢過程中，消防管網(wǎng)無外泄水，所以穩(wěn)壓后要進(jìn)行 超壓放水。定時(shí)交替運(yùn)行兩組泵互為備用，為保證系統(tǒng)的均衡運(yùn)行，兩泵組（良好狀態(tài)下）定期（48小 時(shí)）進(jìn)行平穩(wěn)切換（不發(fā)生壓力波動），同時(shí)二臺調(diào)速泵互為備用，故障狀態(tài)下另一 臺調(diào)速泵要自動投入使用。綜合報(bào)警和蜂鳴提示在火警狀態(tài)或設(shè)備巡檢，檢測到設(shè)備故障或者上位機(jī)下傳